一種單相多功能稀土永磁發電機的製作方法
2023-09-16 07:17:45
專利名稱：：一種單相多功能稀土永磁發電機的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種稀土永磁發電機，具體地說是一種單相多功能稀土永磁發電機屬電機領域。
背景技術：
：現有的稀土永磁發電機是以稀土為永磁體作為發電機的磁源，代替電勵磁發電機的磁場線圈，可以製成無刷發電機，取消了滑環、電刷裝置及電力電容、電子元器件等。因此具有體積小、重量輕、效率高、結構簡單、運行可靠等優點，是電機領域的發展方向，但也存在著難從外部調節磁場，控制其輸出電壓和正弦性電壓波形的缺陷。目前稀土永磁發電機大多製成中頻或工頻兩種。中頻發電機因輸出頻率均在400Hz以上，不能直接使用，必須加上逆變器將頻率變為50Hz,並將電壓控制在穩定的範圍內，才能使用，且一旦變頻器出現故障，發電機就不能使用。而工頻永磁發電機由於電壓穩定性差，一般在±10%左右，波形正弦性畸變率大，一般在10%左右，限制了它的使用範圍。
發明內容本發明針對現有技術存在的不足，旨在提供一種體積小、重量輕、效率高、結構簡單、運行可靠的單相多功能稀土永磁發電機，該電機克服了永磁體很難從外部調節磁場控制電壓而造成的電壓穩定性差、波形畸變率大的缺陷，且在逆變器發生故障時，能自動切換到控制系統的第一迴路繼續供電，3實現了多功能不間斷供電，供電更加可靠。為達到以上目的，本發明採取的技術方案是一種單相多功能稀土永磁發電機，主要由殼體、定子、轉子、逆變器和控制系統組成；其中定子包括定子鐵芯和電樞繞組，定子鐵芯由定子衝片迭壓成斜槽，電樞繞組採用不等匝同心式繞組；轉子由轉軸，圓筒形導磁軛，在磁軛外圓上分別固定N、S極配對的瓦片形磁鋼組成。所述的一種單相多功能稀土永磁發電機，定子鐵芯有2436個嵌放電樞繞組的槽，採用斜槽結構，斜度為11.2個槽距角(e二tan-1^，式中P為槽距角，/>為定子鐵芯內徑，w為定子鐵芯槽數，/為定子鐵芯長度)，它能有效地消除磁場中的齒諧波。所述的一種單相多功能稀土永磁發電機，電樞繞組採用不等匝同心式繞組，佔總槽數的2/35/6，能夠有效地削弱磁場中的3、5、7次諧波。所述的一種單相多功能稀土永磁發電機，永磁體即磁鋼的寬度和磁化長度及安裝方式也直接影響電樞反應對磁鋼的去磁作用，它具有較強的抗去磁能力。故瓦片形磁鋼選用剩磁密度大，內稟矯頑力強，工作溫度高的稀土釹鐵硼；每極可由1片或若干片拼成；每極磁鋼的同心角為110°130°的範圍內，能使氣隙磁場更接近於正弦波。同心角的大小決定了發電機的極弧係數，它影響到氣隙磁場波形，電樞繞組的匝數及阻抗和磁鋼的用量；磁鋼的厚度，即磁化方向長度，影響了電樞反應對磁鋼的去磁作用。因此，在不影響氣隙磁場正弦性的情況下，適應增大磁鋼的橫截面積，能夠減少定子電樞繞組的阻抗壓降和電樞反應的交、直軸電抗的去磁作用，提高了發電機的輸出電壓，減少了發電機從空載到滿載各點的電壓偏差，提高了輸出電壓精度。通過以上的設計，單相多功能稀土永磁發電機的電壓偏差在土5%以內，瞬態電壓偏差及電壓穩定時間均達到國家標準GB/T2820.3-1997的^級標準。磁鋼採用瓦片形無極靴的徑向安裝結構，瓦片形磁鋼用螺釘鎖緊在導磁的轉子磁軛上，直接裸露在氣隙中，縮短了磁路長度，提高了磁通密度，減少了磁鋼的用量，降低了材料成本。同時散熱效果好，降低了溫度對磁鋼的去磁作用。所述的一種單相多功能稀土永磁發電機加上變頻器，輸出正弦波電壓,穩態電壓偏差控制在±1%以內，達到了國家GB/T2820.3-1997標準的&級的各項性能要求。具體方法是將電樞繞組的輸出端U,U3作為變頻器的輸入端，通過變頻器的交-直-交變換後，輸出50Hz正弦波穩定電壓。變頻器是由主電路和控制電路組成主電路包括整流電路、逆變橋電路、驅動電路、採樣反饋電路等；控制電路是以微處理器為核心的逆變電路、驅動電路和保護電路等組成。