專利名稱：恒壓輸出混合勵磁型磁通切換風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電機(jī)制造技術(shù)，特別是涉及到一種 能夠?qū)崿F(xiàn)恒壓輸出的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
技術(shù)背景隨著能源危機(jī)的不斷加劇，利用風(fēng)力資源以逐步減小火電 發(fā)電量以節(jié)省能源消耗已成為全世界的共識。目前國內(nèi)外廣泛采用的 風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要分為直驅(qū)式和帶變速齒輪箱兩種結(jié)構(gòu)，其中直驅(qū)式正 引起越來越多的關(guān)注。同時，由于我國是世界上稀土資源最豐富的國 家，開發(fā)研究和推廣應(yīng)用新型結(jié)構(gòu)的稀土永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，具有重要 的理論意義和實(shí)用價值。然而，由于永磁發(fā)電機(jī)氣隙》茲場無法調(diào)節(jié)， 使其空載電動勢直接受轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速控制，從而導(dǎo)致普通永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī) 的輸出電壓受風(fēng)速影響較大，成為限制其應(yīng)用推廣的瓶頸。而目前出 現(xiàn)的以轉(zhuǎn)子永磁型電機(jī)為原型的混合勵磁發(fā)電機(jī)大部分都將直流勵石茲 繞組放置定子。為了給電勵磁磁通提供一條不論是徑向還是軸向與永 磁磁通并行的路徑，所^是出的電機(jī)結(jié)構(gòu)都非常復(fù)雜，不論從制造工藝 還是成品化大規(guī)模生產(chǎn)而言，都面臨巨大的挑戰(zhàn)?；旌蟿畲判偷碾姍C(jī) 如杲為了實(shí)現(xiàn)磁場的調(diào)節(jié)而從結(jié)構(gòu)復(fù)雜度上需要做出重大犧牲，其竟 爭力將會大打折扣
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型結(jié)構(gòu)緊湊、簡 單、魯棒性好的恒壓輸出混合勵萬茲型》茲通切換風(fēng)力發(fā)電機(jī)。該電才幾可 合理安排電勵磁繞組空間，在不額外增加體積的條件下可進(jìn)一步提高 電機(jī)的功率密度，同時通過電勵磁電流的調(diào)節(jié)可全方面提高各項(xiàng)性 能，包括起動風(fēng)速、最大輸出功率、恒壓輸出和整個運(yùn)行區(qū)范圍內(nèi)的 高效率。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種恒壓輸出混合勵;茲型石茲通切換風(fēng) 力發(fā)電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子，定子和轉(zhuǎn)子都為凸極結(jié)構(gòu)，定子由12塊U 形導(dǎo)磁鐵心拼裝組成，兩個相鄰的U形導(dǎo)磁鐵心之間設(shè)置有永磁體， 轉(zhuǎn)子鐵心有10個極；其特征在于在定子上設(shè)置有三相集中繞組和單 相集中勵磁繞組；
所述三相集中繞組的A相第一繞組線圏和第三繞組線圈徑向相 對，第二繞組線圈和第四繞組線圏徑向相對，每個繞組線圏套于定子 中兩個相鄰的U形導(dǎo)^茲4失心的槽中，且上述四個繞組線圈依次順序首 尾串聯(lián)連4妄；
所述三相集中繞組的B相第五繞組線圈和第七繞組線圈徑向相
對，第六繞組線圈和第八繞組線圈徑向相對，每個繞組線圈套于定子
中兩個相鄰的u形導(dǎo)磁鐵心的槽中，且上述四個繞組線圈依次順序首 尾串聯(lián)連接；
所述三相集中繞組的C相第九繞組線圏和第十一繞組線圈徑向相 對，第十繞組線圏和第十二繞組線圏徑向相對，每個繞組線圏套于定 子中兩個相鄰的U形導(dǎo)i茲鐵心的槽中，且上述四個繞組線圈依次順序 首尾串聯(lián)連接；
單相集中勵磁繞組一共有6個線圏，分別置于相鄰兩塊永磁體下 方的槽中，每個槽中分布有一個線圏為單層，勵磁繞組線圈數(shù)為電樞 繞組線圏數(shù)的一半，上述6個線圏依次順序首尾串聯(lián)連接。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
1. 采用新型的定子永磁結(jié)構(gòu)，即將永磁體置于定子而取代傳統(tǒng)的 轉(zhuǎn)子永磁型，轉(zhuǎn)子部分為硅鋼片壓疊而成的實(shí)心鐵芯，使得電機(jī)轉(zhuǎn)子 結(jié)構(gòu)非常堅(jiān)固，且不再需要為固定轉(zhuǎn)子磁鋼而添加復(fù)雜的加工工藝；
2. 傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子永磁型電機(jī)組成的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，在受到強(qiáng)風(fēng)的襲 擊時，轉(zhuǎn)子最易受到機(jī)械沖擊，導(dǎo)致磁鋼損壞，影響整個系統(tǒng)的運(yùn)行。而采用定子永磁型的結(jié)構(gòu)就可以完全避免這一問題，提高了系統(tǒng)
