開關磁阻電機發電機的製作方法

2023-07-09 16:02:16 2

專利名稱：開關磁阻電機發電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及電機領域，尤其涉及開關磁阻電機發電機。
背景技術：
開關磁阻電機系雙凸極結構的電動機，其定子、轉子的凸極均由普通矽 鋼片疊壓而成，轉子既無繞組也無永磁體，定子極上繞有集中繞組；該電機 按相數可分為單相、兩相、三相、四相和多相開關磁阻電機，其中又以三相 6/4結構和四相8/6結構居多。該開關磁阻電機具有結構簡單、易於製造、運 行可靠、不易損壞、易於調速、功率因數高、效率高、啟動轉矩大、啟動電 流小、過載能力強，能重載啟動等優點，同時其高速恆功率區範圍寬、性能 好。
但由於開關磁阻電機轉子無線圈繞組，所以增加了開關磁阻電機發電機 的複雜性，即定子繞組既是勵磁繞組又是發電繞組，當依次給各相繞組通電， 電機才會產生電磁轉矩，使電機連續旋轉，其發電效率有一定的局限性。

發明內容
本發明所要解決的技術問題就是提供一種提高發電效率的開關磁阻電機 發電機。
為解決上述問題，本發明所述的一種開關磁阻電機發電機，包括均由矽 鋼片疊壓成凸極結構的定子、轉子和驅動裝置，定子齒上有集中電樞繞組， 繞組相同相位的兩個齒上電樞繞組串聯或並聯構成一相，其特徵在於該發 電機還包括安裝在電機軸上的轉子勵磁裝置，且所述轉子上設有繞組。
所述轉子上的繞組為勵磁繞組。
所述勵磁裝置主要包括固定在轉子勵磁碳刷架內固定法蘭盤及電機軸承 端蓋、勵磁碳刷架支承螺杆、轉子勵磁正電壓碳刷及刷架和轉子勵磁負電壓 碳刷及碳刷架；其中勵磁碳刷架支承螺杆與固定在轉子勵磁碳刷架內固定法 蘭盤及電機軸承端蓋相連，並且勵磁碳刷架支承螺杆上設有勵磁支承螺杆絕 緣管；轉子勵磁正電壓碳刷及刷架和轉子勵磁負電壓碳刷及碳刷架上分別安裝有勵磁正電旋轉滑環、勵磁負電旋轉滑環；勵磁正電旋轉滑環、勵磁負電 旋轉滑環與電機軸之間設有勵磁滑環金屬固定套與絕緣套；勵磁正電旋轉滑 環與勵磁負電旋轉滑環之間設有勵磁正負滑環間絕緣環。
所述驅動裝置為電子傳感器並安裝在電機內的電機軸上；其同相位的— 對磁極線圈為串聯或並聯。
所述驅動裝置為機械式驅動裝置並安裝在龜機外側的電機軸上。
本發明與現有技術相比具有以下優點
1、 本發明打破常規在電機轉子上加裝了勵磁繞組，提高了發電性能和效 率——在定子極距範圍內有兩個區域發電，增加了發電功率和效率；使定子 繞組開、關周期中的兩個區域均得到利用，可以提高發電功率密度；利用繞 組串並聯的動態組合使輸出電壓調節方便並提高繞組的利用率。同時使電機 在發電狀態的電子控制大為減化，可靠性提高，減少了開關功耗(在發電狀 態功率開關管處於閒置)。
2、 本發明的驅動裝置既可採用電子傳感器，又可採用機械式驅動裝置， 從而使輸出頻率可以適應設備所需頻率；同時各相的電流連續且具有雙向性。


下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的說明。
圖1為本發明的三相6/4電子傳感器開關功率變換器原理圖。
圖2為本發明的定子、轉子裝配示意圖。
圖3為本發明的電子傳感器發電機結構示意圖。
圖4為本發明的機械式驅動裝置原理圖。
圖5為本發明的機械式驅動裝置結構展開圖。
圖5a為本發明的V+供電滑環與V+供電碳刷架結構關係圖。
圖5b為本發明的V-供電滑環與V-供電碳刷架結構關係圖。
圖5c為本發明的V+分配滑環與V+分配碳刷架結構關係圖。
圖5d為本發明的V-分配滑環與V-分配碳刷架結構關係圖。
圖5e為本發明的固定法蘭盤正面視圖。
