一种适用于波浪能发电的外转子永磁发电机

1.本发明涉及发电机领域，特别是涉及一种适用于波浪能发电的外转子永磁发电机。


背景技术：

2.波浪能是最主要的海洋能源之一，波浪能的可靠高效捕获和利用对缓解能源危机和减小环境污染具有重要的意义。现有的发电机应用在波浪能领域时，具有诸多限制和缺陷，主要体现在：由于波浪能本身存在随机性、波动性等特点，常规的发电机应用在直驱、非恒定调速等波浪能发电领域，存在转速低、波动大等问题，影响波浪能发电效率和可靠性。
3.由此可见，上述现有的发电机在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的适用于波浪能发电的外转子永磁发电机，实属当前重要研发课题之一。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种适用于波浪能发电的外转子永磁发电机，将其能实现缓冲波动、平稳转速的作用，提高发电效率和质量；另外还能利于电机加工制造、电机容错能力强，从而克服现有发电机的不足。
5.为解决上述技术问题，本发明提供一种适用于波浪能发电的外转子永磁发电机，包括外转子和内定子，所述外转子和内定子同轴布置，并均呈扁平的圆环状，轴径比较小，所述外转子置于内定子的外侧转动并兼做飞轮储能，所述外转子的内环壁贴有数个磁钢，所述内定子的外环壁开有数个齿槽，所述齿槽内嵌装绕组。
6.作为本发明的一种改进，相邻的磁钢之间呈非等距分布。
7.进一步地，所述磁钢划分为四组，每组分别粘贴在外转子四分之一圆环的内壁，每组边缘处磁钢与临组之间的距离为第一弧长，组内相邻磁钢之间的间距以第二弧长和第三弧长依次间隔设置；其中第一弧长大于第二弧长，第二弧长大于第三弧长。
8.进一步地，所述磁钢整体呈矩形片状，磁钢的上表面和下表面均为弧形曲面，磁钢中部的厚度大于端部的厚度。
9.进一步地，所述内定子的内径为348mm～352mm，内定子的外径为472mm～476mm，所述外转子的内径为476mm～480mm，外转子的外径为498mm～502mm。
10.进一步地，所述齿槽的数量为48个，所述磁钢的数量为32个。
11.进一步地，所述齿槽呈梯形，槽口宽1.9mm～2.1mm，槽口高2.4mm～2.6mm，齿槽长边宽13.8mm～14.2mm，齿槽短边宽10.4mm～10.8mm，齿槽高24mm～26mm，所述齿槽的长边与侧边、短边与侧边之间均以圆弧连接，圆弧半径为0.8mm～1.2mm。
12.进一步地，所述内定子的铁芯高度为38mm～42mm。
13.进一步地，所述内定子能够均匀划分为四瓣一样的定子硅钢片铁芯，每瓣为圆环的四分之一，所内定子每一瓣定子硅钢片铁芯的齿槽内各嵌装有一路三相绕组，共计有四
瓣四路三相绕组并联。
14.进一步地，所述内定子由四瓣一样的定子硅钢片铁芯拼接、叠压构成。
15.采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
16.1、外转子和内定子均制成扁平的圆环状，将外转子兼做飞轮起到储能作用，实现缓冲波动、平稳转速的作用，提高发电质量和波浪能利用率；
17.2、由于发电机整体呈扁平状，铁芯的高度较小，不适用采用斜槽、斜极的方式，因此采用了磁钢偏移分布和不等厚磁钢，达到消除齿槽转矩的效果；
18.3、在内定子每一瓣的齿槽内嵌装一路三相绕组，这样最后四路绕组再并联连接，使其任一路部件发生故障，都不影响发电机的整体运作，提高发电机容错能力和运行可靠性，保证了发电机持续工作，也减小了维护成本。
19.4、由于内定子呈扁平状，直径大，定子硅钢叠片整体冲槽易变形、难度大，因此将内定子划分为均匀的四瓣，每一瓣为四分之一圆环，分别冲槽加工，再拼接构成，便于加工制造。
附图说明
20.上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
21.图1是本发明提供的一种适用于波浪能的外转子永磁发电机的剖面结构示意图。
22.图2是齿槽的结构示意图。
23.图3是磁钢在外转子内环面的分布示意图。
24.图4是磁钢的结构示意图。
25.图5是四路并联的三相绕组绕示意图。
26.图6是四路并联的三相绕组绕(分体)示意图。
27.附图标记说明：1-外转子；2-内定子；3-磁钢；4-齿槽；5-绕组。
具体实施方式
28.请参阅图1，本发明提供一种适用于波浪能的外转子永磁发电机，包括外转子1和内定子2，所述外转子1和内定子2同轴布置，并均呈扁平的圆环状。所述外转子1置于内定子2的外侧转动并兼做飞轮储能，所述外转子1的内环壁贴有数个磁钢3，所述内定子2的外环壁开有数个齿槽4，所述齿槽内嵌装绕组5。所述外转子1由外部的波浪能捕获装置带动而在内定子2外侧转动，磁钢3随外转子1旋转形成运动的磁场，在绕组5线圈内产生电能。
29.优选地，所述内定子2的内径为348mm～352mm，内定子2的外径为472mm～476mm，所述外转子1的内径为476mm～480mm，外转子1的外径为498mm～502mm。
30.优选地，所述内定子2的铁芯高度为38mm～42mm。
31.请参阅图2，在本实施例中，所述齿槽4的数量为48个，所述齿槽4呈梯形，槽口宽b0为1.9mm～2.1mm，槽口高h1为2.4mm～2.6mm，齿槽长边宽b1为13.8mm～14.2mm，齿槽短边宽b2为10.4mm～10.8mm，齿槽高h2为24mm～26mm，所述齿槽的长边与侧边、短边与侧边之间均以圆弧连接，圆弧半径rs为0.8mm～1.2mm。
32.请参阅图3和图4，所述磁钢3的数量为32个，即32极。所述磁钢3整体呈矩形片状，
磁钢3的上表面和下表面均为弧形曲面，磁钢3曲面弧长为θ2，磁钢中部的厚度大于端部的厚度。相邻的磁钢3之间呈非等距分布，具体地，所述磁钢3划分为四组，每组分别粘贴在外转子1四分之一圆环的内壁，每组边缘处磁钢3与临组之间的距离为第一弧长θ1，组内相邻磁钢之间的间距以第二弧长θ3和第三弧长θ4依次间隔设置，其中第一弧长θ1大于第二弧长θ
3，
第二弧长θ3大于第三弧长θ4。
33.请参阅图5，在本实施例中，所述内定子2能够均匀划分为四瓣一样的定子硅钢片铁芯，每瓣为圆环的四分之一，所述内定子2每一瓣定子硅钢片铁芯的齿槽4内各嵌装有一路三相绕组5，共计有四瓣四路三相绕组并联(四路中的同相绕组并联后接线)。这样设置能够提高发电机的稳定性，在任何一路绕组5出现故障时，均不影响发电机的正常运行，电机容错能力增强，保证了发电机持续工作，也减小了维护成本。
34.需要说明的是，图5中只示意了四路绕组中a相(图中以wpa和wna示出)的并联接线，b相和c相的接线方式与a相相同，未在图中示出。
35.另外，配合图6所示，作为优选的方案，上述电机定子采用分体式结构，其中电机定子由四瓣一样的硅钢片铁芯(对应圆环的四分之一)拼接、叠压而成，拼接如采用拼图式的拼接结构。通过四瓣一样的硅钢片构成电机定子结构，克服了大直径硅钢片整体冲槽易变形、难度大的问题，便于加工制造。
36.通以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。