6kW-15kW小功率发电机的制作方法
【专利摘要】一种6kW?15kW小功率发电机，包括转子和定子。转子包括转轴、转子铁芯和相对固定在转子铁芯上的两组磁瓦，磁瓦的截面呈扇形结构，磁瓦的极弧度为55°至60°，磁瓦的极弧系数为0.635至0.75。定子包括由若干环状结构的冲片组成的定子铁芯，冲片上设置有多个线圈槽和线圈齿。线圈槽为梯形槽，其包括槽口、槽顶部和槽底部。线圈齿为矩形齿，槽底部的宽度与线圈齿的宽度比为1.8:1至2.3:1，槽顶部的宽度与线圈齿的宽度比为1.2：1至1.7:1，磁瓦的极弧系数是磁瓦的实际弧度和发电机转子的极距之比。本实用新型具有以下有益技术效果：可以实现功率体积的缩小，提高了其功率密度，最终使总机组重量降低。通过磁瓦设计增加了气隙磁密，且能有效的增加齿磁密。
【专利说明】
6kW-15kW小功率发电机
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及发电机技术领域，具体涉及一种6kW-15kW小功率发电机。
【背景技术】
[0002]发电机包括定子和转子，发电机定子由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成，转子由转子轴、转子铁芯和永磁体组成。铁芯由高导磁材料冲片重叠组合而成，冲片的结构直接影响发电机的效率、寿命、性能和电机的组装生产效率等。现有技术中的发电机冲片在设计过程中一般只注重齿槽的大小、齿槽所能穿入线圈匝数的多少，而忽略了齿宽和齿槽度的比例。另外在设计冲片的过程中都是采用宽齿窄槽的设计方式，然而此种宽齿窄槽的设计方式存在以下问题:因为齿宽过宽，造成齿磁密较低，轭部磁密也较低，且槽型面积较小，总体能承载的功率电流受限制，最终造成功率密度过小。因为冲片槽较小，无法形成磁场的密度饱和片槽较小，所以现有技术电机设计必须加长定子铁芯长度，从而会增加生产成本。此外，现有技术的发电机磁瓦磁场密度较低，且因极弧覆盖面积不够，造成漏磁过大，气隙磁场较低，从而相应造成转子铁芯长度必须增加，从而会增加生产成本。显然，现有技术发电机冲片存在功率密度过小和无法形成磁场密度饱和以及现有技术发电机磁瓦存在磁场密度较低，且因极弧覆盖面积不够，造成漏磁过大、气隙磁场较低的问题。
【发明内容】
[0003]为解决现有技术发电机冲片存在功率密度过小和无法形成磁场密度饱和以及现有技术发电机磁瓦存在磁场密度较低，且因极弧覆盖面积不够，造成漏磁过大、气隙磁场较低的问题，本实用新型提供一种6kW_15kW小功率发电机。
[0004]本实用新型6kW_15kW小功率发电机包括转子和定子;所述转子包括转轴、转子铁芯和相对固定在所述转子铁芯上的两组磁瓦，所述磁瓦的截面呈扇形结构，所述磁瓦的极弧度为55°至60°，所述磁瓦的极弧系数为0.635至0.75;所述定子包括由若干环状结构的冲片组成的定子铁芯，所述冲片上设置有多个线圈槽和线圈齿;所述线圈槽为梯形槽，其包括槽口、槽顶部和槽底部;所述线圈齿为矩形齿，所述槽底部的宽度与所述线圈齿的宽度比为1.8:1至2.3:1，所述槽顶部的宽度与所述线圈齿的宽度比为1.2:1至1.7:1，所述磁瓦的极弧系数是磁瓦的实际弧度和发电机转子的极距之比。
[0005]进一步的，每组磁瓦包括六块磁瓦，且该六块磁瓦沿转子铁芯轴向按两列三行布置固定在所述转子铁芯上。
[0006]进一步的，在所述磁瓦上设置有阶梯形安装孔，所述磁瓦的长度为40mm至50mm;所述磁瓦的磁化方向厚度为7mm至21.6mm。
[0007]进一步的，磁化方向厚度由公式Η= σ*Κ计算得出，其中σ为气隙数值，其取值范围为0.7至1.2;Κ为经验参数，其取值范围为10至18。
[0008]进一步的，所述槽口的宽度为线圈齿宽度的0.7至0.8倍。
