专利名称：用于风力发电设备的低扭矩发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发电机，尤其是一种用于风力发电设备的低扭矩发电机。
背景技术：
风能是一种安全、清洁、环保的能源。目前，人类利用风力的主要方式是风力发电。 风力发电装置是一种利用风力带动发电机而将风能转化为电能的发电装置。发电机是风力发电设备的核心部件。风力发电机按照发电功率可分为小型、中型和大型等几种。永磁式发电机由于省去了励磁式发电机的励磁绕组、碳刷、滑环结构，整机结构简单，避免了励磁绕组易烧毁、断线，碳刷、滑环结构，整机结构简单，避免了电励磁式发电机的励磁绕组易烧毁或断线、碳刷或滑环易磨损等故障，可靠性大为提高。因此，目前市场上有很多小型风力发电机都采用永磁体励磁。但是，永磁电机不通电时永磁体与有槽电枢铁芯之间相互作用， 会产生齿槽转矩，导致永磁电机低速启动困难。在风力发电系统中，发电机在低速启动和低速运行时必须克服齿槽转矩，才能够正常运行。齿槽转矩的大小是衡量风力发电机性能好坏的重要性能指标之一。齿槽转矩不仅给风力发电机的启动造成困难，同时也降低了电机的转速，减少了发电量，影响了发电效率。在现有技术中，常常采用将永磁体间隔均勻地安装于转子本体外周面上的方式布置永磁体，永磁体嵌入在转子本体外周面上的凹槽内，相邻两凹槽内的永磁体的相邻的端部的磁极是相同的，即两相邻永磁体的相同一端的磁极是相同的，所有任意两个凹槽之间的凸台的周向厚度是相同的，故此相邻的两个永磁体是对称布置的；同时，转子的凹槽与定子的齿槽之间是相互对应分布的，永磁体与定子的齿槽之间也是相互对应分布的，这种永磁体布置方式会导致磁路误差较大，发电机内部的电磁场分布较为复杂，发电机齿槽转矩较大，转子轴的转动扭矩和启动扭矩也较大，发电机存在有启动和低速运行困难、易产生振动且噪声大、发电效率低下等问题，制约了小型风力发电机的发展。
实用新型内容本实用新型是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种用于风力发电设备的低扭矩发电机，以降低发电机的齿槽转矩，减小转子轴的转动扭矩和启动扭矩，提高发电效率和发电量。本实用新型为解决技术问题采用以下技术方案。用于风力发电设备的低扭矩发电机，包括定子和永磁转子，其结构特点是，所述定子为筒形，定子的内周面上设有多个周向均勻分布的齿槽；所述永磁转子固定套设于转子轴上，永磁转子的外周面上设有η个沿永磁转子的轴向延伸的凸台；两个相邻凸台之间形成有用于放置永磁体的凹槽；η个凸台中有m个凸台的周向宽度为W1，其余n-m个凸台的周向宽度为W2，η彡2且η为自然数，m彡1且m为自然数，Wl和W2均不等于0且Wl兴W2 ； 所述永磁体中，相邻两个永磁体的相邻的端部的磁极的极性不同。本实用新型的用于风力发电设备的低扭矩发电机的结构特点也在于[0008]在所述转子轴上在永磁转子的一侧套设有轴承，轴承设于电机前端盖的轴承座内。与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在本实用新型的发电机，由于永磁体之间的凸台的周向宽度不同，而且相邻永磁体的同一端的磁极极性不同，使得永磁体的磁极以不对称的方式布置，而定子的齿槽是均勻分布的，永磁体与定子齿槽之间呈相互不对应的状态，减小了发电机的齿槽转矩，降低了转子轴的转动扭矩和启动扭矩，降低了发电机的振动和噪声，提高发电机的发电效率和发电量。本实用新型只在电机的前端设置轴承，将轴承均设置在电机前端盖的轴承座内，省去了电机的后端盖与后轴承，使得转子呈“半悬浮”的状态，降低了轴承的发热量，使得转子轴能更轻松自如地转动，提高了发电效率。由于本实用新型的发电机的转动扭矩和启动扭矩较低，使得本实用新型尤其适用于风力发电设备，特别是中小型风力发电设备。
图1为本实用新型的低扭矩发电机的剖视图。图2为本实用新型的一个实施例的定子与永磁转子的径向断面图。图3为本实用新型的另一个实施例的永磁转子的径向断面图。附图1 附图3中标号1前端盖，2定子，21绕组，22齿槽，3永磁转子，4转子轴， 5轴承，6永磁体，7凸台，8轴承座。以下通过具体实施方式
