[实用新型]一种直发电机

说明书

本实用新型涉及发电机领域，特涉及一种两级磁极提高磁通变化频率的方法及直发电机。本实用新型将一个电枢绕组所围的一个磁极的磁靴上增加一级次磁极或者将一个主磁极直接分成若干个次磁极，转子磁极相应改为与次磁极相同的尺寸。本实用新型增加磁通变化频率，可大幅降低了增速齿轮箱的变比。

技术领域

本实用新型涉及一种直发电机，具体涉及两级磁极提高磁通变化频率的方法及直发电机，属于发电领域。

背景技术

随着风能，海流能及海浪能发电技术的发展，需要高可靠性免维护的发电机。由于风能，海流能及海浪能的能量密度低，风速与海流速低，海浪高变化较低，为了提高发电机的效率，现在通常采用增速齿轮来提高转速。而这些低转速输入的增速齿轮的转矩通常极大，所以不但成本高，而且故障率也很高。

为了提高整体可靠性及发电效率，业界目前主要采用感应子或双凸极结构的发电机。

两者的区别是：感应子发电机的磁通来源于定子磁轭中嵌入永磁体或通过励磁，使定子凸极成为一个固定磁极，再通过与旋转的感应子(转子)上的凸极的耦合气隙变化，在定子磁极中产生磁通的大小变化，根据电磁感应定律，在定子磁极上的电枢绕组会产生感应电压，并向外输出电能；而双凸极发电机的转子凸极一般是极性依次交替排列的永磁体磁极，当转子旋转时，会在定子磁极中产生磁通的大小、方向的变化，根据电磁感应定律，同样在定子磁极上的电枢绕组会产生感应电压，并向外输出电能。

根据电磁感应定律，感应电压与电枢匝数、磁通变化率的乘积成正比。因此，在匝数与磁通一定的条件下，可通过提高磁通变化频率来提高发电机效率。要想提高频率，就要增加转子的磁极数，而每个定子磁极上都要有电枢绕组，且大发电功率也要求磁极尺寸足够大，所以磁极尺寸及磁极之间的间距(极距)不可能太小，因此在发电机体积一定的前提下电枢绕组内的磁通变化频率难以提高到直发电机所需要的程度。根据目前风力发电机桨叶15转/ 分的转速，若要发电频率达到50Hz，转子的极数要200。据资料，目前的双凸极电机最大才接近100极。随着电机极数的增减，电枢绕组、体积、重量也相应增加，其造价不菲。

由于发电机极数的制约，当前风力发电机与海流发电机采用双凸极发电机后，随着极数的增加，将大功率增速齿轮箱的变比大幅下降，但是还不能完全取消，所以只是大幅降低了增速齿轮箱的变比，即所谓“半直发电机”。

有鉴于此，本实用新型提出了一种两级磁极减小极距增加发电机磁极数的方法以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了两级磁极提高磁通变化频率的方法及直发电机。本实用新型将一个电枢绕组所围的一个磁极的磁靴上增加一级次磁极或者将一个主磁极直接分成若干个次磁极，提高了现有发电机的可靠性与能量转换效率。

本实用新型的技术方案是：一种两级磁极提高磁通变化频率的方法，其特征在于：将一个电枢绕组所围的主磁极的磁靴上增加一级次磁极或者将一个主磁极直接分成若干个次磁极，次磁极的占空比为相数分之一；动磁极相应改为与次磁极的占空比及截面相同，磁极高度大于耦合气隙的20倍；次磁极与动磁极的磁极高度和宽度，满足动磁极移动中，磁路的最大磁阻为最小磁阻之比为5～20。

本实用新型还公开了一种径向磁耦合直发电机，包括：定子磁轭、励磁绕组、主磁极、感应绕组、次磁极、转子磁极，励磁绕组置于相隔180度的两个最大间距的主磁极间隙之中，感应绕组分别包围A、B、C三相的主磁极，其特征在于：每个主磁极上增加设置次磁极，次磁极占空比为1/3，转子磁极与次磁极的尺寸相同，A、B、C三相的次磁极依次错开一个次磁极宽度的距离。

根据如上所述的一种径向磁耦合直发电机，其特征在于：每相定子磁极采用2组相差180 度的对称磁极，使定子磁极对转子磁极的磁耦合力相抵消。