[0009]进一步的，所述槽顶部和所述槽底部之间的高度是所述槽口的高度的3至3.5倍。[00?0] 进一步的，所述冲片的外圆直径为180mm-200mm，所述冲片的内圆直径为90mm-1lOmm0
[0011 ]进一步的，所述线圈槽的数量为24个。
[0012]进一步的，在片体的外环上设置有焊接缺口，所述焊接缺口的截面形状呈“W”形。
[0013]进一步的，所述焊接缺口的数量为6个。
[0014]本实用新型6kW_15kW小功率发电机具有以下有益技术效果:
[0015](I)冲片通过线圈槽和线圈齿的特殊设计，使其拥有高的齿磁密，让最终的气隙磁势和总磁势比较，占的比重不大，最终形成磁饱和现象，这样可以实现功率体积的缩小，压缩了传统发电机功率体积，提高了其功率密度，从而将发电机部分重量降的更轻，最终使总机组重量降低。
[0016](2)通过磁瓦设计增加了发电机定子受磁面积，这样无形的增加了气隙磁密，且能有效的增加齿磁密。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型6kW_15kW小功率发电机结构示意图。
[0018]图2为图1中6kW_15kW小功率发电机转子结构示意图。
[0019]图3为图2中转子磁瓦结构示意图。
[0020]图4为图1中6kW_15kW小功率发电机的冲片结构示意图。
[0021]图5为图4中冲片局部放大示意图。
[0022]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
【具体实施方式】
[0023]I为转轴，2为转子铁芯，3为磁瓦，4为冲片，5为定子铁芯，41为线圈槽，42为线圈齿，411为槽口，412为槽顶部，413为槽底部，31为阶梯形安装孔，414为焊接缺口。
[0024]请参阅图1至图3，本实用新型6kW_l 5kW小功率发电机包括转子和定子。转子包括转轴1、转子铁芯2和相对固定在转子铁芯2上的两组磁瓦3，磁瓦3的截面呈扇形结构，磁瓦3的极弧度为55°至60°，磁瓦3的极弧系数为0.635至0.75，磁瓦3的极弧系数是磁瓦3的实际弧度和发电机转子的极距之比。
[0025]请一并结合图4至图5，定子包括由若干环状结构的冲片4组成的定子铁芯5，定子铁芯5的长度按40mm—50mm的整数倍取值。冲片4上设置有多个线圈槽41和线圈齿42。线圈槽41为梯形槽，其包括槽口 411、槽顶部412和槽底部413，槽口 411与槽顶部412相邻，槽底部413与槽顶部412相对设置。线圈齿42为矩形齿，槽底部413的宽度与线圈齿42的宽度比为1.8:1至2.3:1，槽顶部412的宽度与线圈齿42的宽度比为1.2:1至1.7:1。冲片4通过线圈槽41和线圈齿42的特殊设计，最终形成磁饱和现象，由此在同功率情况下，与现有技术发电机相比，可以减小定子铁芯5百分之二十以上的长度，而若定子铁芯5在同一长度上，本实用新型发电机相对于现有技术功率可增加30—40%左右。上述槽顶部412是指线圈槽41的宽度尺寸最宽的部分，即相当于梯形的下底;上述槽底部413是指线圈槽41的宽度尺寸最窄的部份，即相当于梯形的上底。
[0026]请再次参阅图2和图3，每组磁瓦3包括六块磁瓦3，且该六块磁瓦3沿转子铁芯2轴向按两列三行布置固定在转子铁芯2上。在磁瓦3上设置有阶梯形安装孔31，磁瓦3的长度为40mm至50mm。磁瓦3的磁化方向厚度为7mm至21.6mm。磁化方向厚度由公式Η=σ*Κ计算得出，其中σ为气隙数值，其取值范围为0.7至1.2;Κ为经验参数，其取值范围为10至18。气隙为定子内径和转子外径之间的缝隙，本实用新型突破传统观念，在小功率发电机上选取了较大气隙，这样可以有效的降低电枢反应的强度，降低电压调整率，再配合冲片4仍然能做到高功率密度。附图中，L为磁瓦3的长度，H为磁化方向厚度，a为极弧度。
