專利名稱：花瓣式大線圈繞組盤式電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種盤式電機，更具體地說是采用了新穎的花瓣大線圈繞組軸向氣隙盤式電機。
現(xiàn)有的軸向氣隙電機，主要是70年代出現(xiàn)的稱為盤式電動機。中國專利申請CN87108319.1號申請了一種軸向氣隙電機，一是雙定子單轉子雙氣隙結構;一是定子比轉子多一的多氣隙結構，但總的結構形式，特別是繞組形式與上述盤式電動機無差別(參見圖3)。此類軸向氣隙電機的通病在于鐵芯成型困難，尤其是其繞組結構仍采用徑向氣隙傳統(tǒng)電機的技術，槽數(shù)較多、鐵芯成型就越發(fā)困難。其原因是鐵芯是用沖有槽孔的硅鋼帶卷繞而成，而帶上每相鄰槽間的距離都不相等，這樣就要求精度高、工藝復雜、設備亦很昂貴。所以自70年代問世以來，一直未得到很大發(fā)展。
本發(fā)明的目的就是要克服上述缺點，提供一種改進的軸向氣隙電機，它使得定子鐵芯的槽數(shù)大大減少，而且繞組具有較大的磁通面積，從而提高單機容量和效率，使鐵芯成型簡單化、大大降低生產成本。
本發(fā)明主要是采用花瓣式大線圈繞組以及相應的定子鐵芯來達到上述目的。
按照本發(fā)明的花瓣式大線圈繞組盤式電機，它主要由定子、轉子、支架、工作輪組成，定子鐵芯的槽數(shù)大大減少，而且繞組具有較大的磁通面積，從而提高單機容量和效率，使鐵芯成型簡單化、大大降低生產成本。
本發(fā)明主要是采用花瓣式大線圈繞組以及相應的定子鐵芯來達到上述目的。
按照本發(fā)明的花瓣式大線圈繞組盤式電機，它主要由定子、轉子、支架、工作輪組成，定子主要包括鐵芯、繞組、定子殼、其特征在于所說的繞組采用花瓣式大線圈繞組，它們嵌在定子鐵芯的槽內，構成全節(jié)距集中繞組。
本發(fā)明進一步的特征在于所說定子的大齒數(shù)是轉子磁極數(shù)的2倍、3倍或4倍。
按照上述的花瓣式大線圈繞組盤式電機，其特征在于所說的定子還包括軸，所說轉子與工作輪連為一體，它們通過軸承繞所說軸轉動。
按照上述的花瓣式大線圈繞組盤式電機，其特征在于它包括兩個定子和一個轉子。
下面將結合附圖對本發(fā)明作詳細說明。


圖1顯示了本發(fā)明的第一種實施例，它是一種單氣隙永磁交流發(fā)電機。
圖1A是外觀圖，圖1B是半剖面結構示意圖。
圖2顯示了本發(fā)明的第二種實施例，它是一種雙氣隙勵磁式交流發(fā)電機。
圖2A是半剖面結構示意圖，圖2B是外觀圖。
圖3是現(xiàn)有技術繞組示意圖。
圖4是本發(fā)明的單相花瓣式大線圈繞組示意圖。
圖5是本發(fā)明的雙相花瓣式大線圈繞組示意圖。
圖6是本發(fā)明的三相花瓣式大線圈繞組示意圖。
圖7為圖1中發(fā)電機的軸向磁路示意圖。
圖8為圖2中發(fā)電機的軸向磁路示意圖。
圖9為定子鐵芯結構圖。
圖10為轉子結構圖。
圖11是利用本發(fā)明的水輪發(fā)電機的右半部分剖面圖。
參見圖1，本發(fā)明的第一個實施例是單氣隙永磁交流發(fā)電機。它主要由定子(1)、支架(2)、轉子(3)、工作輪(4)組成。本實施例采用懸臂支承結構，軸與定子固定在一起，不動，而轉子通過軸承在軸的一端旋轉。定子(1)包括軸(6)、墊片(7)、鐵芯(8)(參見圖9)、繞組(9)和定子殼(10)，繞組(9)可采用圖4、圖5或圖6所示的花瓣式大線圈繞組。轉子(3)包括磁極(11)、磁軛(12)、轉子殼(13)和橡膠圈(15)，磁極(11)由扇形磁體塊構成，它們沿圓周均勻分布在盤狀磁軛(12)上。上述轉輪(4)通過三個螺絲(14)與轉子連接為一體，它們通過軸承(16)可繞軸(6)旋轉。軸(6)的右端利用螺母(17)鎖緊。螺母(7)的右側有端蓋(5)起保護作用。