圖5f為本發明的分配碳刷與電機定子磁極的相對安裝角度圖。 圖6為本發明的機械式驅動裝置結構示意圖。 圖7為本發'明的機械驅動發電機結構示意圖。圖8為本發明的三相6/4發電狀態定子繞組串並聯切換原理圖。 其中l一V+供電碳刷 2—V+供電碳刷架 3—V+供電滑環
4""V+供電滑環與V+分配滑環之間連接銅螺杆5—連接銅螺杆外套絕緣管 6—固定金屬套7—金屬套與電機軸固定鍵槽8—電機軸 9—絕緣套 10"^V-供電滑環與V-分配滑環之間的連接銅螺杆 ll一滑環間絕緣隔斷環 12—碳刷架支承螺杆 13—支承螺杆絕緣管 HV-供電碳刷 15—V-供電碳刷架 16—V-供電滑環 17—V+分配碳刷 18—V+分配碳刷盒 19—V+分配碳刷架 20—V+分配滑環 21—-V-分配碳刷 22~^/-分配碳刷盒 23—V-分配碳刷架 24—V-
分配滑環 25^V+分配滑環供電片 26^V+分配滑環斷電片 27 一V-分配滑環供電片 28 — V-分配滑環斷電片
29—分配滑環供電片與斷電片之間絕緣雲母片
30""V+供電碳刷架供電引線連接螺孔31—V-供電碳刷架供電引線連接螺孔 32—碳刷架安裝支承外法蘭盤 33—碳刷架安裝支承法盤與電機固定孔 34—凸出式軸承端蓋35—碳刷架支承螺杆固定孔36—電機端蓋固定螺杆 37—電機後端蓋 38—轉子勵磁碳刷架內固定法蘭盤及電機軸承端蓋 39—轉子勵磁正電壓碳刷及刷架 40—勵磁正負滑環間絕緣環 41—轉子勵磁負電壓碳刷及碳刷架 42—電子傳感器 43—電機外殼 44一定子 45—轉子 46—定子繞組 47—電機軸承內端蓋
48 —電機前端蓋 49 一電機軸承外端蓋 50 —電機軸
51—電機軸承 52—電機機座 53—勵磁滑環金屬固定套與絕緣套
54—勵磁正電旋轉滑環55—勵磁碳刷架支承螺杆56~勵磁負電旋轉滑環 57—勵磁支承螺杆絕緣管 58—轉子繞組 100——可調直流斬波電源 200——定子發電狀態整流器 300——定子發電狀態電逆變儲能器
400——他勵轉子勵磁電源控制裝置
klal、 kla2、 klbl、 klb2、 klcl、 klc2—電機定子順轉接觸器KM1常開觸點 k2al、 k2a2、 k2bl、 k2b2、 k2cl、 k2c2—電機定子逆轉接觸器KM2常開觸點 kal01、 kbl01、 kcl01——KM1與KM2公共端與電機相繞組首端連接端 kxl02、 kyl02、 kzl02——KM1與KM2公共端與電機相繞組尾端連接端 A101——定子S極繞組首端 X101——定子S極繞組尾端
B101——定子S極繞組首端 Y101——定子S極繞組尾端C101—一定子s極繞組首端ZlOl——定子S極繞組尾端
A102——定子N極繞組首端XI02——定子N極繞組尾端
B102—一定子N極繞組首端Y102—一定子N極繞組尾端
CI 02——定子N極繞組首端Z102—一定子N極繞組尾端
畫1—一轉子N極繞組首端N102—一轉子N極繞組尾端
N103—一轉子N極繞組首端N104—一轉子N極繞組尾端
S101—一轉子s極繞組首端S102—一轉子s極繞組尾端
S103——一轉子s極繞組首端SI 04—一轉子s極繞組尾端
VDIOI、 VD103、 VD105—共陰極快速恢復二極體 VD102、 VD104; VD106—共陽極快速恢復二極體
VTIOI、 VT103、 VT105——由IGBT組成的驅動器三相共集電極上半橋功率 開關電路
VT102、 VT104、 VT106——由IGBT組成的驅動器三相共集電極下半橋功率 開關電路
KM1——定子順轉驅動接觸器 KM2——定子逆轉驅動接觸器
