專利名稱：一種平面線圈式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)，特別是涉及一種平面線圈式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
技術(shù)背景目前絕大多數(shù)中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使用永磁的常規(guī)發(fā)電機(jī)。他們都遵循電 機(jī)的基本結(jié)構(gòu)準(zhǔn)則。即中間由矽鋼片疊成圓形開有線槽的定子鐵芯，槽內(nèi)繞有 漆包線線圈。在定子外圍裝有由稀土永磁磁鋼鑲嵌而成的同軸環(huán)形磁極轉(zhuǎn)子。 (見圖一)根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)導(dǎo)線切割磁力線時(shí)導(dǎo)線內(nèi)將會(huì)產(chǎn)生電流，也就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。其表達(dá)為e=BLVsin(a)在其他條件基本一樣的情況下，發(fā) 電機(jī)的有效功率輸出電力取決于永磁磁鋼磁通量(B)的大小，或線圈的長(zhǎng)度 以及電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度。然而風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速又只有每分鐘幾十到幾百轉(zhuǎn)，要達(dá)到 一定的有效輸出電壓，只能提高線圈匝數(shù)，但線圈匝數(shù)過(guò)多將大大增加電機(jī)內(nèi) 阻，降低輸出效率。當(dāng)然釆用超高磁通密度的合金磁鋼也是辦法之一，但是會(huì) 帶來(lái)電機(jī)成本大幅上升。因此，如何設(shè)計(jì)出零起轉(zhuǎn)扭矩，超低轉(zhuǎn)速發(fā)電，輸出高效率的風(fēng)力發(fā)電機(jī) 是我國(guó)發(fā)展風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的一項(xiàng)重要課題。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種平面 線圈式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)。本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn) 一種平面線圈式永磁風(fēng)力 發(fā)電機(jī)，其特征在于，包括若干永磁鋼、繞組線圈體、軸、外殼，所述的若干 永磁鋼均勻?qū)ΨQ設(shè)于繞組線圈體的上下兩側(cè)，所述的繞組線圈體包括環(huán)狀柱形 的支撐體，圍繞支攛體的圓周設(shè)有若干線圈孔，各線圈孔水平繞設(shè)有線圈；所 述的軸位于發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心，并帶動(dòng)若干永磁鋼轉(zhuǎn)動(dòng)。 所述的若干永磁鋼均勻?qū)ΨQ嵌設(shè)于外殼上、下內(nèi)表面，并分別由軟磁材料 連接成磁回路；所述的繞組線圈體的支撐體中心與軸固定連接。所述的繞組線圈體的支撐體被軸穿過(guò)，并固定于外殼兩側(cè)的內(nèi)表面；所述 的軸上套設(shè)固定有上下兩個(gè)環(huán)狀柱形的支撐體，該兩個(gè)支撐體分別布置于繞組 線圈體的上下兩側(cè)，所述的若干永磁鋼均勻?qū)ΨQ嵌設(shè)于兩個(gè)支撐體貼近繞組線 圈體的一面，并分別由軟磁材料連接成磁回路。所述的繞組線圈體的支撐體圍繞其圓周設(shè)有三X個(gè)線圈孔，所有線圈孔設(shè) 于同一個(gè)平面上，每個(gè)線圈孔內(nèi)水平繞設(shè)有一組線圈，每組線圈均通過(guò)串并聯(lián) 方式與一引出電線連接。所述的永磁鋼為高磁積能稀土永磁鋼。所述的支撐體為由若干軟磁材料矽鋼片疊制而成的矽鋼體。所述的軸兩端設(shè)有滾珠軸承。所述的軸為不銹鋼或合金鋼材料軸。所述的外殼為具有IP54防水等級(jí)的外殼。所述的外殼為全封閉的鋁合金外殼。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提高了在微風(fēng)，低轉(zhuǎn)速條件下發(fā)電機(jī)輸出的 電動(dòng)勢(shì)，使得中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的切入風(fēng)速下降0.5米/秒以上，達(dá)到2 —2.5米 /秒，甚至更低，大大提高了自然界取之不盡用之不竭的能源一風(fēng)能的利用率， 這對(duì)于在我國(guó)普及風(fēng)力發(fā)電，廣泛推廣使用低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有極大的現(xiàn)實(shí) 意義。
圖1為現(xiàn)有的普通發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的局部結(jié)構(gòu)放大圖；圖3為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3的A-A剖視圖；圖5為實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為實(shí)施例2釣結(jié)構(gòu)示意圖。