穩(wěn)定性；
3. 增加的一套電勵;茲繞組在無需增加電機(jī)體積的條件下即可安
放，電機(jī)中的電樞和勵磁兩套繞組都采用集中繞組，端部較短，與已 有的混合勵》茲電才幾(包括轉(zhuǎn)子永》茲型和定子永^茲型)相比結(jié)構(gòu)簡單，
研制容易；
4. 采用混合勵磁結(jié)構(gòu)，可以在風(fēng)速過大或者過小時通過勵磁繞組 的調(diào)節(jié)功能控制氣隙磁場的強(qiáng)度，從而保證在 一 個寬廣的風(fēng)速范圍內(nèi) 恒壓輸出，這對發(fā)電機(jī)后接的蓄電池的使用壽命有重要的影響，起到 了 "減排"的效果；
5. 通過勵磁繞組的磁場調(diào)節(jié)功能，為省去風(fēng)機(jī)的偏航系統(tǒng)提供了 可能性，降低了整個系統(tǒng)的體積和制造成本；
6. 通過定子上的勵磁繞組或者電樞繞組，可以為同樣置于定子的 永磁磁鋼在線充磁，而不需要拆開電機(jī)，非常方便。而對于轉(zhuǎn)子永磁 型結(jié)構(gòu)的電機(jī)，獲得同樣的充磁磁勢，則必須提供較大的充磁電流， 且不易實(shí)現(xiàn)。

附圖為本實(shí)用新型所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖 l.定子 2.永J茲體 3.三相集中電樞繞組4.單相集中勵f茲繞組 5.轉(zhuǎn)子 301.第一集中電樞線圈 302.第二集中電樞線圏 303.第三集中電樞線圈 304.第四集中電樞線圏 311.第五集中電樞線圈 312.第六集中電樞線圏 313.第七集中電樞線圏314.第八集中電樞線圏321.第九集中電樞線圈 322.第十集中電樞線圈323.第十一集中電樞線圈324.第十二集中電樞線圈 401.第一集中勵磁線圈 402.第二集中勵磁線圈 403.第三集中勵磁線圏 404.第四集中勵i茲線圏 405.第五集中勵》茲線圏 406.第六集中勵磁線圏具體實(shí)施方式
從附圖中可以看出，本實(shí)用新型所述的恒壓輸出混合 勵磁型磁通切換風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括定子1和轉(zhuǎn)子5,轉(zhuǎn)子5位于定子1 的內(nèi)部(當(dāng)然亦可以采用外轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，即轉(zhuǎn)子5位于定子1的外 部)，定子1和轉(zhuǎn)子5都為凸極結(jié)構(gòu)，定子1由12塊U形導(dǎo)磁鐵心拼 裝組成，兩個相鄰的U形導(dǎo)磁鐵心之間設(shè)置有永磁體2;轉(zhuǎn)子5鐵心 有10個極，其特征在于在定子1上設(shè)置有三相集中繞組3和單相集 中勵磁繞組4;
三相集中繞組3的A相第一繞組線圏301和第三繞組線圈303徑 向相對，第二繞組線圏302和第四繞組線圈304徑向相對，每個繞組 線圏套于定子1中兩個相鄰的U形鐵心的槽中，且上述四個繞組線圈 依次順序首尾串聯(lián)連接；
三相集中繞組3的B相第五繞組線圏311和第七繞組線圏313徑 向相對，第六繞組線圈312和第八繞組線圏314徑向相對，每個繞組 線圏套于定子1中兩個相鄰的U形鐵心的槽中，且上述四個繞組線圈 依次順序首尾串聯(lián)連接；
三相集中繞組3的C相第九繞組線圈321和第十一繞組線圈323 徑向相對，第十繞組線圈322和第十二繞組線圏324徑向相對，每個 繞組線圈套于定子1中兩個相鄰的U形4^心的槽中，且上述四個繞組 線圈依次順序首尾串聯(lián)連接；
單相集中勵磁繞組4 一共有6個線圏401、 402、 403、 404、 405、 406，分別置于相鄰兩塊永磁體下方的槽中，每個槽中分布有一個線圈 為單層，勵磁繞組線圈數(shù)為電樞繞組線圏數(shù)的一半，上述6個線圈依 次順序首尾串聯(lián)連接。
當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子在附圖所示位置時，轉(zhuǎn)子5分別有一個齒與第一集中 電樞線圏301和第二集中電樞線圏302的一個定子齒相對，根據(jù)永磁 體2的石茲化方向，兩個線圏中的永石茲石茲通都/人轉(zhuǎn)子齒經(jīng)過氣隙穿進(jìn)定通過第一勵磁繞組線圈401和第二勵磁
繞組線圏402分別施加與永,茲》茲勢方向相同的電勵石恭磁勢，則可以增 加匝鏈到第一集中電樞線圈301和第二集中電樞線圏302中的石茲通， 從而影響感應(yīng)出的電勢。相反，如果改變電流方向，使產(chǎn)生的電勵磁 f茲通與永^茲-磁通方向相反，則可以減小第一集中電樞線圈301和第二 集中電樞線圈302中的合成f茲《連，進(jìn)而減小感應(yīng)的電勢。集中電樞繞 組3的B相和C相的線圈的工作原理同上，可以大大沖是高電才幾性能和 工作效率。
轉(zhuǎn)子5可以是直槽轉(zhuǎn)子，保證了在采用集中繞組和轉(zhuǎn)子不斜槽的 條件下，就可獲得正弦度非常高的磁鏈、電動勢和電感等靜態(tài)特性， 從而使本實(shí)用新型更加適合于用于交流輸出的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