KM3a、 KM3b、 KM3c、 KM4x、 KM4y、 KM4z——定子繞組電機發電機切換 接觸器
a101、 b101、 c101——電機V+分配滑環順轉碳刷 a102、 M02、 c102——電機V-分配滑環順轉碳刷 a201、 b201、 c201——電機V+分配滑環逆轉碳刷 a202、 b202、 c202——電機V-分配滑環逆轉碳刷
KM7-1、 KM7-2' —定子繞組發電機狀態輸出切換接觸器(在發電狀態整流 器200中內置)
KM8-1、 KM8-2——定子繞組發電機狀態輸出串聯切換接觸器
KM9-1、 KM9-2、 KM9-3、 KM9-4——定子繞組發電機狀態輸出並聯切換接
觸器
Rl—電阻器 Cl一電容器 RV1—壓敏電阻器 WE1—轉子磁極繞組 DZ—整流器組 Al、 A2、 Bl、 B2、 Cl、 C2—定子A、 B、 C三相繞組
具體實施例方式
由於不同相數的開關磁阻電機發電機工作原理相似，下面僅以三相6/4
6結構開關磁阻電機發電機為例，闡述本發明的結構及原理。
實施例l ' 一種開關磁阻電機發電機(參見圖2、 3)，包括均由矽鋼 片疊壓成凸極結構的定子44、轉子45、轉子勵磁裝置和電子傳感器，定子 44齒上有集中電樞繞組46，繞組46相同相位的兩個齒上電樞繞組串聯或並 聯構成一相，同時轉子45上設有繞組58。電子傳感器安裝在電機內的電機 軸50上。
定子44、轉子45的製造安裝可採用圖2中2a或2b兩種方式。其中A101 、 BlOl、 C101為定子S極繞組46首端；A102、 B102、 C102為定子N極繞組 46首端；XlOl、 YlOl、 Z101為定子S極繞組46尾端；X102、 Y102、 Z102 定子N極繞組46尾端；N101 、 N103為轉子N極繞組58首端；S102、 S104 為轉子S極繞組58首端；N102、 N104為轉子N極繞組58尾端；SlOl、 S103 為轉子S極繞組58尾端。
轉子勵磁裝^安裝在發電機的電機軸50上。該裝置主要包括固定在轉子 勵磁碳刷架內固k法蘭盤及電機軸承端蓋38、勵磁碳刷架支承螺杆55、轉子 勵磁正電壓碳刷及刷架39和轉子勵磁負電壓碳刷及碳刷架41。其中勵磁碳 刷架支承螺杆55與固定在轉子勵磁碳刷架內固定法蘭盤及電機軸承端蓋38 相連，並且勵磁碳刷架支承螺杆55上設有勵磁支承螺杆絕緣管57;轉子勵 磁正電壓碳刷及刷架39和轉子勵磁負電壓碳刷及碳刷架41上分別安裝有勵 磁正電旋轉滑環54、勵磁負電旋轉滑環56;勵磁正電旋轉滑環54、勵磁負 電旋轉滑環56與電機軸50之間設有勵磁滑環金屬固定套與絕緣套53;勵磁 正電旋轉滑環54與勵磁負電旋轉滑環56之間設有勵磁正負滑環間絕緣環40。
定子繞組同相位的一對磁極線圈根據需要即可串聯也可並聯，為了便於 敘述本實例中的各相線圈均為串聯結構；如線圈A101為A相線圈的首端， (X101與A102已串聯)，X102為相線圈的尾端。
其工作原理如圖1所示。共陰極快速恢復二極體VD101、 VD103、 VD105 組成共陰極釋能迴路與可調直流斬波電源100的V+端連接，陰極VD101接 A相繞組尾端X102，陰極VD103接B相繞組尾端Y102，陰極VD105接C 相繞組尾端Z102。
