內燃機驅動的直流弧焊發電機的製作方法

2023-08-11 13:46:11

專利名稱：內燃機驅動的直流弧焊發電機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種免維護的大功率異步發電機，特別是涉及一 種內燃機驅動的直流弧焊發電機。
技術背景在現有的直流電焊機種類中，發電式電焊機是重要的一類，由於 自身帶電源，非常適宜在沒有電源的野外作業，故受到用戶的青睞。其主要有以下幾種形式 一種是利用同步發電機發電，經過整流輸出 直流焊接電源，勵磁電壓經過整流子整流後通過碳刷和集電環輸入到 轉子的勵磁繞組中，從而可通過控制勵磁電壓的大小來控制焊接電流 的大小。其存在的問題是轉子體上有勵磁繞組、整流子、碳刷、集電 環等，使其嵌線工藝複雜，轉子體加工困難，並且碳刷、集電環等容 易損壞，從而引發機組故障。另一類是利用中頻電機發電， 一部分經 過整流後輸出直流焊接電源，另一部分經過逆變，為用戶提供三相或 單相工頻交流電源輸出。該類機組由於受到電力電子元器件的功率和 性能的限制，使得機組結構複雜、體積龐大、原材料消耗多、效率低、 故障率髙、維修量大。也有使用異步發電機來做發電式電焊機，然而 由於其高次諧波的存在，使發電機的電動勢波形變壞，從而降低了 供電質量，影響到用電設備的運行性能，並使發電機本身的雜散損耗 增大、溫升增髙、降低了效率。此外，輸電線中的高次諧波電流所產 生的電磁場，還會對鄰近電訊線路的正常通訊產生有害的電磁幹擾， 從而限制了其使用的範圍。由於上述存在的原因，致使以上結構的發 電式電焊機還沒有被市場所接受。 實用新型內容本實用新型的目的在於克服現有技術存在的不足，通過對原有發 電式電焊機結構的改進，給出了一種新型的具有免維護的內燃機驅動 的直流弧焊發電機。本實用新型提供的技術方案是 一種內燃機驅動的直流弧焊發電機，包括發電機前端蓋、後端蓋、定子體、設於定子體空芯內的轉子 體、轉子軸，轉子體內設轉子軸，轉子軸端部設有與原動機輸出軸連接的錐形套，轉子軸內設有轉子連杆與原動機緊密連接固定，發電機 前端蓋和後端蓋與定子連接固定，並通過前端蓋與原動機相連，發電 機後端蓋與轉子軸之間設有滾動軸承，轉子軸外連接風扇。轉子體的衝片採用DW470型冷軋矽鋼片，轉子體中設有30槽均 布的雙籠型斜槽導條，槽形參數如下上籠，槽口寬lmm，直徑6. 9mm, 槽深7. 5mm;下籠，槽口寬2mm，槽底直徑3. 2mm，槽深19. 8mm。定子體的衝片採用DW470型冷軋矽鋼片，定子體中設有36槽均 布的定子槽，定子槽釆用平底槽，槽口寬度3. 2mm，槽底寬度12. 5mm, 槽深26.9mm，定子槽中嵌有三套繞組，分別是主繞組、勵磁繞組和 焊接繞組，各繞組間設有層絕緣紙相互絕緣，定子槽的槽底設有槽絕 緣紙，定子槽的槽口設有壓條。所述的主繞組釆用15根OO. 8的銅線並繞35匝；勵磁繞組採用 15根(DO. 8的銅線並繞39匝；焊接繞組釆用40根OO. 8的銅線並繞 4匝。所述的層絕緣紙、槽絕緣紙釆用F級絕緣材料。 主繞組輸出輔助電源，勵磁繞組連接自愈式電容器，焊接繞組三 相橋式全控整流橋，整流橋負極經由濾波電抗器輸出至焊接輸出端， 正極經分流器後輸出至焊接輸出端，控制電路板輸入端從分流器和焊 接輸出端釆集電流、電壓信號，控制電路板輸入端連接調節電位器， 控制電路板輸出端連接三相橋式全控整橋。本實用新型科學合理的解決了高次諧波對供電質量以及轉換效 率影響的問題，既具有體積小、重量輕、效率高、良好的交流輸出波形、優異的焊接規範、能夠滿足各種不同焊接要求，同時簡化了製造 工藝、降低了成本、提高了可靠性。經試用證明改進後的這種發電 式電焊機的發電機部分基本上杜絕了故障的發生，實現了免維護的發
明目的。本實用新型的優點是本實用新型將設備容量提高到20KVA 與500A/40V ( 3000rpm),不僅能夠提供滿足不同焊接工藝的焊接電 源和單/三相輔助工頻交流電源，同時也使設備內部結構更趨於科學 合理，從而提供了一種體積小、結構緊湊、重量輕、性能優異、大功 率、高效率、高可靠性、免維護、低成本的內燃機驅動的直流弧焊發 電機。

