一種環繞式發電機的製作方法
2023-06-05 19:38:01
專利名稱：一種環繞式發電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及發電機領域，特別是一種能耗低，發電效率高的環繞式發電機。
背景技術：
發電機是一種將其他形式的能源轉換成電能的機械設備，它由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產生的能量轉化為機械能傳給發電機，再由發電機轉換為電能。發電機的工作原理是基於電磁感應定律和電磁力定律，其構造的原則是用適當的導磁和導電材料構成互相進行電磁感應的磁路和電路，以產生電磁功率,達到能量轉換的目的。發電機通常由定子、轉子、端蓋及軸承等部件構成，定子由定子鐵芯、線包繞組、機座以及固定構件組成，由軸承及端蓋將發電機的定子，轉子連接組裝起來，使轉子能在定子中旋轉，做切割磁力線的運動，從而產生感應電勢，通過接線端子引出，接在迴路中，便產生了電流。發電機從原理上分為同步發電機、異步發電機、單相發電機、三相發電機。發電機與動力機曲軸同軸安裝，利用動力機的旋轉帶動發電機的轉子，利用電磁感應原理，發電機輸出感應電動勢，經閉合的負載迴路產生電流。表徵同步發電機性能的主要是空載特性和負載運行特性。空載特性是指發電機不接負載時，電樞電流為零，稱為空載運行。此時電機定子的三相繞組只有勵磁電流感生出的空載電動勢(三相對稱)，其大小隨勵磁電流的增大而增加。但是，由於電機磁路鐵心有飽和現象，所以兩者不成正比。反映空載電動勢與勵磁電流關係的曲線稱為同步發電機的空載特性。當發電機接上對稱負載後，電樞繞組中的三相電流會產生另一個旋轉磁場，稱電樞反應磁場。其轉速正好與轉子的轉速相等，兩者同步旋轉。同步發電機的電樞反應磁場與轉子勵磁磁場均可近似地認為都按正弦規律分布，它們之間的空間相位差取決於空載電動勢與電樞電流之間的時間相位差，電樞反應磁場還與負載情況有關，當發電機的負載為電感性時，電樞反應磁場起去磁作用，會導致發電機的電壓降低；當負載呈電容性時，電樞反應磁場起助磁作用，會使發電機的輸出電壓升高。負載運行特性是指外特性和調整特性，外特性是當轉速為額定值、勵磁電流和負載功率因數為常數時，發電機端電壓與負載電流之間的關係。調整特性是轉速和端電壓為額定值、負載功率因數為常數時，勵磁電流與負載電流之間的關係。同步發電機的電壓變化率約為20 40%。一般工業和家用負載都要求電壓保持基本不變；為此，隨著負載電流的增大，必須相應地調整勵磁電流，雖然調整特性的變化趨勢與外特性正好相反，對於感性和純電阻性負載，它是上升的，而在容性負載下，一般是下降的。發電機的主要能源消耗是轉子轉動和負載時所產生反電動勢帶來的磁阻力，現有發電機定子鐵芯都是採用齒槽結構，齒用來引導磁力線，槽用來鑲嵌繞組，並與齒中的磁力線交鏈，齒與槽的不同導磁性使轉子在不同位置有著數量不等的磁力線，在磁極對準定子齒的位置，鐵磁相吸，以至阻礙發電機轉子的轉動，稱為「齒槽效應」;轉子轉動切割磁力線產生電磁功率時會形成反電動勢，這個反電動勢磁場方向與發電機轉子所在磁場方向相反，負載越大磁阻力就越大，發電機的轉子旋轉阻力也就越大，需要提高發電機的輸入動力，造成發電機能耗增加。
發明內容
針對現有發電機存在運轉阻力大、能耗高、發電效率低的不足，本發明的目的在於提供一種磁阻小，發電效率高的環繞式發電機。本發明的目的是通過以下技術方案予以實現的，一種環繞式發電機，包括機殼、端蓋、定子及轉子，所述定子是由圓筒形鐵芯及間隔繞制在圓筒形鐵芯上的四組以上繞組構成，定子在機殼內沿機殼內壁周向固定設置，機殼的軸向設有與外部動力機同軸安裝或連接的轉動軸，轉動軸上裝配同步轉動的轉子，其特徵在於，每組繞組沿圓筒形鐵芯的內、夕卜壁軸向及其兩端連續環繞設置。進一步地，所述繞組通過非金屬線圈骨架固定繞制在圓筒形鐵芯上。進一步地，所述線圈骨架包括兩個分別設置於圓筒形鐵芯兩端面的「工」字形限位片和用於固定「工」字形限位片的「U」形卡組成，「工」字形限位片是由兩條平行設置的邊框與連接該邊框的一根橫梁組成，「U」形卡沿「工」字形限位片的邊框內壁插裝固定。進一步地，所述非金屬線圈骨架為膠木板或環氧樹脂板線圈骨架，所述定子是由若干環形矽鋼片疊加組成。有益效果:(1)通過改變傳統發電機定子繞組的繞制方向，使發電機接負載工作時產生的反電動勢所形成的磁場方向發生改變，反電動勢磁場對轉子運轉造成的磁阻力明顯減小，降低能源消耗；(2)每個繞組產生的反電動勢在環形定子鐵芯內都形成新的脈衝磁場，脈衝磁場的頻率與轉子所在磁場的頻率相同，轉子在原磁場和脈衝磁場共同電磁感應下，所產生的電動勢得到顯著提高；(3)取消傳統定子鐵芯的齒槽結構，通過非金屬線圈骨架將繞組直接繞制並固定在定子鐵芯的內、外表面及端面，徹底消除了齒槽效應對轉子轉動造成的阻礙，降低能耗，提高發電效率。
