一種無鐵芯雙氣隙軸向磁通永磁風力發電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種風力發電機，具體涉及一種定子無鐵芯雙氣隙軸向磁通永磁感應風力發電機。
【背景技術】
[0002]目前，小型風力發電機主要有徑向和軸向磁通兩種形式，軸向磁通發電機結構緊湊，轉矩密度大，軸向長度短，容易設計成多極電機；此外，定子設計成無鐵芯結構，可以消除發電機運行中齒槽轉矩力的影響，減小磁滯和渦流損耗，降低發電機切入風速，能夠運行在較大風速范圍內，適合無增速齒輪箱的直驅風力發電系統，提高了風力發電系統的可靠性。
[0003]小型風力發電機要求電機切入風速低，轉動慣量大，能夠實現微風發電；發電效率高，損耗小；發電質量高，諧波含量低；重量輕，體積小，材料利用率高，結構緊湊簡單。
[0004]目前國內對這種高電能質量輸出的無鐵芯軸向磁通永磁發電機很是少見，如中國實用新型專利CN 103887909A所涉及的軸向磁通電機，定子繞組有鐵芯，其結構和國內外相關理論研宄一致，由于其起動轉矩動大，微風下很難起動發電，同時電能質量也難以保證，不適用于小型風力發電領域。

【發明內容】

[0005]本實用新型的目的在于提供一種能微風啟動發電、發電質量高、運行輕巧穩定，結構簡單緊湊的雙氣隙軸向磁通永磁風力發電機。
[0006]本實用新型采用的技術方案為:該無鐵芯雙氣隙軸向磁通永磁風力發電機，包括主軸、轉子和定子，所述定子固定連接所述主軸，所述轉子含兩個對稱分布于所述定子兩側的轉子盤，所述轉子盤內側面向所述定子均設有永磁體，轉子盤支承在所述主軸上，其特點是，所述永磁體形狀為極弧系數不等且且表面圓弧凸起的切餅形或跑道形。
[0007]以下是一些優選方案中的有關技術手段:
[0008]所述永磁體沿所述轉子盤圓周方向布置多個永磁體，均勻交替放置N極和S極體，且沿圓周方向的相鄰永磁體和沿主軸方向相對的永磁體極弧系數不同，極弧系數分別取0.7 和 0.8。
[0009]進一步，所述永磁體主表面呈平面，安裝在轉子盤面上，與之相對的另一面呈圓弧凸起，圓弧凸起面沿軸向相對布置。
[0010]進一步，所述永磁體總數目為大于40的偶數，均沿軸向充磁。
[0011]所述定子包括定子線圈繞組及其固定在一起的支撐件，所述定子繞組線圈通過支撐件與所述主軸固定連接，所述定子繞組線圈經過環氧樹脂注塑加工。
[0012]所述定子繞組采用不重疊三相對稱的單層集中式繞組，形狀為菱形或錐形，無鐵芯和齒槽結構。
[0013]進一步，所述定子線圈繞組的線圈電氣夾角可以取值的范圍220-260°，其線圈數總數為能被3整除的正整數。
[0014]所述主軸為空心主軸。所述空心主軸上設有所述定子線圈繞組引出線的小孔。
[0015]與現有軸向磁通發電機相比，本實用新型專利有如下優點:
[0016]1、本實用新型所示的軸向磁通永磁發電機，采用有圓弧凸起的切餅形或跑道形永磁體形狀，具有發電機輸出電能質量高，諧波含量低，波形正弦性好，永磁材料利用率高的優點，同時采用與永磁體形狀匹配的菱形或錐形線圈，能夠有效的減小線圈端部長度和銅耗，提尚了發電效率；
[0017]2、本實用新型采用的永磁體布置方案，具有減小漏磁，節約永磁體材料，減小轉矩波動的特點；
[0018]3、本實用新型采用不重疊三相對稱的單層集中式繞組，形狀為菱形或錐形，無鐵芯和齒槽的定子部件結構，該定子幾乎沒有磁滯和渦流損耗，同時避免了風力發電機起動時需要克服齒槽轉矩力的影響，無齒槽結構使得線圈繞制更加自由靈活，省去齒槽形狀的束縛，電機運轉更輕快，能夠做到低速甚至超低速啟動發電的目標，提高了風能利用率；
[0019]4、本實用新型將多個線圈按照一定的順序連接起來制作成定子繞組，經過環氧樹脂對其注塑加工，將定子繞組和支撐部件一體化處理，使其固定在主軸上，保證電機持續穩定運行時不會出現振動和大噪聲。
[0020]綜合上述優點，本實用新型的主軸向磁通永磁電機可以替代傳統的徑向磁通和有鐵芯結構的發電機，相比結構簡單，啟動輕便，發電效率和質量高，噪聲小，非常適用于小型直驅式垂直主軸風力發電系統，可廣泛應用于城市、牧區、海島、漁船等要求發電設備移動靈活性好，發電質量和效率較高的場合。
【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0022]圖2是一種切餅形永磁體的示意圖；
[0023]圖3是圖2沿A-A的剖視圖；
[0024]圖4是轉子盤永磁體的布置示意圖；
[0025]圖5是定子線圈繞組形狀示意圖；
[0026]圖6是定子線圈繞組布局示意圖。
[0027]圖中各標號:1、空心主軸，2、軸承端蓋，3、上轉子盤，4、螺栓，5、軸承，6、定子線圈繞組支撐件，7、永磁體，8、定子線圈繞組，9、機殼，10、下轉子盤，11、穿線孔，12、繞組引出線。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步說明:
[0029]如圖1所示，該定子無鐵芯主軸向磁通永磁發電機，包括主軸、轉子和定子。所述定子固定在所述主軸上，所述轉子含兩個轉子盤，轉子盤置于定子兩側，與所述主軸活動連接。
[0030]所述主軸采用空心主軸I。
[0031]所述轉子包括上下兩個轉子盤3和10，以及上下轉子盤3和10上的永磁體7，轉子繞其支承的空心主軸I旋轉，空心主軸I系支撐件，相對轉子不旋轉。上下轉子盤3、10通過六個螺栓4固定在發電機機殼9上，即轉子盤3，10以及永磁體7和機殼組成旋轉部件。
[0032]上下兩轉子盤3和10上分別對應設置兩種不同磁極夾角的永磁體7，且均沿空心主軸I軸向面對所述定子，永磁體和所述定子的繞組線圈之間有一定的氣隙距離，在轉子盤內側沿圓周方向交替放置永磁體7的N極和S極(如圖4所示)，并且使轉子盤3和10上沿主軸向相對的兩塊永磁體的面極性相反，即兩者的充磁方向沿主軸向相反，一個朝上，一個朝下，同時二者的極弧系數也不相同，同時沿著主軸向分布與之類似，即，沿圓周方向上，相鄰的兩塊永磁體充磁方向相反，極弧系數不等。
[0033]所述轉子盤的磁極對數為大于10的正整數，也就是說每個轉子盤上永磁體數目為20個或更多，一個轉子盤上永磁體數目=磁極對數X 2，所述發電機極弧系數取0.7-0.8之間任意數，則永磁體磁極夾角=極弧系數X磁極對數/ 180，特別的上下轉子盤3和10上相鄰和相對的兩塊永磁體的極弧系數不同，也就是磁極夾角不同，即磁極夾角一個大，一個小，本實用新型的兩組極弧系數分別是0.7