共陽極快速恢復二極體VD102、 VD104、 VD106組成共陽極釋能迴路與 可調直流斬波電源100的V-端連接，陽極VD102接A相繞組首端A101 ，陽 極VD104接B相繞組首端BlOl ，陽極VD106接C相繞組首端C101 。在電動狀態時，定子繞組46的首端A101經定子繞組電機發電機切換接 觸器KM3a閉合，將定子繞組46與驅動器三相共集電極上半橋功率開關電路 VT101接通；定子繞組46的首端B101經定子繞組電機發電機切換接觸器 KM3b閉合，將定子繞組46與驅動器三相共集電極上半橋功率開關電路 VT103接通；定子繞組46的首端C101經定子繞組電機發電機切換接觸器 KM3c閉合，將定子繞組46與驅動器三相共集電極上半橋功率開關電路 VT105接通；定子繞組46的尾端X102經定子繞組電機發電機切換接觸器 KM4x閉合，將定子繞組46與驅動器三相共集電極下半橋功率開關電路 VT102接通；定子繞組46的尾端Y102經定子繞組電機發電機切換接觸器 KM4y閉合，將定子繞組46與驅動器三相共集電極下半橋功率開關電路 VT104接通；定,子繞組46的尾端Z102經定子繞組電機發電機切換接觸器 KM4z閉合，將定子繞組46與驅動器三相共集電極下半橋功率開關電路 VT106接通。此時AC/DC電路200由於內部電路斷開不起作用，即為正常的 電機控制電路。
電流經控制及交流AC轉換直流DC裝置的定子發電狀態整流器200， 到定子發電狀態電逆變儲能器300。
電阻器R1和電容器C1組成轉子電路阻容吸收保護迴路後，與壓敏電阻 器RV1、轉子磁極繞組WE1並聯後與他勵轉子勵磁電源控制裝置400相連。 在發電機狀態根據需要還可以將定子繞組任意相同相併聯、同相串聯(參 見圖8)。當定子A、 B、 C三相繞組A1、 A2、 Bl、 B2、 Cl、 C2通過定子繞 組發電機狀態輸出串聯切換接觸器KM8-1、 KM8-2串聯時(參見圖8a)， KM8-1、 KM8-2閉合後電流經定子繞組發電機狀態輸出切換接觸器KM7-1、 KM7-2輸出給監'流器DZ，此時可提高輸出電壓；當定子A、 B、 C三相繞組 Al、 A2、 Bl、 B2、 Cl、 C2通過定子繞組發電機狀態輸出並聯切換接觸器 KM9-1、 KM9-2、 KM9-3、 KM9-4並聯時(參見圖8b)， KM9-1、 KM9-2、 KM9-3、 KM9-4閉合後電流經定子繞組發電機狀態輸出切換接觸器KM7-1、 KM7-2輸出給整流器DZ，此時可降低輸出電壓、增加輸出電流。
實施例2 —種開關磁阻電機發電機(參見圖7)，包括均由矽鋼片疊 壓成凸極結構的定子44、轉子45、轉子勵磁裝置和機械式驅動裝置(申請號 為200710194659.5)，定子44齒上有集中電樞繞組46，繞組相同相位的兩個 齒上電樞繞組串聯或並聯構成一相，同時轉子45上設有繞組58。機械式驅動裝置安裝在電機外側的電機軸50上。
定子44、轉子45的製造安裝同實施例1。 轉子勵磁裝置同實施例l。
機械式驅動裝置(詳情請參閱其"開關磁阻電機的機械式驅動裝置"說 明書，但本次的標註編號與上次不一樣，重新編排，本次的所有圖示編號為 統一標註編號)如圖5、圖6所示，其中圖5a、 5b分別為V+、 V-供電滑環與 V+、 V-供電碳刷架結構關係圖；圖5c、 5d分別為V+、 V-分配滑環與V+、 V-分配碳刷架結構關係圖；圖5e固定法蘭盤正面視圖；圖5f分配碳刷與電 機定子磁極的相對安裝角度圖。
其工作原理圖參見圖4。
可調直流斬波電源100的V+電壓端用導線接到V+供電碳刷架供電引線 連接螺孔30，再接入V+供電碳刷架2。由於所有的碳刷架和碳刷盒都是金屬 導體，V+供電碳刷架2和V+供電刷盒是製成一體不絕緣導通的，所以V+供 電刷盒沒有編號。
V+電壓經供電碳刷架2和所有刷盒內裝有的V+供電碳刷1通電，並與 旋轉V+供電滑環3接觸導電，旋轉V+供電滑環3通過同體旋轉的兩根導電 銅螺杆4與V+分配滑環20連接導通，形成V+電壓供電系統。