，并结合附图对本实用新型作进一步说明。
具体实施方式
参见图1 图3，用于风力发电设备的低扭矩发电机，包括定子2和永磁转子3。所述定子2为筒形，定子2的内周面上设有多个周向均勻分布的齿槽22 ；两个相邻的齿槽22 之间的凸起部分上缠绕有定子绕组21。所述永磁转子3固定套设于转子轴4上，永磁转子 3的外周面上设有η个沿永磁转子3的轴向延伸的凸台7。所述凸台7的横断面可为矩形， 也可为梯形；所述横断面为梯形时，梯形的小头一端与永磁转子3的外周面相固定连接。两个相邻凸台7之间形成有用于放置永磁体6的凹槽；η个凸台7中有m个凸台7的周向宽度为W1，其余n-m个凸台7的周向宽度为W2，η彡2且η为自然数，m彡1且m为自然数， Wl和W2均不等于0且Wl兴W2。在多个凸台7中，不同宽度的凸台7可以是一一对应分布的(如图3所示)，也可以只设定一个较宽的凸台7而将使他凸台7的宽度一致(如图2所示)。所述永磁体6中，相邻两个永磁体6的相邻的端部的磁极的极性不同，分别是S极与 N极。由于部分永磁体6之间的凸台7的周向宽度不同，而且相邻永磁体6的相对应一端端部的磁极极性不同，使得永磁体6的磁极以不对称的方式布置，永磁体6与定子齿槽22之间也呈不完全对应的状态，永磁体6与定子齿槽22之间的磁场的相互作用力降低了，由此可减小发电机的齿槽转矩，降低了转子轴4的转动扭矩和启动扭矩，降低了发电机运行时的振动和噪声，提高发电机的发电效率和发电量。在所述转子轴4上在永磁转子3的一侧套设有轴承5，轴承5设于电机前端盖1的轴承座8内。转子轴4只有一个部位上设有轴承5，使得转子轴4呈“半悬浮”的状态，降低了轴承的发热量，使得转子轴能更轻松自如地转动，提高了发电效率。本实施例中，定子由硅钢片叠加而成，定子的内侧有均勻分布的用以缠绕绕组的齿槽。绕组由耐高温纯铜线绕制。永磁转子的本体由硅钢片冲制叠加而成。转子轴由不锈钢材料加工而成，前端为伸出轴，后端无轴承台阶。永磁体采用稀土材料制成，表面镀层。永磁体嵌入于转子本体外表面的凹槽内，与本体一起构成永磁转子。永磁转子与定子绕组相对应配合，永磁体相邻的极性不同，并与定子间留有间隙。相邻的永磁体的同一端的极性分别为N极和S极。转子轴后端无轴承台阶，前端有轴承台阶和伸出轴，转子轴由转子中心孔穿出，有固定台阶定位。发电机前端盖轴心设有轴承座，内置两个同型号的滚动轴承。发电机无后端盖，安装时前端盖可直接与机壳对接。
权利要求1.用于风力发电设备的低扭矩发电机，包括定子( 和永磁转子(3)，其特征是，所述定子O)为筒形，定子O)的内周面上设有多个周向均勻分布的齿槽0 ；所述永磁转子 (3)固定套设于转子轴(4)上，永磁转子C3)的外周面上设有η个沿永磁转子C3)的轴向延伸的凸台(7)；两个相邻凸台(7)之间形成有用于放置永磁体(6)的凹槽；η个凸台(7)中有m个凸台(7)的周向宽度为W1，其余n-m个凸台(7)的周向宽度为W2，η彡2且η为自然数，m彡1且m为自然数，Wl和W2均不等于O且Wl兴W2 ；所述永磁体(6)中，相邻两个永磁体(6)的相邻的端部的磁极的极性不同。
2.根据权利要求1所述的低扭矩发电机，其特征是，在所述转子轴(4)上在永磁转子 (3)的一侧套设有轴承(5)，轴承(5)设于电机前端盖(1)的轴承座(8)内。
专利摘要本实用新型公开了一种用于风力发电设备的低扭矩发电机，包括定子和永磁转子，定子为筒形，定子的内周面上设有多个周向均匀分布的齿槽；永磁转子固定套设于转子轴上，永磁转子的外周面上设有n个沿永磁转子的轴向延伸的凸台；任意两个相邻凸台之间形成有用于放置永磁体的凹槽；n个凸台中有m个凸台的周向宽度为W1，其余n-m个凸台的周向宽度为W2，n≥2且n为自然数，m≥1且m为自然数，W1和W2均不等于0且W1≠W2。本实用新型尤其适用于风力发电设备，具有可减小发电机的齿槽转矩、降低转子轴的转动扭矩和启动扭矩、降低了发电机的振动和噪声、降低轴承的发热量等优点。
文档编号H02K1/27GK201956857SQ20112002619
公开日2011年8月31日 申请日期2011年1月26日 优先权日2011年1月26日
发明者严兵, 唐荣木, 荚如贵, 闫俊伟 申请人:巢湖顺枫风力发电科技有限公司