為了預防一旦變頻器發生故障發電機不能供電的情況發生，其控制系統設計成由兩個迴路組成在控制系統中加上了繼電器KA，並在繼電器迴路中加了切換按鈕開關SB，其工作原理如圖3所示。電樞繞組W的公共端仏串接一個空氣斷路器Kw斷路器的輸出端並聯兩條線，一條接繼電器KA的一個常閉觸頭&,電樞繞組W的抽頭U2直接接到繼電器KA的另一個常閉觸頭a2，由電樞繞組lUf2、空氣斷路器K,、繼電器KA、常閉觸頭a&、用電器插座d和C2並聯，組成發電機的直接輸出第一迴路；由電樞繞組U,U3接變頻器BF的輸入端，輸出端分別接繼電器KA的兩個常開觸頭b^，繼電器KA輸出端接用電器插座d和C2，繼電器KA的電源線圈D與按鈕開關SB串聯後與變頻器BF的輸出端並聯。由電樞繞組IUJ3、空氣斷路器K、變頻器BF、繼電器KA的常開觸頭b山2及用電器插座dC2組成了發電機的自控第二迴路。當發電機開始運轉,按鈕開關SB斷開，即直接供電位置，繼電器KA的電源線圈D斷開，繼電器KA不動作，觸頭a^常閉，b,b2常幵，發電機第二迴路不工作，第一迴路處於工作狀態，發電機直接提供50Hz，穩態電壓偏差^±5%的正弦波電源。當按鈕開關SB閉合，即自控供電位置，繼電器KA的線圈D通電，繼電器KA動作，觸頭a必2斷開，b山2閉合，發電機第一迴路不工作，第二迴路處於工作狀態，發電機自控提供50Hz，穩態電壓偏差《±1%的正弦波電源。當變頻器BF—旦發生故障，變頻器BF無電壓輸出，繼電器KA電源線圈D不通電，繼電器KA自動回到原始狀態，即a&閉合，b山2斷開，此時，發電機自動切換到第一迴路供電。圖1為本發明的定子鐵芯剖視圖。圖2為本發明的轉子剖視圖。圖3為本發明的控制系統原理圖。具體實施例方式下面結合附圖對本發明的最佳實施方案和工作原理進行詳細說明實施例本發明一種單相多功能稀土永磁發電機，主要由殼體、定子、轉子、逆變器和控制系統組成；其中定子包括定子鐵芯和電樞繞組，定子鐵芯由定子衝片迭壓成斜槽，電樞繞組採用不等匝同心式繞組；轉子由轉軸4，圓筒形導磁軛3，在磁軛3外圓上分別固定N、S極配對的瓦片形磁鋼組成。6所述的一種單相多功能稀土永磁發電機，定子鐵芯有2436個嵌放電樞繞組的槽，採用斜槽結構，斜度為11.2個槽距角(e二tan-1^，式中Pm為槽距角，d為定子鐵芯內徑，w為定子鐵芯槽數，/為定子鐵芯長度)，它能有效地消除磁場中的齒諧波。所述的一種單相多功能稀土永磁發電機，電樞繞組採用不等匝同心式繞組，佔總槽數的2/35/6，能夠有效地削弱磁場中的3、5、7次諧波。所述的一種單相多功能稀土永磁發電機，瓦片形磁鋼選用剩磁密度大，內稟矯頑力強，工作溫度高的稀土釹鐵硼；每極可由1片或若干片拼成；每極磁鋼的同心角為110°130°的範圍內，磁鋼採用瓦片形無極靴的徑向安裝結構，如圖2所示，磁軛3是圓筒形結構,其內圓與轉軸4的外圓過盈配合壓入轉軸4上，磁軛3有若干個垂直軸線的螺紋孔，瓦片形磁鋼片2有垂直軸線與磁軛3相對應的螺孔,其內徑與磁軛3的外徑相同,通過螺釘1把同極性的磁鋼片2(N極)鎖緊在磁軛3的外圓上的一側，將另一種極性的磁鋼片2(S極)通過螺釘1鎖緊在磁軛3的水平線對稱的另一側外圓上，形成了上下對稱的N極和S極。通過以上設計，單相多功能稀土7乂磁發電機的電壓偏差在±5%以內，瞬態電壓偏差及電壓穩定時間均達到國家標準GB/T2820.3-1997的^級標準。所述的一種單相多功能稀土永磁發電機加上變頻器，輸出正弦波電壓，穩態電壓偏差控制在±1%以內，達到了國家GB/T2820.3-1997標準的&級的各項性能要求。具體方法是將電樞繞組的輸出端IUJ3作為變頻器的輸入端，通過變頻器的交-直-交變換後，輸出50Hz正弦波穩定電壓。變頻器是由主電路和控制電路組成主電路包括整流電路、逆變橋電路、驅動電路、採樣反饋電路等；控制電路是以微處理器為核心的逆變電路、驅動電路和保護電路等組成。為了預防一旦變頻器發生故障發電機不能供電的情況發生，其控制系統設計成由兩個迴路組成在控制系統中加上了繼電器KA，並在繼電器迴路中加了切換按鈕開關SB，其工作原理如圖3所示。