可調直流斬波電源100的V-電壓端用導線接到V-供電碳刷架供電引線連 接螺孔31,再接入V-供電碳刷架15。由於所有的碳刷架和碳刷盒都是金屬 導體，V-供電碳fe架15和V-供電刷盒是製成一體不絕緣導通的，所以V-供 電刷盒沒有編號。
V-電壓經供電碳刷架15和所有刷盒內裝有的V-供電碳刷14通電，並與 旋轉V-供電滑環16接觸導電，旋轉V-供電滑環16通過同體旋轉的兩根導電 銅螺杆10與V-分配滑環24連接導通，形成V-電壓供電系統。
其中a101、 b101、 c101分別為電機V+分配滑環順轉碳刷；a102、 b102、 cl02分別為電機V-分配滑環順轉碳刷；a201、 b201、 c201分別為電機V+分 配滑環逆轉碳刷；a202、 b202、 c202分別為電機V-分配滑環逆轉碳刷。V+ 供電滑環3、 V-供電滑環16和V+分配滑環20、 V-分配滑環24的直徑相等； 而V+供電滑環3和V-供電滑環16的厚度相等，V+分配滑環20和V-分配 滑環24的厚度相等，且V+供電滑環3、 V-供電滑環16的厚度小於V+分配 滑環20、 V-分酉^滑環24的厚度；V+供電碳刷1和V-供電碳刷14的厚度略小於V+供電滑環3、 V-供電滑環16的厚度，而厚度則根椐供電V+供電滑環
3、 V-供電滑環16的直徑和電機電流的容量來選擇。
碳刷的數目則根據電流大小選定，其數目由1、 2、 3…n個不等。為便於 固定安裝，對於小於4個的碳刷可採用大於180°的半圓形碳刷架，對於大 於5個的碳刷可採用圓形刷架。對於不可逆的電機碳刷，每一個分配刷架的 碳刷數目和電機相數相等(即每相一個碳刷)，對於可逆的電機碳刷則碳刷數 目是電機相數的一倍(即每相二個碳刷)。
不可逆電機相繞組採用每相二個碳刷，即相繞組的首尾各一個碳刷；可 逆電機的相繞組採用的碳刷數目是四個碳刷，即相繞組的首尾各二個碳刷； 碳刷盒的數目和碳刷相等。
由於可逆電機的碳刷安裝角度位置不同(如圖5f),即順轉碳刷的導通角 是Aa，而關斷角是Ab;逆轉碳刷的導通角是Ab，關斷角是Aa;兩個控制 角剛好相反，所以可逆電機要用兩組碳刷。
對於不可逆的電機則可使控制電路大為簡化，成本降低。此時可省去驅 動接觸器KM1、 KM2,而將電機相繞組的首端接V+分配碳刷架相適應的碳 刷，電機相繞組的尾端接V-分配碳刷架相適應的碳刷，由於V+、 V-供電滑 環、分配滑環所供的電壓是同電位的電壓，所以與其相配套的碳刷架、碳刷 盒、碳刷都與旋轉滑環電位相等，不存在電位差，便於製造和維護，在運行 中不存在相間短路，這就優越於現有技術中直流電機電樞整流器、碳刷架的 結構。
每一刷架需12隻碳刷與其定子的凸極兩邊角Aa、 Ab位置相適應，並 構成每相兩對角形成定子相組首尾相對應的形式。首端碳刷位置旋轉180。 機械角度就是尾fe碳刷位置，但是相繞組首端接電源正極V+，相繞組尾端接 電源負極V-，由於分配碳刷和分配滑環分為V+、 V-兩套，所以實際應用中 對於不可逆的電機只需要V+、 V-刷每相各一隻，即三相三隻；對於可逆的電 機則需要V+、 V-刷架每相各兩隻，即三相六隻。
對於小型不可逆電機只需用其總碳刷數的1/4，而對於小型可逆電機只需 用其總數的1/2;對於中型電機，電流超過碳刷的電流值時則將V+、 V-同相 兩對角碳刷盒並聯來加大電流值。
在實際應用中根據需要安裝碳刷盒的數目，其同相碳刷盒的安裝位置也 有兩個位置。旋轉的V+分配滑環20 (圖5c)、 V-分配滑環24 (圖5d)是一個與開關磁阻電機轉子形狀相同的凸凹形狀的整圓旋轉滑環，其凸片——即