圖1為本發明實施例的結構示意 圖2為圖1的A—A劑視 圖3為線圈骨架零件結構示意圖:
圖4為線圈骨架與定子鐵芯裝配示意圖。
具體實施例方式如圖1、圖2所示，本發明所提供的一種環繞式發電機，包括機殼1、端蓋10、轉子4和定子，沿機殼I內壁周向固定設置支撐板2，定子與支撐板2固定連接(多採用活動式插接配合，便於拆卸定子，為公知技術，不再贅述)，機殼I的軸向設有與外部動力機同軸安裝或連接的轉動軸8，轉動軸8通過軸承9與端蓋10轉動配合，轉子11裝配在轉動軸8上，定子是由圓筒形鐵芯3及沿圓筒形鐵芯內、外壁軸向及其兩端連續環繞設置的繞組6構成，圓筒形鐵芯3由若干圓環矽鋼片疊加而成，繞組6通過非金屬線圈骨架固定繞制在圓筒形鐵芯3上，非金屬線圈骨架選擇膠木板或環氧樹脂板線圈骨架，參見圖3、圖4所示，線圈骨架包括兩個分別設置於圓筒形鐵芯兩端面的「工」字形限位片5和用於固定「工」字形限位片5的「U」形卡7組成，「工」字形限位片5是由兩條平行設置的邊框與連接該邊框的一根橫梁組成，「U」形卡7沿「工」字形限位片5的邊框內壁插裝固定。工作原理:繞組沿圓筒形鐵芯的內、外壁軸向及其兩端面連續環繞設置，接負載工作時產生的反電動勢所形成的磁場方向與轉子所在磁場方向一致，反電動勢磁場對轉子運轉造成磁阻力明顯降低，減小能源消耗；繞組產生的反電動勢在環形定子的鐵芯內形成一個新的脈衝磁場，脈衝磁場的頻率與轉子所在磁場的頻率相同，轉子在原磁場和脈衝磁場共同電磁感應下，所產生的電動勢得到明顯提高；改變傳統定子鐵芯的齒槽結構，通過非金屬線圈骨架將繞組直接繞制並固定在定子鐵芯的內、外表面及端面，徹底消除了齒槽效應，減小發電阻力，提聞發電效率。上述實施例作為本發明的較佳實施方式，詳細說明了本發明的技術構思和實施要點，並非是對本發明的保護範圍進行限制，凡根據本發明精神實質所作的任何簡單修改及等效結構變換或修飾，均應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種環繞式發電機，包括機殼、端蓋、定子及轉子，所述定子是由圓筒形鐵芯及間隔繞制在圓筒形鐵芯上的四組以上繞組構成，定子在機殼內沿機殼內壁周向固定設置，機殼的軸向設有與外部動力機同軸安裝或連接的轉動軸，轉動軸上裝配同步轉動的轉子，其特徵在於，每組繞組沿圓筒形鐵芯的內、外壁軸向及其兩端連續環繞設置。
2.根據權利要求1所述的一種環繞式發電機，其特徵在於，所述繞組通過非金屬線圈骨架固定繞制在圓筒形鐵芯上。
3.根據權利要求2所述的一種環繞式發電機，其特徵在於，所述線圈骨架包括兩個分別設置於圓筒形鐵芯兩端面的「工」字形限位片和用於固定「工」字形限位片的「U」形卡組成，「工」字形限位片是由兩條平行設置的邊框與連接該邊框的一根橫梁組成，「U」形卡沿「工」字形限位片的邊框內壁插裝固定。
4.根據權利要求2所述的一種環繞式發電機，其特徵在於，所述非金屬線圈骨架為膠木板或環氧樹脂板線圈骨架。
5.根據權利要求1所述的一種環繞式發電機，其特徵在於，所述定子是由若干環形矽鋼片疊加組成。
6.根據權利要求1所述的一種環繞式發電機，其特徵在於，所述轉子外壁間隔設置4個以上釹鐵硼強磁鐵。
全文摘要
本發明公開一種環繞式發電機，包括機殼、端蓋、定子及轉子，機殼的軸向設有與外部動力機同軸安裝或連接的轉動軸，轉動軸上裝配同步轉動的轉子，所述定子是由圓筒形鐵芯及間隔繞制在圓筒形鐵芯上的四組以上繞組構成，定子在機殼內沿機殼內壁周向固定設置，每組繞組沿圓筒形鐵芯的內、外壁軸向及其兩端連續環繞設置；本發明通過取消傳統定子鐵芯的齒槽結構和改變繞組的繞制方向，徹底消除齒槽效應及減小反電動勢磁場對轉子運轉時所造成的磁阻力，每個繞組產生的反電動勢在環形定子鐵芯內都形成新的脈衝磁場，轉子在原磁場和脈衝磁場共同電磁感應下，發電效率得到顯著提高。
文檔編號H02K3/46GK103208876SQ20131016646
公開日2013年7月17日 申請日期2013年5月8日 優先權日2013年5月8日
發明者李保金 申請人:李保金