圈，7—電線，8 —磁力線。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1 6所示， 一種平面線圈式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，包括若 干永磁鋼l、繞組線簡(jiǎn)體2、軸3、外殼4，所述的若干永磁鋼1均勻?qū)ΨQ設(shè)于 繞組線圈體2的上下兩側(cè)，所述的繞組線圈體2包括環(huán)狀柱形的支撐體，圍繞 支撐體的圓周設(shè)有若干線圈孔，各線圈孔水平繞設(shè)有線圈6;所述的軸3位于 發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心，并帶動(dòng)若干永磁鋼1轉(zhuǎn)動(dòng)。所述的若干永磁鋼l均勻?qū)ΨQ嵌設(shè)于外殼4上、下內(nèi)表面，并分別由軟磁 材料連接成磁回路；所述的繞組線圈體2的支撐體中心與軸3固定連接；所述 的繞組線圈體2的支撐體被軸3穿過(guò)，并固定于外殼4兩側(cè)的內(nèi)表面；所述的 軸3上套設(shè)固定有上下兩個(gè)環(huán)狀柱形的支撐體，該兩個(gè)支撐體分別布置于繞組 線圈體2的上下兩側(cè)，所述的若干永磁鋼1均勻?qū)ΨQ嵌設(shè)于兩個(gè)支撐體5貼近 繞組線圈體2的一面，并分別由軟磁材料連接成磁回路；所述的繞組線圈體2 的支撐體圍繞其圓周設(shè)有三X個(gè)線圈孔，所有線圈孔設(shè)于同一個(gè)平面上，每個(gè) 線圈孔內(nèi)水平繞設(shè)有一組線圈6，每組線圈6均通過(guò)串并聯(lián)方式與一引出電線 6連接；所述的永磁鋼1為高磁積能稀土永磁鋼；所述的支撐體為由若干軟磁 材料矽鋼片疊制而成的矽鋼體；所述的軸3兩端設(shè)有滾珠軸承；所述的軸3為 不銹鋼或合金鋼材料軸；所述的外殼4為具有IP54防水等級(jí)的外殼；所述的外 殼4為全封閉的鋁合金外殼。改變傳統(tǒng)永磁發(fā)龜機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，在與一般永磁發(fā)電機(jī)基本同體積條件下大 幅提高有效磁通量，將使微風(fēng)低轉(zhuǎn)速狀況下發(fā)電機(jī)仍能輸出一定電動(dòng)勢(shì)的電能。也 就是大大降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的切入風(fēng)速。具體設(shè)計(jì)就是摒棄通常環(huán)形線圈，環(huán)形磁鋼磁極結(jié)構(gòu)(見圖1、圖2)普通 發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)。采用全新平面繞組線圈，上下平面稀土磁鋼磁極的發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)形式。 (見圖3、圖4)。定子由一片片圓形矽鋼片疊制而成，圍繞圓周開有一定數(shù)量的 繞組線圈？L。孔內(nèi)水平嵌有發(fā)電機(jī)繞組線圈。由稀土永磁磁鋼組成的磁極則分布在 繞組線圈的上下兩側(cè)。很顯然，從圖中可以看出，在相同電機(jī)直徑的條件下，平面
繞組的結(jié)構(gòu)，要比一般環(huán)形結(jié)構(gòu)的所用的磁鋼數(shù)多出一倍。也就是B^-2B,b。假 設(shè)每一塊永磁磁鋼的磁力線數(shù)量即磁通量是一樣的。那么，新型設(shè)計(jì)的永磁發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E新二B新LVsin(a)-2B舊LVsin(a)-2E舊。同理如果我們只需要輸 出電壓相同的發(fā)電機(jī)，那么新的設(shè)計(jì)就可以達(dá)到兩個(gè)效果其一降低發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速一 倍，如果原來(lái)發(fā)電機(jī)輸出100V電壓時(shí)轉(zhuǎn)速100轉(zhuǎn)/分，現(xiàn)在輸出同樣電壓只需50 轉(zhuǎn)/分。其二可以減少繞組線圈匝數(shù)，加大線徑(匝數(shù)X單根導(dǎo)線截面積小于發(fā)電 機(jī)繞線槽孔)，從而降低繞組電阻減少發(fā)電機(jī)損耗，提高發(fā)電機(jī)有效輸出功率。平面線圈式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要由定子，轉(zhuǎn)子，外殼，軸四部分組成。外殼 全密封鋁合金結(jié)構(gòu)，防水等級(jí)IP54;軸不銹鋼或合金鋼材料，兩端安裝有滾珠 軸承，以盡可能降低摩擦損耗；實(shí)施例1 (見圖5)外轉(zhuǎn)子部分稀土磁鋼均勻嵌于外殼的上、下內(nèi)表面，上下成對(duì)，由軟磁材 料連接成磁回路；內(nèi)定子部分:最核心是平面定子部分，繞組線圈體通過(guò)其支撐體固定于軸上， 并均勻嵌有3X個(gè)線圈，通過(guò)連接引出三根電線，輸出三相交流電。 實(shí)施例2 (見圖6)外定子部分最核心是平面定子部分，繞組線圈體通過(guò)其支撐體固定于外殼 上，并均勻嵌有3X個(gè)線圈，通過(guò)連接引出三根電線，輸出三相交流電；內(nèi)轉(zhuǎn)子部分稀土永磁鋼均勻?qū)ΨQ嵌設(shè)于轉(zhuǎn)軸上兩個(gè)支撐體貼著繞組線圈 體的端面，上下成對(duì)，由軟磁材料連接成磁回路。平面線圈式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以根據(jù)不同風(fēng)力發(fā)電種類(水平軸風(fēng)輪或是垂 直軸風(fēng)輪)以及輸出功率安裝方式的不同，選擇以上兩種實(shí)施結(jié)構(gòu)形式外轉(zhuǎn)子內(nèi) 定子發(fā)電機(jī)或者外定子內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)，兩者的發(fā)電設(shè)計(jì)原理是一樣的。