[0027]进一步的，槽口411的宽度为线圈齿42宽度的0.7至0.8倍。槽顶部412和槽底部413之间的高度是槽口 411的高度的3至3.5倍。冲片4的外圆直径D为180mm-200mm，冲片4的内圆直径d为90mm-110mm。线圈槽41的数量为24个。如此便使线圈槽413的槽型是明显的宽开口潜底槽，槽体积较大，使槽漏电抗较大，同时拥有较高的齿磁密，气隙磁势和总磁势比较，占的比重不大，最终形成磁饱和现象，这样可以实现功率体积的缩小，提高其功率密度，保证发电机在额定负载运行时的去磁反应能被有效的遏制。进一步的，在片体的外环上设置有焊接缺口，焊接缺口的截面形状呈“W”形。焊接缺口的数量为6个。
[0028]本实用新型6kW-15kW小功率发电机具有以下有益技术效果:
[0029](I)冲片通过线圈槽和线圈齿的特殊设计，使其拥有高的齿磁密，让最终的气隙磁势和总磁势比较，占的比重不大，最终形成磁饱和现象，这样可以实现功率体积的缩小，压缩了传统发电机功率体积，提高了其功率密度，从而将发电机部分重量降的更轻，最终使总机组重量降低。
[0030](2)通过磁瓦设计增加了发电机定子受磁面积，这样无形的增加了气隙磁密，且能有效的增加齿磁密。
[0031]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种6kw-l5kW小功率发电机，其特征在于:包括转子和定子;所述转子包括转轴、转子铁芯和相对固定在所述转子铁芯上的两组磁瓦，所述磁瓦的截面呈扇形结构，所述磁瓦的极弧度为55°至60°，所述磁瓦的极弧系数为0.635至0.75;所述定子包括由若干环状结构的冲片组成的定子铁芯，所述冲片上设置有多个线圈槽和线圈齿;所述线圈槽为梯形槽，其包括槽口、槽顶部和槽底部;所述线圈齿为矩形齿，所述槽底部的宽度与所述线圈齿的宽度比为1.8:1至2.3:1，所述槽顶部的宽度与所述线圈齿的宽度比为1.2:1至1.7:1;所述磁瓦的极弧系数是磁瓦的实际弧度和发电机转子的极距之比。2.根据权利要求1所述的6kW-15kW小功率发电机，其特征在于:每组磁瓦包括六块磁瓦，且该六块磁瓦沿转子铁芯轴向按两列三行布置固定在所述转子铁芯上。3.根据权利要求2所述的6kW-15kW小功率发电机，其特征在于:在所述磁瓦上设置有阶梯形安装孔，所述磁瓦的长度为40mm至50mm;所述磁瓦的磁化方向厚度为7mm至21.6mm。4.根据权利要求3所述的6kW-15kW小功率发电机，其特征在于:磁化方向厚度由公式H=σ*Κ计算得出，其中σ为气隙数值，其取值范围为0.7至1.2;K为经验参数，其取值范围为10至18。5.根据权利要求1所述的6kW-15kW小功率发电机，其特征在于:所述槽口的宽度为线圈齿宽度的0.7至0.8倍。6.根据权利要求1所述的6kW-15kW小功率发电机，其特征在于:所述槽顶部和所述槽底部之间的高度是所述槽口的高度的3至3.5倍。7.根据权利要求1所述的6kW-15kW小功率发电机，其特征在于:所述冲片的外圆直径为180mm-200mm，所述冲片的内圆直径为90mm_l I Omm。8.根据权利要求1所述的6kW-15kW小功率发电机，其特征在于:所述线圈槽的数量为24个。9.根据权利要求1所述的6kW-15kW小功率发电机，其特征在于:在片体的外环上设置有焊接缺口，所述焊接缺口的截面形状呈?，形。10.根据权利要求9所述的6kW-15kW小功率发电机，其特征在于:所述焊接缺口的数量为6个。
【文档编号】H02K1/27GK205489840SQ201620039311
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月15日
【发明人】张兵, 彭智
【申请人】重庆智仁发电设备有限责任公司