圖2顯示了本發(fā)明的第二種實施例，它是雙氣隙勵磁式交流發(fā)電機。它主要由兩個定子(20、22)、一個轉子(21)、左右支架(19、23)，三個連接螺栓(18)組成。定子(20)與定子(22)結構上是相同的，它們與圖1中的定子(1)結構上也是基本相同的，不同的只是軸(25)不緊固在定子(20、22)上，而是緊固在轉子(21)上，它們通過軸承(26)相對于定子旋轉。轉子(21)采用勵磁式，它包括輪(30)、磁軛(31)、勵磁繞組(32)和磁極(33)。當然輪(30)也可用安裝在電機外部的工作輪(24)代替。
圖3是現(xiàn)有技術的繞組示意圖，從中可看出其鐵芯開槽多，繞組復雜，布線困難。
圖4、圖5和圖6顯示了三種情況下本發(fā)明所采用的花瓣式大線圈繞組，它們對應的轉子均為三對磁極。
圖4是單相電機的情況，二個繞組線圈(34、35)嵌在定子鐵芯的6個槽內，因此，定子只有6個定子大齒(36)，是轉子磁極對數(shù)(3對)的2倍。繞組線圈(34)和(35)各有3個花瓣，且互相錯開，構成全節(jié)距集中繞組，這樣不僅充分利用了鐵芯周緣空間，增大了磁通面積，能得到較高的電動勢，而且還克服了傳統(tǒng)全節(jié)距集中繞組耗銅的缺點。繞組線圈(34)與繞組線圈(35)相差一個定子大齒，即相位相差180°，采用串聯(lián)或并聯(lián)連接方式，即可將它們組成一個單相繞組。
本發(fā)明所采用的這種繞組形式，任何單匝線圈均能與轉子所有磁極對提供的磁通同時全部作用。感生電動勢正比于該匝線圈磁通量的變化率。若φm為一對磁極的磁通，P為磁極對數(shù)，f為頻率，則感生電動勢為E＝4.44Pfφm上述式子同樣也適用于圖5、圖6的情況。
圖5為兩相電機的情況，繞組線圈(37)和(38)相位相差180°，采用串聯(lián)或并聯(lián)方式組成第一個繞組;繞組線圈(39)和(40)相差也是相差180°，采用串聯(lián)或并聯(lián)方式組成第二個繞組。此處，定子有12個定子大齒(41)，它是轉子磁極對數(shù)(3對)的4倍。
圖6為三相電機情況，繞組繞圈(42)、(43)、(44)分別構成A、B、C三相繞組。此處定子有9個定子大齒(45)，它是轉子磁極對數(shù)(3對)的3倍。
圖7表示了圖1中發(fā)電機的軸向磁路，(46)表示磁力線。
圖8表示了圖2中發(fā)電機的軸向磁路，(47)表示磁力線。
圖9為定子鐵芯結構圖，鐵芯(8)只開有6個槽，它適用于圖4所示的單相電機。
圖10為圖2所示電機中所用勵磁式轉子的結構圖。它包括磁軛(31)，在磁軛(31)兩側分別有勵磁繞組(32)。