圖i是本實用新型結構示意圖；圖2是本實用新型定子衝片結構示意圖； 圖3是本實用新型轉子衝片結構示意圖； 圖4是本實用新型電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作詳細說明。一種內燃機驅動的直流弧焊發電機，包括發電機前端蓋3、後端 蓋5、定子體l、設於定子體1空芯內的轉子體2和轉子軸4，轉子 體2內設轉子軸4，轉子軸4端部設有錐形套9，錐形套9與原動機 輸出端錐度連接，轉子軸4內設有轉子連杆8，轉子軸4通過轉子連 杆8與原動機緊密連接，發電機前端蓋3和後端蓋5與定子1緊密連 接，並通過前端蓋與原動機相連，發電機後端蓋5與轉子軸4之間設 有滾動軸承7，轉子軸4外連接風扇6。轉子體2的衝片21釆用DW470 型冷軋矽鋼片，轉子體2中設有30槽均布的雙籠型斜槽導條22,槽 形參數如下上籠，槽口寬lmm，直徑6. 9mm，槽深7. 5mm;下籠， 槽口寬2mm，槽底直徑3. 2mm,槽深19. 8mm。定子體l的衝片ll採 用DW470型冷軋矽鋼片，定子體1中設有36槽均布的定子槽17，定 子槽l7釆用平底槽，槽口寬度3. 2mm，槽底寬度12. 5mm，槽深26. 9mm， 定子槽17中嵌有三套繞組，分別是主繞組41、勵磁繞組42和焊接 繞組44,繞組具體參數如下槽數Q-36、虛槽數Z-36、導體數q-6、 極對數P-1、相數111=3、節距y產17，並聯支路數a-2。主繞組"採 用15根①0. 8的銅並繞35匝；勵磁繞組42採用15根OO. 8的銅線並繞39匝；焊接繞組44採用40根OO. 8的銅線並繞4匝。各繞組 間設有層絕緣紙14相互絕緣，定子槽17槽底設有槽絕緣紙12,定 子槽17槽口設有壓條16。所述的層絕緣紙14、槽絕緣紙12採用F 級絕緣材料。主繞組41輸出輔助電源31，勵磁繞組42連接自愈式 並聯電容器43,焊接繞組44三相橋式全控整流橋45,整流橋45負 極經由濾波電抗器46輸出至焊接輸出端47,正極經分流器48後輸 出至焊接輸出端47，控制電路板49輸入端從分流器48和焊接輸出 端釆集電流、電壓信號，控制電路板49輸入端連接調節電位器32, 控制電路板49輸出端連接三相橋式全控整流橋45。在空載情況下，由原動機拖動轉子體2旋轉，因為轉子體2中有 一定的剩磁存在，使轉子體2的剩磁磁場切割定子體1中的三套繞組， 在繞組中感生剩磁電動勢，並向並聯電容器43送出容性電流1。； I。 通過繞組後將產生與剩磁方向一致的增磁性定子磁動勢和磁場，使氣 隙磁場得到加強，並使發電機的電壓逐步建立起來。電機的空載曲線 和電容線的交點確定了其穩態空載電壓值。當頻率設定到一定範圍 時，電壓就會保持穩定，並向外圍輸出。 一路是主繞組41提供的工 頻三/單相交流電源31 ( 380/220V)，供用戶為一些用電設備提供電 源；另一路輸出至整流橋45，經三相橋式全控整流橋45整流後其負 極經由濾波電抗器46輸出至焊接輸出端47,正極經過分流器48後 輸出至焊接輸出端47。控制電路板49從分流器48和焊接輸出兩端 47採集電壓信號，來檢測焊接輸出端的電壓和電流大小，並通過電 位器32來調節輸出焊接電流的大小，形成一個閉環控制，以保證輸 出焊接電源的波形和電流的大小，從而保證了焊接性能的穩定，滿足 各種焊接工藝的要求。與現有技術相比，本實用新型具有以下特點1、 原動機與電機的連接採用了單軸承錐度軸連接方式，相對於 傳統雙軸承皮帶傳動連接方式比較，傳動扭矩更大、輸出效率更高、節省空間、降低了整機的外形尺寸，使大功率機組的實現更容易。2、 定、轉子衝片均採用了 DW470型冷軋矽鋼片，在提高磁性能
的同時，大大降低了熱損耗，同時降低了整機的溫升。
3、 優化定子槽形設計，在磁密與電機溫升允許的範圍內，儘量 增大了電機的容量。經過改進後，大大降低了電流密度，由原來的 7A/mm2降低到4. 5A/mm2;增大了功率，功率由原來的1"VA增大到 20KVA;焊接電流由原來的400A/36V增大到500A/"V;溫升也得到
了很大的改善。
4、 優化繞組設計，釆用短距繞組，正弦分布，有效地抑制了諧 波電動勢，輸出髙質量嚴格意義上的正弦波形，從而降低了損耗，提 高了效率。
5、 轉子採用雙籠轉子，斜槽，30槽均布，與36槽定子的經典配 合，有效地降低了齒諧波的影響。
