單槽單極圓筒動磁直線交流發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單槽單極圓筒動磁直線交流發(fā)電機，包括同軸的定子組件和動子組件，定子組件包括鐵軛和線圈體，線圈體繞制在鐵軛線槽內(nèi)；動子組件包括內(nèi)鐵軛、四組永磁體和永磁體間隔環(huán)，四組永磁體與內(nèi)鐵軛同軸，且緊貼在內(nèi)鐵軛上，四組永磁體之間由永磁體間隔環(huán)隔開，兩側(cè)兩組永磁體的極性相同，與中間兩組永磁體的極性相反；鐵軛的極靴與四組永磁體之間形成發(fā)電機氣隙；該動子組件在定子組件中作往復運動。本發(fā)明發(fā)電機氣隙小，氣隙磁密高，與往復運動的發(fā)動機或熱機能直接耦合。本發(fā)明具有功率密度高、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、加工制造方便等優(yōu)點，可作為太陽能、核熱能和生物質(zhì)能斯特林熱機及其它具有直線運動輸出的熱機的熱電轉(zhuǎn)換設備。
【專利說明】單槽單極圓筒動磁直線交流發(fā)電機
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)電機【技術領域】，尤其是一種單槽單極圓筒動磁直線交流發(fā)電機，可作為斯特林太陽能發(fā)電、生物質(zhì)能斯特林太陽能發(fā)電和斯特林核電源發(fā)電及其它具有直線運動輸出的熱機的機電轉(zhuǎn)換。
【背景技術】
[0002]斯特林熱力循環(huán)效率高，但其輸出的運動為直線運動，如采用將直線運動轉(zhuǎn)換為回轉(zhuǎn)運動，再用旋轉(zhuǎn)發(fā)電機進行機電轉(zhuǎn)換，則勢必降低整體的熱電轉(zhuǎn)換效率，而且加工難度大，運行噪音大。所以必須使用直線發(fā)電機，利用斯特林林機的優(yōu)點，將斯特林熱機的直線運動直接傳遞到直線發(fā)電機動子，通過直線發(fā)電機動子在磁場的直線運動將機械能轉(zhuǎn)換為電能輸出。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提出一種單槽單極圓筒動磁直線交流發(fā)電機，實現(xiàn)直線運動輸出的斯特林熱機及其它直線運動輸出熱機與同樣直線運動的發(fā)電機的結(jié)合，克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種效率高、體積小、重量輕、加工制造方便的低噪音發(fā)電機。
[0004]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術方案:一種單槽單極圓筒動磁直線交流發(fā)電機，包括同軸的定子組件和動子組件，定子組件包括鐵軛和線圈體，線圈體繞制在鐵軛線槽內(nèi)；動子組件包括內(nèi)鐵軛、四組永磁體和永磁體間隔環(huán)，四組永磁體與內(nèi)鐵軛同軸，且緊貼在內(nèi)鐵軛上，四組永磁體之間由永磁體間隔環(huán)隔開，兩側(cè)兩組永磁體的極性相同，與中間兩組永磁體的極性相反；鐵軛的極靴與四組永磁體之間形成發(fā)電機氣隙；該動子組件在定子組件中作往復運動。
[0005]進一步地，四組永磁體均為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，沿徑向充磁。
[0006]進一步地，四組永磁體兩端的不同極性動子永磁體間的永磁體間隔環(huán)的軸線與其對應的鐵軛極靴軸線對齊。
[0007]進一步地，四組永磁體采用稀土永磁材料或鐵氧體永磁材料制成。
[0008]進一步地，鐵軛、內(nèi)鐵軛均用導磁性能良好的材料制成。
[0009]進一步地，永磁體間隔環(huán)為非導磁材料制成。
[0010]進一步地，四組永磁體的軸向長度和厚度均相同。
[0011]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:采用永磁磁場作為發(fā)電機機電轉(zhuǎn)換，發(fā)電機動子采用往復直線運動方式，與傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)發(fā)電機相比，消除了直線運動轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運動的機械結(jié)構(gòu)，減小了體積和重量，由于氣隙較小，因此機電轉(zhuǎn)換效率高，采用對稱磁極結(jié)構(gòu)，便于安裝和控制。與現(xiàn)有的永磁直線發(fā)電機相比，本發(fā)明單槽單極圓筒動磁直線交流發(fā)電機，其永磁磁路緊湊，氣隙磁密高，安裝控制容易，效率高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明單槽單極圓筒動磁直線交流發(fā)電機軸向剖視圖；
圖2為本發(fā)明單槽單極圓筒動磁直線交流發(fā)電機軸向端面圖；
圖3為本發(fā)明單槽單極圓筒動磁直線交流發(fā)電機徑向剖視圖(沿永磁體間隔環(huán)7中線首1J視圖);
圖4為本發(fā)明單槽單極圓筒動磁直線交流發(fā)電機軸向剖視圖(沿軸線線半剖視圖)。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應對本發(fā)明的保護范圍有任何的限制作用。