下面再提供一種電機實例，是一種外部結構為傘式結構的水輪發(fā)電機。如圖11所示，軸向尺寸很小，故磁路很短;徑向尺寸很大，可提供較大的氣隙面積和較多的極對數(shù)，以便低速或超低速運行。其轉子可以用支架(49)加固，增加機械強度，轉子外沿裝有特有的“導槽”(50)內有滾球(51)，用來對轉子的輔助支承和保證氣隙形狀。虛線所示的勵磁機(52)在電機的內圍，其電樞裝在轉子上，由半導體整流直接當主機勵磁。勵磁機的磁場裝在定子上，由其它直流電源勵磁，并以此電流的大小來控制主機的勵磁電流。勵磁機與主機有各自獨立的磁路，可采用不同的頻率運行。定子鐵芯和轉子鐵芯中有軸向風道(53)。氣隙作為徑向風道。由于采用了花瓣式大線圈繞組，十分簡單、接頭少可為內冷式冷卻提供極大的方便。該繞組要求槽數(shù)較少，適應簡單可行的鐵芯成型方法。圖中所示為單氣隙結構，若以轉子為對稱軸線，在轉子的上側，配置同樣定子，組成雙氣隙結構，可平衡單邊磁拉力。
上面詳細介紹了本發(fā)明的具體實施例，由于本發(fā)明采用了獨特的花瓣式大線圈繞組和徑向平面的鐵芯，配以較短的磁路和較小的部件，以及簡單的工藝生產單氣隙、雙氣隙的發(fā)電機，可大大提高原材料的利用率，大幅度提高單機容量和效率。特別是單氣隙結構，為機電一體化提供了極大的方便，因為從氣隙可將定子、轉子分成各自獨立的兩部份，當機電結合時，可實現(xiàn)無機械摩擦傳動。由于本發(fā)明采用平面氣隙、數(shù)目較少的定子大齒、較窄的槽口，發(fā)電機在運行時可減少主磁場的騷動，又因為電樞磁場的軸線總是平行于主磁場的軸線，緩解了因電樞反應引起的主磁場的畸變，故對提高電勢質量有著積極的作用。由于本發(fā)明開拓了徑向空間，便于散熱，為多極低速發(fā)電機及大容量電機的制造提供了方便。本發(fā)明采用大線圈，有較大的磁通面積，在相同條件下，可獲得較高的感生電動勢，故提高了銅的利用。這種繞組不僅方便下線，容易絕緣，而且又有足夠的機械強度和介電強度。因此，本發(fā)明具有非常出色的效果。
權利要求
1.一種花瓣式大線圈繞組盤式電機，它主要由定子(1)、轉子(3)、支架(2)、工作輪(4)組成，定子主要包括鐵芯(8)、繞組(9)、定子殼(10)，其特征在于所說的繞組(9)采用花瓣式大線圈繞組(34、35、37、38、39、40、42、43、44)，它們嵌在所說的鐵芯(8)的槽內，構成全節(jié)距集中繞組。
2.按照權利要求1所述的花瓣式大線圈繞組盤式電機，其特征在于所說定子的大齒數(shù)是轉子磁極對數(shù)的2倍。
3.按照權利要求1所述的花瓣式大線圈繞組盤式電機，其特征在于所說定子的大齒數(shù)是轉子磁極對數(shù)的3倍。
4.按照權利要求1所述的花瓣式大線圈繞組盤式電機，其特征在于所說定子的大齒數(shù)是轉子磁極對數(shù)的4倍。
5.按照權利要求1～4所述的花瓣式大線圈繞組盤式電機，其特征在于所說的定子還包括軸(6)，所說轉子(3)與工作輪(4)連為一體，它們通過軸承(16)繞軸(6)轉動。
6.按照權利要求1～4所述的花瓣式大線圈繞組盤式電機，其特征在于它包括兩個定子(20、22)、一個轉子(21)。
全文摘要
一種花瓣式大線圈繞組盤式電機，它主要由定子、轉子、工作輪等組成。定子主要包括鐵芯、繞組和定子殼，其特征在于所說繞組采用花瓣式大線圈繞組，它不僅方便下線、有較高的機械強度和電介強度、散熱面積較大，而且增加了磁通面積，提高感生電動勢，從而提高了單機容量和效率。
文檔編號H02K21/24GK1055450SQ9110155
公開日1991年10月16日 申請日期1991年3月16日 優(yōu)先權日1991年3月16日
發(fā)明者呂燦華, 王安洲, 呂中亞 申請人:常景蔚, 呂燦華