6、 轉子導條和端環均由鑄鋁代替了銅條，在滿足性能的前提下 降低了轉子的重量和成本，更重要的是簡化了加工工藝、增加了可靠性。
7、 改善了絕緣性能。對電樞繞組及全部絕緣材料進行改進，以 適應F級絕緣等級要求。
8、 配置有電抗器，使得電弧穩定，焊接規範穩定。電抗器有以 下作用首先用來濾波，使輸出的直流電波形更平滑，使得電弧穩定， 不易斷弧；其次在焊條和工件斷路的瞬間，電抗器就當作是一個電阻， 防止了瞬間大電流的產生。
9、 良好的風道設計。電機採用了軸向自扇冷式結構，使電機能 夠得到很好的冷卻。本實用新型採用的是把一個塑料風扇固定在轉子 軸的端部，電機轉動時帶動風扇同軸轉動，利用風扇所產生的風壓強 迫空氣流動，吹拂散熱表面，從而大大增強了電機的散熱能力。
權利要求1、一種內燃機驅動的直流弧焊發電機，包括發電機前端蓋(3)、後端蓋(5)、定子體(1)、設於定子體(1)空芯內的轉子體(2)和轉子軸(4)，其特徵在於轉子體(2)內設有轉子軸(4)，轉子軸(4)端部設有與原動機輸出軸配合連接的錐形套(9)，轉子軸(4)內設有轉子連杆(8)與原動機緊密連接，發電機前端蓋(3)和後端蓋(5)與定子體(1)連接固定，發電機後端蓋(5)與轉子軸(4)之間設有滾動軸承(7)，轉子軸(4)外連接風扇(6)。
2、如權利要求l所述的內燃機驅動的直流弧焊發電機，其特徵 在於轉子體(2)的衝片(21)釆用DW470型冷軋矽鋼片，轉子體(2)中設有30槽均布的雙籠型斜槽導條(22),其槽形參數如下 上籠，槽口寬lmm，直徑6. 9mm,槽深7. 5mm;下籠，槽口寬2mm， 槽底直徑3. 2隨，槽深19.8mm。
3、 如權利要求l所述的內燃機驅動的直流弧焊發電機，其特徵 在於定子體(1)的衝片(11)採用DW470型冷軋矽鋼片，定子體(1)中設有36槽均布的定子槽(17)，定子槽(17)採用平底槽， 槽口寬度3. 2mm，槽底寬度12. 5mm，槽深26. 9mm，定子槽(17 )中 嵌有三套繞組，分別是主繞組(41 )、勵磁繞組(42 )和焊接繞組(44 ), 各繞組間設有層絕緣紙(14 )相互絕緣，定子槽(17 )的槽底設有槽 絕緣紙(12),定子槽(17)的槽口設有壓條(16)。
4、 如權利要求3所述的內燃機驅動的直流弧焊發電機，其特徵 在於所述的主繞組(41)釆用15根①0.8的銅線並繞35匝；勵磁 繞組(42 )釆用15根①0. 8的銅線並繞39匪；焊接繞組(44 )採用 40根①0.8的銅線並繞4匝。
5、 如權利要求3所述的內燃機驅動的直流弧焊發電機，其特徵 在於所述的層絕緣紙(14)、槽絕緣紙(12)釆用F級絕緣材料。
6、 如權利要求3所述的內燃機驅動的直流弧焊發電機，其特徵 在於主繞組(41)輸出輔助電源(31)，勵磁繞組(42)連接自愈 式並聯電容器(43 ),焊接繞組(44 )連接三相橋式全控整流橋(45 ) 輸入端，整流橋(45)經由濾波電抗器(46)和分流器(48)輸出至 焊接輸出端(47),控制電路板(49)輸入端從分流器(48)和焊接 輸出端(47)採集電流、電壓信號，控制電路板(49)輸入端連接調 節電位器(32)，控制電路板(49)輸出端連接三相橋式全控整流橋 (45)。
專利摘要本實用新型涉及一種內燃機驅動的直流弧焊發電機，包括定子體、轉子體，轉子體內設轉子軸，轉子軸端部設有與原動機軸連接的椎形套，轉子軸內設有轉子連杆與原動機緊密連接固定，發電機後端蓋與轉子軸之間設有滾動軸承，轉子軸外連接風扇。本實用新型的優點是將設備容量提高到20KVA與500A/40V(3000rpm)，不僅能夠提供滿足不同焊接工藝的焊接電源和單/三相輔助工頻交流電源，同時也使設備內部結構更趨於科學合理。本實用新型具有體積小、重量輕、效率高、良好的交流輸出波形、優異的焊接規範、能夠滿足各種不同焊接要求，同時簡化了製造工藝、降低了成本、提高了可靠性。
文檔編號H02K7/18GK201044396SQ20072003162
公開日2008年4月2日 申請日期2007年4月24日 優先權日2007年4月24日
發明者劉心陽, 李華芳, 楊雪峰, 王肅泉, 玲 陳, 斐 黃 申請人:西安北方電氣有限公司