一种用于直驱式波浪发电的定子永磁横向磁通直线发电机

摘要

本发明公开一种用于直驱式波浪发电的定子永磁横向磁通直线发电机，所述发电机包括外定子，外定子的内部中空，外定子内套装有内定子，内定子与外定子之间形成复合磁场，内定子与外定子之间设有阵列分布的动子，动子沿直线往复运动切割内定子与外定子之间的磁感线。本发明发电机通过设置外定子和内定子为轴向叠片结构，不仅能够有效地阻断涡流，而且加工简单，通过在内定子上固定交替的永磁和在外定子上设置电枢绕组，以及设置磁性片和抗磁性片交错分布的动子，使得该发电机在长行程的场合中，能够减少永磁用量，提高永磁利用率，通过磁性片和抗磁性片组成的动子，相比由永磁组成的动子易于加工。

说明书

技术领域

本发明涉及直驱式波浪发电机领域，具体是一种用于直驱式波浪发电的定子永磁横向磁通直线发电机。

背景技术

波浪能可以通过不同的波浪发电装置转换成电能，其中，直驱式波浪发电装置因为减少了中间传动部件，具有更简单的结构和更高的效率，被认为有更广阔的发展前景。直线发电机被广泛应用于直驱式波浪发电系统中，目前的研究热点在于提高直线电机的功率密度。横向磁通永磁直线电机是变磁阻永磁直线电机的一种，磁通方向和运动方向垂直，可以通过增大极对数提高电机功率密度。横向磁通永磁直线电机适合用于低速直驱场合，例如直驱式波浪发电。

传统的横向磁通电机，基本都是动子永磁型，即永磁位于动子上，通过改变永磁排列获得三相对称反电动势，动子永磁型能获得较大的磁链，但是并不适合用于长行程场合。在长行程场合中，随着动子长度的增加，永磁用量也大大增加，增加了电机的成本，并且永磁利用率非常低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于直驱式波浪发电的定子永磁横向磁通直线发电机，通过设置外定子和内定子为轴向叠片结构，不仅能够有效地阻断涡流，而且加工简单，通过在内定子上固定交替的永磁和在外定子上设置电枢绕组，以及设置磁性片和抗磁性片交错分布的动子，使得该发电机在长行程的场合中，能够减少永磁用量，提高永磁利用率，通过磁性片和抗磁性片组成的动子，相比由永磁组成的动子易于加工。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种用于直驱式波浪发电的定子永磁横向磁通直线发电机，所述发电机包括外定子，外定子的内部中空，外定子内套装有内定子，内定子与外定子之间形成复合磁场，内定子与外定子之间设有阵列分布的动子，动子沿直线往复运动切割内定子与外定子之间的磁感线。

所述外定子包括外定子铁芯和电枢绕组，外定子铁芯是由阵列分布的外定子铁芯环沿轴向叠片叠压形成。

所述内定子包括内定子铁芯，内定子铁芯的外壁固定有阵列分布的S级永磁和阵列分布的N级永磁，S级永磁和N级永磁为双N双S交替设置，即N-N-S-S-N-N…。

所述内定子铁芯是由阵列分布的内定子铁芯环叠片叠压形成。

所述动子是由阵列分布的磁性片和阵列分布的抗磁性片间隔排列组成。

进一步的，所述外定子铁芯环的内壁设有阵列分布的第一槽齿，在外定子铁芯环叠片叠压的过程中环与环之间的第一槽齿上下对应，相邻的两列第一槽齿之间形成外定子槽。

进一步的，所述电枢绕组套装在第一槽齿上，电枢绕组包括对称分布的A相电枢绕组、对称分布的B相电枢绕组和对称分布的C相电枢绕组，A相电枢绕组、B相电枢绕组和C相电枢绕组交错分布，邻近两相电枢绕组安置在同一外定子槽内。

进一步的，所述内定子铁芯的叠压厚度与外定子铁芯的叠压厚度相同，S级永磁和N级永磁均为十二条。

进一步的，所述动子为二十四条，磁性片长度等于抗磁性片的长度，磁性片长度被定义为极距,每条动子的错位排布不同，设置邻近相的动子错位为2/3极距，得到三相对称反电动势。

所述动子沿直线往复运动时，外定子和内定子之间的磁性片和抗磁性片间隔变化，进而形成正弦磁链，并得到三相正弦反电动势。

进一步的，所述外定子和内定子均为圆筒形，动子为条形弧状。

本发明的有益效果：

1、本发明发电机通过设置外定子和内定子为轴向叠片结构，不仅能够有效地阻断涡流，而且加工简单；

2、本发明发电机通过在内定子上固定交替的永磁和在外定子上设置电枢绕组，以及设置磁性片和抗磁性片交错分布的动子，使得该发电机在长行程的场合中，能够减少永磁用量，提高永磁利用率；

3、本发明发电机通过磁性片和抗磁性片组成的动子，相比由永磁组成的动子易于加工。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明发电机俯视图；

图2是本发明发电机结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种用于直驱式波浪发电的定子永磁横向磁通直线发电机，如图1、图2所示，发电机包括外定子1，外定子1的内部中空，外定子1内套装有内定子2，内定子2与外定子1之间形成复合磁场，内定子2与外定子1之间设有阵列分布的动子3，动子3沿直线往复运动切割内定子2与外定子1之间的磁感线，外定子1和内定子2均为圆筒形，动子3为条形弧状。

外定子1包括外定子铁芯，外定子铁芯是由阵列分布的外定子铁芯环11沿轴向叠片叠压形成，外定子铁芯环11的内壁设有阵列分布的第一槽齿12，叠片叠压的过程中环与环之间的第一槽齿12上下对应，相邻的两列第一槽齿12之间形成外定子槽13。

外定子1还包括电枢绕组14，电枢绕组14套装在第一槽齿12上，电枢绕组14包括对称分布的A相电枢绕组、对称分布的B相电枢绕组和对称分布的C相电枢绕组，A相电枢绕组、B相电枢绕组和C相电枢绕组交错分布，邻近两相电枢绕组安置在同一外定子槽内13。

内定子2包括内定子铁芯，内定子铁芯是由阵列分布的内定子铁芯环21叠片叠压形成，内定子铁芯的叠压厚度与外定子铁芯的叠压厚度相同，内定子铁芯的外壁固定阵列分布的S级永磁22和阵列分布的N级永磁23，S级永磁22和N级永磁23均为十二条，S级永磁22和N级永磁23为双N双S交替设置，即N-N-S-S-N-N…。

动子3为二十四条，动子3是由阵列分布的磁性片31和阵列分布的抗磁性片32间隔排列组成，磁性片31长度等于抗磁性片32的长度，磁性片31长度被定义为极距,每条动子3的错位排布不同，设置邻近相的动子错位为2/3极距，得到三相对称反电动势。

动子3沿直线往复运动时，外定子1和内定子2之间的磁性片31和抗磁性片32间隔变化，进而形成正弦磁链，并得到三相正弦反电动势。

使用时，通过设置外定子1和内定子2为轴向叠片结构，不仅能够有效地阻断涡流，而且加工简单，通过在内定子2上固定交替的永磁和在外定子1上设置电枢绕组，以及设置磁性片31和抗磁性片32交错分布的动子3，使得该发电机在长行程的场合中，能够减少永磁用量，提高永磁利用率，通过磁性片31和抗磁性片32组成的动子3，相比由永磁组成的动子易于加工。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。