電樞繞組W的公共端仏串接一個空氣斷路器K,，斷路器的輸出端並聯兩條線，一條接繼電器KA的一個常閉觸頭&，電樞繞組W的抽頭U2直接接到繼電器KA的另一個常閉觸頭a2，由電樞繞組IWJ2、空氣斷路器K,、繼電器KA、常閉觸頭a&、用電器插座d和C2並聯，組成發電機的直接輸出第一迴路；由電樞繞組IWJ3接變頻器BF的輸入端，輸出端分別接繼電器KA的兩個常開觸頭b&，繼電器KA輸出端接用電器插座Ct和C2，繼電器KA的電源線圈D與按鈕開關SB串聯後與變頻器BF的輸出端並聯。由電樞繞組仏U3、空氣斷路器fd、變頻器BF、繼電器KA的常開觸頭bh及用電器插座dC2組成了發電機的自控第二迴路。當發電機開始運轉，按鈕開關SB斷開，即直接供電位置，繼電器KA的電源線圈D斷開，繼電器KA不動作，觸頭a曲常閉，b&常開，發電機第二迴路不工作，第--迴路處於工作狀態，發電機直接提供50Hz，穩態電壓偏差《±5%的正弦波電源。當按鈕開關SB閉合，即自控供電位置，繼電器KA的線圈D通電，繼電器KA動作，觸頭a&斷開，b&閉合，發電機第一迴路不工作，第二迴路處於工作狀態，發電機自控提供50Hz，穩態電壓偏差《±1%的正弦波電源。當變頻器BF—旦發生故障，變頻器BF無電壓輸出，繼電器KA電源線圈D不通電，繼電器KA自動回到原始狀態，即a&閉合，b山2斷開，此時，發電機自動切換到第一迴路供電。本發明一種單相多功能稀土永磁發電機的兩種供電形式分別提供按國家標準GN/2820.3-1997中的G,級和G3級的標準電源，而且具有不間斷供電功能,克服了一般稀土永磁發電機電壓穩定性差，正弦性波形畸變率大以及變頻器發生故障時，發電機電源不能使用的缺陷，擴大了使用範圍和供電的可靠性功能，具有突出的實用價值。主要電氣性能如下表(以1.5kVA為例)tableseeoriginaldocumentpage9權利要求1、一種單相多功能稀土永磁發電機，主要由殼體、定子、轉子、逆變器和控制系統組成；其特徵在於定子包括定子鐵芯和電樞繞組，定子鐵芯由定子衝片迭壓成斜槽，電樞繞組採用不等匝同心式繞組；轉子由轉軸，圓筒形導磁軛，在磁軛外圓上分別固定N、S極配對的瓦片形磁鋼組成。2、根據權利要求1所述的一種單相多功能稀土永磁發電機，其特徵在於定子鐵芯有2436個嵌放電樞繞組的槽，採用斜槽結構，斜度為11.2個槽距角P:tan-1^，式中P為槽距角，D為定子鐵芯內徑，JV為定子鐵芯槽數，/為定子鐵芯長度。3、根據權利要求1所述的一種單相多功能稀土永磁發電機，其特徵在於電樞繞組採用不等匝同心式繞組，佔總槽數的2/35/6。4、根據權利要求1所述的一種單相多功能稀土永磁發電機，其特徵在於瓦片形磁鋼為剩磁密度大，內稟矯頑力強，工作溫度高的稀土釹鐵硼；每極可由l片或若干片拼成，每極磁鋼的同心角為110°130°。5、根據權利要求1所述的一種單相多功能稀土永磁發電機，其特徵在於控制系統是由兩個迴路組成第一迴路由電樞繞組U仏，空氣斷路器、繼電器常閉觸頭組成，直接輸出50Hz正弦波電壓；第二迴路由電樞繞組IU)3、空氣斷路器、變頻器、繼電器常開觸頭、按鈕開關組成；通過變頻器交-直-交變換後，輸出50Hz高精度的正弦波電壓。全文摘要本發明涉及一種單相多功能稀土永磁發電機，主要由殼體、定子、轉子、逆變器和控制系統組成；定子包括定子鐵芯和電樞繞組，定子鐵芯由定子衝片迭壓成斜槽，電樞繞組採用不等匝同心式繞組；轉子由轉軸，圓筒形導磁軛，在磁軛外圓上分別固定N、S極配對的瓦片形磁鋼組成；控制系統是由兩個迴路組成。本發明不但具有體積小、重量輕、效率高、結構簡單、運行可靠的特點，同時又克服了永磁體很難從外部調節磁場控制電壓而造成的電壓穩定性差、波形畸變率大的缺陷，且在逆變器發生故障時，能自動切換到控制系統的第一迴路繼續供電，實現了多功能不間斷供電，供電更加可靠，具有突出的實用價值。文檔編號H02K1/27GK101562361SQ20091011174公開日2009年10月21日申請日期2009年5月13日優先權日2009年5月13日發明者卓本與申請人:卓本與