一種開關磁阻發電機的製作方法

2023-12-11 09:06:37 1

專利名稱：一種開關磁阻發電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種開關磁阻發電機，尤其涉及一種具有降低電機繞組用銅量及銅損
耗結構的發電機。
背景技術：
開關磁阻發電機(SR發電機)是一種將機械能轉換為電能的設備，該設備通過電 子開關控制繞組與儲能裝置的接通方式，從而控制電能在電機和儲能裝置間的流動方向， 作為發電機運行時，該設備先與儲能裝置接通，通過儲能裝置使繞組有電流流過，隨後改變 電流的路徑，該設備從隨後的相繞組收回的能量大於前面所施加能量。這種SR發電機的優 點在於其以電流源形式輸出，所以它能夠在低速時為儲能裝置充電。 通常的開關磁阻發電機(SR發電機)在較高的轉速下工作時與電動機一樣，性能 令人滿意。但用於直接驅動風力發電時，發電機運行於低轉速，銅繞組的損耗佔很大比重， 直接影響了發電機的效率。 通常的開關磁阻發電機(SR發電機)線圈是繞在定子一個齒上的，通過分析發現， 用跨過多個齒的線圈能夠產生與傳統線圈相類似的磁場，但可以減少線圈的數量，從而降 低繞組的銅損耗。另一方面，對低速電機特別是尺寸比較小的電機來說，放置繞組的空間相 對較小，本發明通過減少齒數，增大槽空間的方式為繞組提供了更大的空間，以便進一步降 低損耗。 發明的內容 本發明要解決的技術問題是提供一種改進的開關磁阻發電機結構，減少繞組的 用銅量及繞組電阻，從而降低繞組銅損耗的一種開關磁阻發電機。 與現有技術相比，本發明所提出的一種開關磁阻發電機具有的有益效果是具有 多齒距線圈和寬線圈槽的開關磁阻發電機，克服了傳統的開關磁阻發電機在低速運行時繞 組損耗大和效率低的缺陷，通過每個線圈跨過多個定子齒，可以在不降低電磁轉矩的情況 下降低繞組用銅量，而增加放置線圈的槽面積，可以增加線圈導線的截面積，減少繞組電 阻，降低損耗。低速運行時提高效率的優點，適合用作風力發電機。


圖1為本發明開關磁阻發電機定子轉子結構剖面圖；
圖2為常規線圈繞在每個定子齒上時的磁場分布圖；
圖3為本發明的磁場分布圖；
圖4為本發明繞組電感隨轉子位置變化曲線；
圖5為本發明開關磁阻發電機原理框圖。 圖1、3、4、5是本發明的最佳實施例。其中1定子2轉子3、4、5、6線圈 7大 槽 8小槽。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明開關磁阻發電機進行詳細說明。 如圖1、3、4、5所示本發明的開關磁阻發電機包括具有二十個向內的定子極的定
子1和具有二十四個向外伸展的轉子極的轉子2。在定子1上有四個大槽7，每個大槽7實
際上是將一個定子齒去掉後形成的。四個線圈3、4、5、6的線圈邊放在大槽7中，每個線圈跨
過五個定子齒。除了大槽7位置外，定子齒和轉子齒的齒距是相同的，都是360/24度。定
子1、轉子2由導磁性能良好的鐵磁材料組成，分別稱為定子鐵芯和轉子鐵芯。 開關磁阻發電機的轉子2所受電磁轉矩由定子1、轉子2齒間的氣隙磁場大小及分
布決定，不同的繞組布置及繞組激勵方式如果能產生相同的氣隙磁場，那麼轉子2所受的
電磁轉矩是相同的。 如果忽略定子1、轉子2的鐵芯的磁壓降，則激磁線圈產生的磁動勢將全部落在定子1、轉子2間的氣隙上。對通常的磁阻電機來說，每一個定子齒的磁動勢，是繞在其上的線圈匝數和其中電流的乘積。當線圈跨過多個定子齒時，這多個定子齒的磁動勢也是線圈匝數和其中電流的乘積。也就是說，將線圈繞在多個定子齒上可以產生與繞在多個定子齒上相接近磁場分布，但所用的總的磁動勢安匝數卻小很多。 圖2是通常的開關磁組電極線圈繞在每個定子齒上時的磁場分布圖。 圖3是本發明線圈跨過多個定子齒時的磁場分布圖。 對定、轉子齒間的氣隙來說，每一對定齒下的磁場分布都是一樣的。 如圖3所示用4個跨過5個定子齒的線圈，在同樣的匝數和電流時，產生與24個
繞在一個定子齒上的線圈產生接近的轉矩。 由於圖3中少了 4個定子齒，相對於圖2來說，總轉矩會小一些。但去掉四個定子
齒，形成四個較寬的槽7用於放置線圈，可增加導線截面積，進一步降低銅耗。 工作過程 控制器通過位置檢測器感知轉子2位置，然後在適當的時刻使電子開關導通，儲能裝置經過電子開關向繞組勵磁充電，在轉子2轉過一定的角度後，控制器使電子開關斷開，繞組對儲能裝置放電。只要控制時機合適，發電機發出的總電能大於吸收的總電能，整體上是發電的。為了得到更好的發電效果，一般還需要檢測繞組的電流以及儲能裝置的電壓，以便進一步提高發電量及發電效率。
權利要求
一種開關磁阻發電機，包括多個線圈組成的繞組，帶有繞組的定子和無繞組的轉子，定、轉子上有齒和槽，其特徵在於定子分為大槽和小槽，線圈邊放在大槽中，每個線圈跨過多個定子齒。
2. 根據權利要求l所述的一種開關磁阻發電機，其特徵在於大槽(7)為四個，安裝在大槽(7)內的線圈間隔4個小槽(8)。
3. 根據權利要求1所述的一種開關磁阻發電機，其特徵在於大槽(7)的間隔為小槽(8)的2或2的倍數，安裝在大槽(7)內的線圈間隔1個或1個以上小槽(8)。
4. 根據權利要求l所述的一種開關磁阻發電機，其特徵在於每個大槽(7)內安裝的 線圈為(3) 、 (4) 、 (5) 、 (6)四個。
5. 根據權利要求1所述的一種開關磁阻發電機SRG，其特徵在於大槽(7)其相鄰兩齒 中心線的距離為小槽(8)間距離的兩倍。
6. 根據權利要求1所述的一種開關磁阻發電機SRG，其特徵在於大槽(7)其相鄰兩齒 中心線的距離為小槽間距離的兩倍以上。
全文摘要
本發明涉及開關磁阻發電機，尤其涉及一種具有降低電機繞組用銅量及銅損耗結構的發電機。包括多個線圈組成的繞組，帶有繞組的定子和無繞組的轉子，定、轉子上有齒和槽，其特徵在於定子分為大槽和小槽，線圈邊放在大槽中，每個線圈跨過多個定子齒。與現有技術相比，結構簡單、在發電機效率不變的情況下，減少用銅量，降低系統損耗，提高效率。該發明適合於用作風力發電機，尤其在低速運行時效果更佳。
文檔編號H02K15/02GK101741155SQ200810160559
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月14日 優先權日2008年11月14日
發明者徐丙垠, 賈明全, 邊敦新 申請人:山東科匯電力自動化有限公司