權(quán)利要求1.一種平面線圈式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，包括若干永磁鋼、繞組線圈體、軸、外殼，所述的若干永磁鋼均勻?qū)ΨQ設(shè)于繞組線圈體的上下兩側(cè)，所述的繞組線圈體包括環(huán)狀柱形的支撐體，圍繞支撐體的圓周設(shè)有若干線圈孔，各線圈孔水平繞設(shè)有線圈；所述的軸位于發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心，并帶動(dòng)若干永磁鋼轉(zhuǎn)動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種平面線圈式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于， 所述的若干永磁鋼均勻?qū)ΨQ嵌設(shè)于外殼上、下內(nèi)表面，并分別由軟磁材料連接 成磁回路；所述的繞組線圈體的支撐體中心與軸固定連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種平面線圈式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于， 所述的繞組線圈體的支撐體被軸穿過(guò)，并固定于外殼兩側(cè)的內(nèi)表面；所述的軸 上套設(shè)固定有上下兩個(gè)環(huán)狀柱形的支撐體，該兩個(gè)支撐體分別布置于繞組線圈 體的上下兩側(cè)，所述的若干永磁鋼均勻?qū)ΨQ嵌設(shè)于兩個(gè)支撐體貼近繞組線圈體 的一面，并分別由軟磁材料連接成磁回路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種平面線圈式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其 特征在于，所述的繞組線圈體的支撐體圍繞其圓周設(shè)有三X個(gè)線圈孔，所有線 圈孔設(shè)于同一個(gè)平面上，每個(gè)線圈孔內(nèi)水平繞設(shè)有一組線圈，每組線圈均通過(guò) 串并聯(lián)方式與一引出電線連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種平面線圈式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于， 所述的永磁鋼為高磁積能稀土永磁鋼。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種平面線圈式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征 在于，所述的支撐體為由若干軟磁材料矽鋼片疊制而成的矽鋼體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平面線圈式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于， 所述的軸兩端設(shè)有滾珠軸承。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的一種平面線圈式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述的軸為不銹鋼或合金鋼材料軸。
9. 根裾權(quán)利要求l所述的一種平面線圈式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于， 所述的外殼為具有IP54防水等級(jí)的外殼。
10.根據(jù)權(quán)利要求l或9所述的一種平面線圈式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征 在于，所述的外殼為全封閉的鋁合金外殼。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種平面線圈式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括若干永磁鋼、繞組線圈體、軸、外殼，所述的若干永磁鋼均勻?qū)ΨQ設(shè)于繞組線圈體的上下兩側(cè)，所述的繞組線圈體包括環(huán)狀柱形的支撐體，圍繞支撐體的圓周設(shè)有若干線圈孔，各線圈孔水平繞設(shè)有線圈；所述的軸位于發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心，并帶動(dòng)若干永磁鋼轉(zhuǎn)動(dòng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提高了在微風(fēng)，低轉(zhuǎn)速條件下發(fā)電機(jī)輸出的電動(dòng)勢(shì)，使得中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的切入風(fēng)速下降0.5米/秒以上，達(dá)到2-2.5米/秒，甚至更低，大大提高了自然界取之不盡用之不竭的能源—風(fēng)能的利用率，這對(duì)于在我國(guó)普及風(fēng)力發(fā)電，廣泛推廣使用低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。
文檔編號(hào)H02K5/04GK201025689SQ20072006732
公開日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月13日
發(fā)明者陳保羅 申請(qǐng)人:陳保羅