CN104319975A - 单槽单极圆筒动磁直线交流发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单槽单极圆筒动磁直线交流发电机，包括同轴的定子组件和动子组件，定子组件包括铁轭和线圈体，线圈体绕制在铁轭线槽内；动子组件包括内铁轭、四组永磁体和永磁体间隔环，四组永磁体与内铁轭同轴，且紧贴在内铁轭上，四组永磁体之间由永磁体间隔环隔开，两侧两组永磁体的极性相同，与中间两组永磁体的极性相反；铁轭的极靴与四组永磁体之间形成发电机气隙；该动子组件在定子组件中作往复运动。本发明发电机气隙小，气隙磁密高，与往复运动的发动机或热机能直接耦合。本发明具有功率密度高、效率高、结构简单、加工制造方便等优点，可作为太阳能、核热能和生物质能斯特林热机及其它具有直线运动输出的热机的热电转换设备。

Description

单槽单极圆筒动磁直线交流发电机

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，尤其是一种单槽单极圆筒动磁直线交流发电机，可作为斯特林太阳能发电、生物质能斯特林太阳能发电和斯特林核电源发电及其它具有直线运动输出的热机的机电转换。

背景技术

斯特林热力循环效率高，但其输出的运动为直线运动，如采用将直线运动转换为回转运动，再用旋转发电机进行机电转换，则势必降低整体的热电转换效率，而且加工难度大，运行噪音大。所以必须使用直线发电机，利用斯特林林机的优点，将斯特林热机的直线运动直接传递到直线发电机动子，通过直线发电机动子在磁场的直线运动将机械能转换为电能输出。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种单槽单极圆筒动磁直线交流发电机，实现直线运动输出的斯特林热机及其它直线运动输出热机与同样直线运动的发电机的结合，克服现有技术的不足，提供一种效率高、体积小、重量轻、加工制造方便的低噪音发电机。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种单槽单极圆筒动磁直线交流发电机，包括同轴的定子组件和动子组件，定子组件包括铁轭和线圈体，线圈体绕制在铁轭线槽内；动子组件包括内铁轭、四组永磁体和永磁体间隔环，四组永磁体与内铁轭同轴，且紧贴在内铁轭上，四组永磁体之间由永磁体间隔环隔开，两侧两组永磁体的极性相同，与中间两组永磁体的极性相反；铁轭的极靴与四组永磁体之间形成发电机气隙；该动子组件在定子组件中作往复运动。

进一步地，四组永磁体均为圆环结构，沿径向充磁。

进一步地，四组永磁体两端的不同极性动子永磁体间的永磁体间隔环的轴线与其对应的铁轭极靴轴线对齐。

进一步地，四组永磁体采用稀土永磁材料或铁氧体永磁材料制成。

进一步地，铁轭、内铁轭均用导磁性能良好的材料制成。 

进一步地，永磁体间隔环为非导磁材料制成。

进一步地，四组永磁体的轴向长度和厚度均相同。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：采用永磁磁场作为发电机机电转换，发电机动子采用往复直线运动方式，与传统旋转发电机相比，消除了直线运动转为旋转运动的机械结构，减小了体积和重量，由于气隙较小，因此机电转换效率高，采用对称磁极结构，便于安装和控制。与现有的永磁直线发电机相比，本发明单槽单极圆筒动磁直线交流发电机，其永磁磁路紧凑，气隙磁密高，安装控制容易，效率高。

附图说明

图1为本发明单槽单极圆筒动磁直线交流发电机轴向剖视图；

图2为本发明单槽单极圆筒动磁直线交流发电机轴向端面图； 

图3为本发明单槽单极圆筒动磁直线交流发电机径向剖视图（沿永磁体间隔环7中线剖视图）；

图4为本发明单槽单极圆筒动磁直线交流发电机轴向剖视图（沿轴线线半剖视图）。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1、2所示的一种单槽单极圆筒动磁直线交流发电机，由铁轭1、线圈体2、内铁轭3、四组永磁体4、5、8、10，永磁体间隔环6、7、9组成，四组永磁体4、5、8、10，与内铁轭3同轴，且紧贴在内铁轭3上，四组永磁体4、5、8、10之间由永磁体间隔环6、7、9隔开，四组永磁体4、5、8、10中永磁体4与永磁体10的极性相同，永磁体5与永磁体8的极性相同，永磁体4的极性与永磁体5的极性相反（也可以以相反方向充磁）。内铁轭3、永磁体间隔环6、7、9和四组永磁体4、5、8、10构成本发电机动子组件。线圈体2绕制在铁轭1线槽内，构成本发电机的定子组件，线圈体2导线从铁轭1穿线孔引出，动子组件与定子组件同轴，铁轭1的极靴与本发电机动子组件四组永磁体4、5、8、10之间形成发电机气隙，并在气隙上产生不同极性的磁场，铁轭1、动子组件构成发电机的磁路。动子组件在发电机气隙中往复直线运动时，磁路中磁通发生变化，从而在定子线圈体中感应产生电流输出。