永,茲體2是《失氧體或者釹鐵硼永》茲f茲鋼，定子1和轉(zhuǎn)子5都可以 采用硅鋼沖片壓疊制成。
該產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上保留了永磁式磁通切換電機(jī)緊湊、簡單、魯棒性 好、適于高速運(yùn)行的優(yōu)勢，無需額外增加電機(jī)體積就可以實(shí)現(xiàn)f茲場調(diào) 節(jié)功能，保證了該電機(jī)是一種具有混合勵磁磁場和較高功率密度、負(fù)fe 夠?qū)崿F(xiàn)恒壓輸出的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，特別適合于要求體積小出力大的應(yīng)用 場合，能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)能的高效轉(zhuǎn)化和利用。
權(quán)利要求1.恒壓輸出混合勵磁型磁通切換風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括定子(1)和轉(zhuǎn)子(5)，轉(zhuǎn)子(5)位于定子(1)的內(nèi)部，所述定子(1)和轉(zhuǎn)子(5)都為凸極結(jié)構(gòu)，所述定子(1)由12塊U形導(dǎo)磁鐵心拼裝組成，兩個相鄰的U形導(dǎo)磁鐵心之間設(shè)置有永磁體(2)；轉(zhuǎn)子(5)鐵心有10個極，其特征在于在定子(1)上設(shè)置有三相集中繞組(3)和單相集中勵磁繞組(4)；所述三相集中繞組(3)的A相第一繞組線圈(301)和第三繞組線圈(303)徑向相對，第二繞組線圈(302)和第四繞組線圈(304)徑向相對，每個繞組線圈套于所述定子(1)中兩個相鄰的U形導(dǎo)磁鐵心的槽中，且上述四個繞組線圈依次順序首尾串聯(lián)連接；所述三相集中繞組(3)的B相第五繞組線圈(311)和第七繞組線圈(313)徑向相對，第六繞組線圈(312)和第八繞組線圈(314)徑向相對，每個繞組線圈套于所述定子(1)中兩個相鄰的U形導(dǎo)磁鐵心的槽中，且上述四個繞組線圈依次順序首尾串聯(lián)連接；所述三相集中繞組(3)的C相第九繞組線圈(321)和第十一繞組線圈(323)徑向相對，第十繞組線圈(322)和第十二繞組線圈(324)徑向相對，每個繞組線圈套于所述定子(1)中兩個相鄰的U形導(dǎo)磁鐵心的槽中，且上述四個繞組線圈依次順序首尾串聯(lián)連接；所述單相集中勵磁繞組(4)一共有6個線圈(401、402、403、404、405、406)，分別置于相鄰兩塊永磁體下方的槽中，每個槽中分布有一個線圈為單層，勵磁繞組線圈數(shù)為電樞繞組線圈數(shù)的一半，上述6個線圈依次順序首尾串聯(lián)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒壓輸出混合勵磁型磁通切換風(fēng)力發(fā)電 機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子(5)為內(nèi)轉(zhuǎn)子或外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒壓輸出混合勵磁型磁通切換風(fēng)力發(fā)電 機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子(5)為直槽轉(zhuǎn)子，既無永^磁體也無繞組。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種恒壓輸出混合勵磁型磁通切換風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，定子和轉(zhuǎn)子都為凸極結(jié)構(gòu)，定子由12塊U形導(dǎo)磁鐵心拼裝組成，相鄰的U形導(dǎo)磁鐵心之間設(shè)置有永磁體；轉(zhuǎn)子鐵心有10個極，在定子上設(shè)置有三相集中繞組和單相集中勵磁繞組；直槽轉(zhuǎn)子，既無永磁體也無繞組。在結(jié)構(gòu)上保留了永磁式磁通切換電機(jī)緊湊、簡單、魯棒性好、適于高速運(yùn)行的優(yōu)勢，無需額外增加電機(jī)體積就可以實(shí)現(xiàn)磁場調(diào)節(jié)功能，保證了該電機(jī)是一種具有混合勵磁磁場和較高功率密度、能夠?qū)崿F(xiàn)恒壓輸出的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，特別適合于要求體積小出力大的應(yīng)用場合，能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)能的高效轉(zhuǎn)化和利用。
文檔編號H02K1/22GK201378761SQ20092014476
公開日2010年1月6日 申請日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者唐震東, 環(huán)劍斌, 為 花, 蘇申科, 董正剛, 鄭自明 申請人:環(huán)一軍