V+分配滑環供電片25、 V-分配滑環供電片27均是一個整環，其凹片——即 V+分配滑環斷電片26、 V-分配滑環斷電片28與轉子44的磁極及凹片數相等 並和轉子44的磁極、凹片弧角度相等，用一個形狀結構尺寸和凹片相等的凹 狀補片經絕緣雲母片29鑲嵌在凹片內構成一完整圓環。
所有的供電凸片25、 27和斷電凹片26、 28之間都不通，所有分配滑環 的本環斷電片26之間都絕緣不通，所有分配滑環的本環斷電片28之間都絕 緣不通。
現例舉A相順轉來說明電氣原理。順轉時，順轉驅動接觸器KM1已閉 合，而定子逆轉驅動接觸器KM2斷開。由於電氣連鎖閉合不了，在電機啟動 或運行中V+供電滑環3將電供給V+分配滑環20，所有供電凸片25即可通 電供電，而所有的斷電凹片26卻相互不通而斷電。
由於V+分配碳刷架19、 V-分配碳刷架23上的V+分配碳刷盒18、 V-分 配碳刷盒22都和刷架絕緣不通，所以所有的分配刷架不帶電，而碳刷刷盒的 安裝位置必須置於圖5f所示定子44磁極的角Aa、 Ab的位置，其中Aa和 Ab的弧度角和定子44磁極的弧度角相等。由於V+分配滑環供電片25和轉 子45磁極的弧度角相等，所以旋轉方向以電機後端蓋非軸伸端順時針旋轉後 帶動分配滑環旋fl，旋轉到電機轉子45磁極邊角接近定子44磁極邊角Aa 時，此時電機A,相的V+分配環順轉碳刷a101與V+分配滑環20的已帶電的 V+分配滑環供電片25接觸，使V+分配碳刷架19上的A相V+分配環順轉碳 刷al01帶電，並經導線接至定子順轉驅動接觸器KM1的常開觸點klal (在 啟動運行時此觸點已閉合)，再經定子順轉驅動接觸器KM1和定子逆轉驅動 接觸器KM2的A相的公共接點kal01連接後分兩路 一路接到快速恢復二 極管VD102的陰極；另一路接到定子繞組46A相的首端A101給定子44A相 供電。V+電流通過A相繞組由繞組的尾端X102流出也分兩路 一路接到 快速恢復二極體VD101的陽極；另一路經定子順轉驅動接觸器KM1與定子 逆轉驅動接觸器KM2的公共接點kxl02的常開觸點kla2 (在啟動運行時此 觸點已閉合)，接到V-分配碳刷架23上的V-分配滑環順轉碳刷a102和V+分 配滑環24上己帶電的V-分配滑環供電片27相接觸，通過與此相連接的V-供電滑環16經V-供電碳刷14和V-供電刷架15，由接線孔31接至可調直流 斬波電源100的V-供電端，從而構成一相完整的閉合迴路。遵循"磁阻最小原理"，當定子磁極、轉子磁極軸線對齊使A相產生
電磁拉力時，V+分配滑環供電片25和A相的V+分配滑環順轉碳刷a101、 V-分配滑環供電片27和A相的V-分配滑環順轉碳刷a102便同步斷開；當A 相V+、 V-斷開時，V+分配滑環供電片25和C相V+分配滑環順轉碳刷c101 接觸供電，V-分配滑環供電片27和V-分配滑環順轉碳刷cl02接觸供電；當 C相V+分配滑環供電片25接觸V+分配滑環順轉碳刷c101 ， V-分配滑環供電 片27接觸V-分配滑環順轉碳刷c102斷電時，B相V+分配滑環供電片25和 V+分配滑環順轉碳刷M01接觸供電，V-分配滑環供電片27和V-分配滑環順 轉碳刷b102接觸通電。依A-C-B-A順序依次往復即可循環旋轉。
現例舉A相逆轉來說明電氣原理。逆轉時，定子逆轉軀動接觸器KM2 已閉合。由於電氣連鎖，定子順轉驅動接觸器KM1閉合不了，此時電機A 相的V+分配滑環逆轉碳刷a201與V+分配滑環20的已帶電的供電片25接觸， 使V+分配碳刷架19上的A相接觸V+分配滑環逆轉碳刷a201帶電，並經引 線接至第一段定子逆轉驅動接觸器KM2的常開觸點k2al (在啟動運行時此 觸點已閉合)，再經定子順轉驅動接觸器KM1和定子逆轉驅動接觸器KM2 的A相公共接點kalOl連接後分兩路:一路接快速恢復二極體VD102的陰極； 另一路接到定子繞組46A相的首端A101給定子44A相供電。