[0014]如圖1、2所示的一種單槽單極圓筒動磁直線交流發(fā)電機，由鐵軛1、線圈體2、內(nèi)鐵軛3、四組永磁體4、5、8、10，永磁體間隔環(huán)6、7、9組成，四組永磁體4、5、8、10，與內(nèi)鐵軛3同軸，且緊貼在內(nèi)鐵軛3上，四組永磁體4、5、8、10之間由永磁體間隔環(huán)6、7、9隔開，四組永磁體4、5、8、10中永磁體4與永磁體10的極性相同，永磁體5與永磁體8的極性相同，永磁體4的極性與永磁體5的極性相反(也可以以相反方向充磁)。內(nèi)鐵軛3、永磁體間隔環(huán)6、7、9和四組永磁體4、5、8、10構(gòu)成本發(fā)電機動子組件。線圈體2繞制在鐵軛I線槽內(nèi)，構(gòu)成本發(fā)電機的定子組件，線圈體2導線從鐵軛I穿線孔引出，動子組件與定子組件同軸，鐵軛I的極靴與本發(fā)電機動子組件四組永磁體4、5、8、10之間形成發(fā)電機氣隙，并在氣隙上產(chǎn)生不同極性的磁場，鐵軛1、動子組件構(gòu)成發(fā)電機的磁路。動子組件在發(fā)電機氣隙中往復直線運動時,磁路中磁通發(fā)生變化,從而在定子線圈體中感應產(chǎn)生電流輸出。
[0015]如圖1、2、3所示，永磁體4、5、8、10充磁方向(也可以以相反方向充磁)，本發(fā)明的永磁磁路為:磁通從永磁體4的N極出發(fā)，通過氣隙、鐵軛I的極靴、鐵軛1、氣隙、永磁體8的S極、永磁體8的N極、內(nèi)鐵軛3、永磁體4的S極，形成發(fā)電機磁路，如圖1虛線所示。相反方向的磁路磁通從永磁體10的N極出發(fā),通過氣隙、鐵軛I的極靴、鐵軛1、氣隙、永磁體5的S極、永磁體5的N極、內(nèi)鐵軛3、永磁體10的S極；這樣的磁路結(jié)構(gòu)保證了發(fā)電機動子在平衡位置時的定位力為零。而發(fā)電機在其運動行程范圍內(nèi)時，由于位置的變化，致使鐵軛中磁通發(fā)生與動子位置有關的周期變化，從而在發(fā)電機線圈中感生出電壓輸出。
[0016]永磁體在一臺發(fā)電機中應成對對稱使用，且充磁方向均為徑向。
[0017]如圖4所示，為本發(fā)明單槽、單極圓筒動磁直線交流發(fā)電機中，四組永磁體兩端的不同極性永磁體4與永磁體5之間的永磁體間隔環(huán)6，和永磁體8與永磁體10之間的永磁體間隔環(huán)9的軸向中線分別與其對應的鐵軛I的極靴軸向中線對齊。
[0018]上述方案中動子組件四組永磁體4、5、8、10之間由永磁體間隔環(huán)6、7、9隔開，四組永磁體4、5、8、10中永磁體4與永磁體10的極性相同，永磁體5與永磁體8的極性相同，永磁體4與永磁體5的極性相反(也可以以相反方向充磁)。四組永磁體兩端的不同極性永磁體4與永磁體5間的永磁體間隔環(huán)6，和永磁體8與永磁體10間的永磁體間隔環(huán)9的軸向中線分別與其對應的鐵軛I的極靴軸向中線對齊。
[0019]動子永磁體為軸向圓環(huán)，沿徑向充磁，軸向長度、厚度相同，應由磁性能良好的稀土永磁體或鐵氧體永磁體制成，定子鐵軛與動子內(nèi)鐵軛應由導磁材料制成，如各種碳鋼、各種合金鋼、電工純鐵、鑄鐵、鑄鋼等，動子永磁體間隔環(huán)由非導磁材料制成。線圈2采用導電良好的電磁線繞制后浸漆烘干而成。
[0020]上述方案的原理是:永磁體給發(fā)電機提供氣隙磁場，鐵軛1、內(nèi)鐵軛3和永磁體形成發(fā)電機磁路，當發(fā)電機動子組件在氣隙中往復直線運動時，引起氣隙中磁場強度周期變化，從而在發(fā)電機線圈體中感生出電壓并輸出，由于發(fā)電機氣隙小，永磁材料利用率高，無機械換向機構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)簡單，機電轉(zhuǎn)換效率高。
[0021]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種單槽單極圓筒動磁直線交流發(fā)電機，其特征在于:包括同軸的定子組件和動子組件，定子組件包括鐵軛和線圈體，線圈體繞制在鐵軛線槽內(nèi)；動子組件包括內(nèi)鐵軛、四組永磁體和永磁體間隔環(huán)，四組永磁體與內(nèi)鐵軛同軸，且緊貼在內(nèi)鐵軛上，四組永磁體之間由永磁體間隔環(huán)隔開，兩側(cè)兩組永磁體的極性相同，與中間兩組永磁體的極性相反；鐵軛的極靴與四組永磁體之間形成發(fā)電機氣隙；該動子組件在定子組件中作往復運動。
2.如權利要求1所述單槽單極圓筒動磁直線交流發(fā)電機，其特征在于:四組永磁體均為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，沿徑向充磁。
3.如權利要求1所述單槽單極圓筒動磁直線交流發(fā)電機，其特征在于:四組永磁體兩端的不同極性動子永磁體間的永磁體間隔環(huán)的軸線與其對應的鐵軛極靴軸線對齊。
4.如權利要求1所述單槽單極圓筒動磁直線交流發(fā)電機，其特征在于:四組永磁體采用稀土永磁材料或鐵氧體永磁材料制成。
5.如權利要求1所述單槽單極圓筒動磁直線交流發(fā)電機，其特征在于:鐵軛、內(nèi)鐵軛均用導磁性能良好的材料制成。
6.如權利要求1所述單槽單極圓筒動磁直線交流發(fā)電機，其特征在于:永磁體間隔環(huán)為非導磁材料制成。
7.如權利要求2所述單槽單極圓筒動磁直線交流發(fā)電機，其特征在于:四組永磁體的軸向長度和厚度均相同。
【文檔編號】H02K35/02GK104319975SQ201410607373
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權日:2014年11月3日
【發(fā)明者】霍英杰, 張安, 閆春杰, 張學林, 王麗紅 申請人:蘭州空間技術物理研究所