如图1、2、3所示，永磁体4、5、8、10充磁方向（也可以以相反方向充磁），本发明的永磁磁路为：磁通从永磁体4的N极出发，通过气隙、铁轭1的极靴、铁轭1、气隙、永磁体8的S极、永磁体8的N极、内铁轭3、永磁体4的S极，形成发电机磁路，如图1虚线所示。相反方向的磁路磁通从永磁体10的N极出发，通过气隙、铁轭1的极靴、铁轭1、气隙、永磁体5的S极、永磁体5的N极、内铁轭3、永磁体10的S极；这样的磁路结构保证了发电机动子在平衡位置时的定位力为零。而发电机在其运动行程范围内时，由于位置的变化，致使铁轭中磁通发生与动子位置有关的周期变化，从而在发电机线圈中感生出电压输出。

永磁体在一台发电机中应成对对称使用，且充磁方向均为径向。

如图4所示，为本发明单槽、单极圆筒动磁直线交流发电机中，四组永磁体两端的不同极性永磁体4与永磁体5之间的永磁体间隔环6，和永磁体8与永磁体10之间的永磁体间隔环9的轴向中线分别与其对应的铁轭1的极靴轴向中线对齐。

上述方案中动子组件四组永磁体4、5、8、10之间由永磁体间隔环6、7、9隔开，四组永磁体4、5、8、10中永磁体4与永磁体10的极性相同，永磁体5与永磁体8的极性相同，永磁体4与永磁体5的极性相反（也可以以相反方向充磁）。四组永磁体两端的不同极性永磁体4与永磁体5间的永磁体间隔环6，和永磁体8与永磁体10间的永磁体间隔环9的轴向中线分别与其对应的铁轭1的极靴轴向中线对齐。

动子永磁体为轴向圆环，沿径向充磁，轴向长度、厚度相同，应由磁性能良好的稀土永磁体或铁氧体永磁体制成，定子铁轭与动子内铁轭应由导磁材料制成，如各种碳钢、各种合金钢、电工纯铁、铸铁、铸钢等，动子永磁体间隔环由非导磁材料制成。线圈2采用导电良好的电磁线绕制后浸漆烘干而成。

上述方案的原理是：永磁体给发电机提供气隙磁场，铁轭1、内铁轭3和永磁体形成发电机磁路，当发电机动子组件在气隙中往复直线运动时，引起气隙中磁场强度周期变化，从而在发电机线圈体中感生出电压并输出，由于发电机气隙小，永磁材料利用率高，无机械换向机构，所以结构简单，机电转换效率高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种单槽单极圆筒动磁直线交流发电机，其特征在于：包括同轴的定子组件和动子组件，定子组件包括铁轭和线圈体，线圈体绕制在铁轭线槽内；动子组件包括内铁轭、四组永磁体和永磁体间隔环，四组永磁体与内铁轭同轴，且紧贴在内铁轭上，四组永磁体之间由永磁体间隔环隔开，两侧两组永磁体的极性相同，与中间两组永磁体的极性相反；铁轭的极靴与四组永磁体之间形成发电机气隙；该动子组件在定子组件中作往复运动。

2.如权利要求1所述单槽单极圆筒动磁直线交流发电机，其特征在于：四组永磁体均为圆环结构，沿径向充磁。

3.如权利要求1所述单槽单极圆筒动磁直线交流发电机，其特征在于：四组永磁体两端的不同极性动子永磁体间的永磁体间隔环的轴线与其对应的铁轭极靴轴线对齐。

4.如权利要求1所述单槽单极圆筒动磁直线交流发电机，其特征在于：四组永磁体采用稀土永磁材料或铁氧体永磁材料制成。

5.如权利要求1所述单槽单极圆筒动磁直线交流发电机，其特征在于：铁轭、内铁轭均用导磁性能良好的材料制成。

6. 如权利要求1所述单槽单极圆筒动磁直线交流发电机，其特征在于：永磁体间隔环为非导磁材料制成。

7.如权利要求2所述单槽单极圆筒动磁直线交流发电机，其特征在于：四组永磁体的轴向长度和厚度均相同。