V+電流通過A 相繞組由繞組的尾端X102流出也分兩路 一路接快速恢復二極體VD101的 陽極；另一路經定子順轉驅動接觸器KM1與定子逆轉驅動接觸器KM2的公 共接點kxl02的常開觸點k2a2 (在啟動運行時此觸點已閉合)，接到V-分配 碳刷架23上的V-分配滑環逆轉碳刷a202和V+分配滑環23已帶電的V-分配 滑環供電片27 ，接觸，通過與此相連接的V-供電滑環16經V-供電碳刷14 和V-供電碳刷架'15，由接線孔31接至可調直流斬波電源100的V-供電端， 構成一相完整的閉合迴路。
遵循"磁阻最小原理"，當定子磁極、轉子磁極軸線對齊使A相產電磁 拉力時，V+分配滑環供電片25和A相的V+分配滑環逆轉碳刷a201、 V-分配 滑環供電片27和A相的V-分配滑環逆轉碳刷a202便同步斷開；當A相V+、 V-斷開時，V+分配滑環供電片25和B相V+分配滑環逆轉碳刷b201接觸供 電，V-分配滑環供電片27和V-分配滑環逆轉碳刷b202接觸供電；當B相V+ 分配滑環供電片25接觸V+分配滑環逆轉碳刷b201， V-分配滑環供電片27 接觸V-分配滑環逆轉碳刷b202斷電時，C相V+分配滑環供電片25和V+分配滑環逆轉碳刷c201接觸供電，V-分配滑環供電片27和V-分配滑環逆轉碳 刷c202接觸通電。依A-B-C-A順序依次往復即可循環旋轉。
在定子順轉驅動接觸器KMl、定子逆轉驅動接觸器KM2的公共端ka101、 kbl01、 kcl01的端點， 一路接三相繞組46的首端A101、 BlOl、 ClOl，另一 路接由快速恢復二極體VD102、 VD104、 VD106組成共陽極釋能迴路，由 kal01、 AlOl、 VD102組成A相釋能迴路，kbl01、 BlOl、 VD104組成B相 釋能迴路，kclOi、 ClOl、 VD106組成C相釋能迴路，共陽極釋能迴路接可 調直流斬波電源100的V-端。
在定子順轉驅動接觸器KMl、定子逆轉驅動接觸器KM2的公共端kx102、 kyl02、 kzl02的端點， 一路接三相繞組46的尾端X102、 Y102、 Z102，另一 路接由快速恢復二極體VDIOI、 VD103、 VD105組成共陰極釋能迴路，由 kxl02、 X102、 VD101組成A相釋能迴路，kyl02、 Y102、 VD103組成B相 釋能迴路，kzl02、 Z102、 VD105組成C相釋能迴路，共陰極釋能迴路接可 調直流斬波電源100的V+端。
由編號奇數組VD101 、 VD103、 VD105組成共陰極釋能電路(模塊電路)， 接可調直流斬波電源100的V+端。陰極VD101接A相繞組尾端X102，陰極 VD103接B相繞組尾端Y102,陰極VD105接C相繞組尾端Z102。
由編號偶數組VD102、 VD104、 VD106組成共陽極釋能電路(模塊電路)， 接可調直流斬波'電源100的V-端。陽極VD102接A相繞組首端AlOl，陽極 VD104接B相繞組首端BlOl ，陽極VD106接C相繞組首端ClOl 。
