一种新型圆筒型永磁直线磁齿轮复合发电机的设计.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107786039A(43)申请公布日2018.03.09(21)申请号201610714202.1(22)申请日2016.08.24(71)申请人申茂军地址110179辽宁省沈阳市浑南新区新明街11号3楼2号(72)发明人申茂军(51)Int.Cl.H02K7/18(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图1页(54)发明名称一种新型圆筒型永磁直线磁齿轮复合发电机的设计(57)摘要本发明公开一种新型圆筒型永磁直线磁齿轮复合发电机的设计，该设计为了提高发电机的运行速度，降低机械损耗，提高系统工作效率，提出了一种用于碟式斯特林太阳能热发电的圆筒型永磁直线磁齿轮复合发电机。电机将圆筒型直线磁齿轮与圆筒型永磁直线发电机耦合在一起，有效地提高电机功率密度和系统发电效率。利用有限元Maxwell软件，建立电机二维模型，分析电机空载和负载特性，并利用正交实验法对电机结构参数进行优化，提高反电动势基波幅值，降低谐波含量，以满足用电需求。CN107786039ACN107786039A权利要求书1/1页1.一种新型圆筒型永磁直线磁齿轮复合发电机设计，其特征在于：该方法节约成本，提高系统效率，采用圆筒型永磁直线发电机作为发电装置取代传统的旋转式发电机和齿轮等速度变换机构，磁性齿轮的输入与输出之间是非接触的，可以减少机械噪声和振动，不需要润滑，同时具有过载保护能力，运行可靠。2.根据权利要求1所述的新型圆筒型永磁直线磁齿轮复合发电机设计，其特征在于,所述电机设计，将圆筒型直线发电机的次级磁钢与圆筒型直线磁齿轮的高速动子侧磁钢表贴在圆筒型导磁铁轭的外部和内部，在结构上和磁场上进行耦合，当原动机带动低速动子运动时，通过磁齿轮对力的传递作用，高速动子运动，并在电机绕组中感应电动势，实现能量的转换和传递。3.根据权利要求1所述的新型圆筒型永磁直线磁齿轮复合发电机设计，其特征在于，所述的有限元分析，作用是采用电机高速动子外层永磁体不同充磁方式对比，采用Halbach充磁方式，径向充磁方式，同时Halbach充磁方式能够提高气隙磁密的正弦度，从而可以提高反电动势的正弦度，减少谐波含量，对电机空载电磁特性分析，当低速动子和高速动子的极对数根据调速比确定时，内层气隙和中间层气隙的谐波磁场中，幅值最大谐波次数应该与低速侧和高速侧的极对数相等，同时低速动子和高速动子静态、动态推力大小之比应满足变速比。4.根据权利要求1所述的新型圆筒型永磁直线磁齿轮复合发电机设计，其特征在于,所述的复合发电机参数优化，作用是包括调磁块相对宽度对电机的影响，Halbach充磁结构对电机空载特性的影响，电机定子齿宽D对电机空载特性的影响，利用有限元Maxwell软件，建立电机二维模型，分析电机空载和负载特性，并利用正交实验法对电机结构参数进行优化，提高反电动势基波幅值，降低谐波含量，以满足用电需求。2CN107786039A说明书1/2页一种新型圆筒型永磁直线磁齿轮复合发电机的设计技术领域[0001]本发明属于电机设计领域，尤其涉及一种新型圆筒型永磁直线磁齿轮复合发电机的设计。背景技术[0002]能源是人类生存和发展的重要物质基础，也是国际社会关注的焦点。太阳能是当今应用最广的一种可再生能源，具有资源充足、分布广泛、安全、清洁、技术可靠等优点。其中太阳能热发电是利用斯特林发电系统将吸收的太阳辐射热能转换成电能。在系统的机电能量转换过程中，发电机及其控制系统是整个系统的核心，对系统的整体性能、发电效率和供电质量有关键性作用。[0003]为了节约成本，提高系统效率，采用圆筒型永磁直线发电机作为发电装置取代传统的旋转式发电机和齿轮等速度变换机构。圆筒型永磁直线发电机具有结构简单、反应速度快、灵敏度高、工作稳定可靠、寿命长等优点。单杠自由活塞式斯特林发动机作为原动机，其活塞运动速度较低，导致发电机功率密度偏低。如果增加一套机械齿轮调速机构，将增加系统成本、尺寸、重量，除此之外，噪声、振动、润滑和冷却等都是需要考虑的重要问题。随着永磁材料性能的提高和新型永磁材料的开发利用，磁性齿轮具有广泛的应用前景。磁性齿轮的输入与输出之间是非接触的，可以减少机械噪声和振动，不需要润滑，同时具有过载保护能力，运行可靠。发明内容[0004]本发明就是针对上述问题，提出了一种基于碟式斯特林太阳能热发电的圆筒型永磁直线磁齿轮复合发电机，采用复合充磁方式(径向充磁结构与Halbach充磁结构相结合)，与单一的径向充磁结构相比，提高了永磁直线复合电机气隙磁密正弦程度，具有功率密度高、结构相对简单、效率高、安全可靠等优点。并利用有限元分析方法对其电磁特性进行分析，优化反电动势波形，降低谐波含量，以满足用电需要。[0005]本发明采用的技术方案是