正常情況下，由於共陰極快速恢復二極體VDIOI、 VD103、 VD105和定 子相繞組46各自串聯，同時又和共陽極快速恢復二極體VD102、 VD104、 VD106串聯，並和可調直流斬波電源100反相併聯，因此，在正常供電情況 下快速恢復二極體與電源反相併聯，會造成快速恢復二極體反相截止而不通。 當V+、 V-分配滑環旋轉時，與供電片接觸的分配碳刷給相繞組供電，快速恢 復二極體還是反相截止而不通；當V+、 V-分配滑環旋轉時，與斷電片接觸 的分配碳刷處於斷電狀態，此時電機相繞組與電源斷開，而相繞組儲存的電 磁能便迅速釋能反饋到電源，從而提高了電能的利用率，又通過釋能續流使 繞組沒有電磁能。待循環到再次相繞組導通時，由於相繞組沒有電磁能，所 以相繞組再次導通時不產生反電勢，因此在V+、 V-分配滑環供電片供電時不 會產生換相火花。電流通過定子繞組46電機發電機切換接觸器KM3a、 KM3b、 KM3c、 KM4x、 KM4y、 KM4z經定子發電狀態整流器200與定子發電狀態電逆變儲 能器300相連。
電阻器R1和電容器C1組成轉子電路阻容吸收保護迴路後，與壓敏電阻 器RV1、轉子磁極繞組WE1並聯後與他勵轉子勵磁電源控制裝置400相連r
在發電機狀態根據需要還可以將定子繞組任意相同相併聯、同相串聯(參 見圖8)。當定子A、 B、 C三相繞組A1、 A2、 Bl、 B2、 Cl、 C2通過定子繞 組發電機狀態輸出串聯切換接觸器KM8-1、 KM8-2串聯時(參見圖8a)， KM8-1、 KM8-2閉合後電流經定子繞組發電機狀態輸出切換接觸器KM7-1、 KM7-2輸出給整'流器DZ，此時可提高輸出電壓；當定子A、 B、 C三相繞組 Al、 A2、 Bl、 B2、 Cl、 C2通過定子繞組發電機狀態輸出並聯切換接觸器 KM9-1、 KM9-2、 KM9-3、 KM9-4並聯時(參見圖8b)， KM9-1、 KM9-2、 KM9-3、 KM9-4閉合後電流經定子繞組發電機狀態輸出切換接觸器KM7-1、 KM7-2輸出給整流器DZ，此時可降低輸出電壓、增加輸出電流。
權利要求
1、一種開關磁阻電機發電機，包括均由矽鋼片疊壓成凸極結構的定子、轉子和驅動裝置，定子齒上有集中電樞繞組，繞組相同相位的兩個齒上電樞繞組串聯或並聯構成一相，其特徵在於該發電機還包括安裝在電機軸上的轉子勵磁裝置，且所述轉子上設有繞組。
2、 如權利要求1所述的開關磁阻電機發電機，其特徵在於所述轉子上 的繞組為勵磁繞組。
3、 如權利要求1所述的開關磁阻電機發電機，其特徵在於所述勵磁裝 置主要包括固定在轉子勵磁碳刷架內固定法蘭盤及電機軸承端蓋、勵磁碳刷 架支承螺杆、轉子勵磁正電壓碳刷及刷架和轉子勵磁負電壓碳刷及碳刷架； 其中勵磁碳刷架支承螺杆與固定在轉子勵磁碳刷架內固定法蘭盤及電機軸承 端蓋相連，並且勵磁碳刷架支承螺杆上設有勵磁支承螺杆絕緣管；轉子勵磁 正電壓碳刷及刷架和轉子勵磁負電壓碳刷及碳刷架上分別安裝有勵磁正電旋 轉滑環、勵磁負電旋轉滑環；勵磁正電旋轉滑環、勵磁負電旋轉滑環與電機 軸之間設有勵磁滑環金屬固定套與絕緣套；勵磁正電旋轉滑環與勵磁負電旋 轉滑環之間設有勵磁正負滑環間絕緣環。
4、 如權利要求1所述的開關磁阻電機發電機，其特徵在於所述驅動裝 置為電子傳感器並安裝在電機內的電機軸上；其同相位的一對磁極線圈為串 聯或並聯。
5、 如權利要求1所述的開關磁阻電機發電機，其特徵在於所述驅動裝 置為機械式驅動裝置並安裝在電機外側的電機軸上。
全文摘要
本發明涉及一種開關磁阻電機發電機，包括均由矽鋼片疊壓成凸極結構的定子、轉子和驅動裝置，定子齒上有集中電樞繞組，繞組相同相位的兩個齒上電樞繞組串聯或並聯構成一相，其特徵在於所述轉子上設有繞組。該發電機的驅動裝置既可採用電子傳感器，又可採用機械式驅動裝置，還可以將兩者結合起來使用。本發明打破常規在電機轉子上加裝了勵磁繞組，提高了發電性能和效率。
文檔編號H02K29/00GK101483374SQ20081001743
公開日2009年7月15日 申請日期2008年1月11日 優先權日2008年1月11日
發明者張世清 申請人:張世清