混磁雙電壓中頻無刷同步發電機的製作方法
2023-06-22 07:44:56 1
專利名稱：混磁雙電壓中頻無刷同步發電機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種旋轉電源，尤其是一種混磁雙電壓中頻無刷同步發電機。
背景技術：
隨著稀土永磁材料的迅猛發展，稀土永磁材料在電機領域已開始應用，稀土永磁材料製成的永磁發電機具有體積小、重量輕、效率高等特點，但存在負載電壓降低及無法調節的問題，而電勵磁無刷發電機的負載電壓容易實現調節、結構複雜、體積大、重量重。根據永磁勵磁和電勵磁的各自特點和不足，須研究一種新型的混磁雙電壓中頻無刷發電機。
發明內容
本實用新型的目的在於提供一種混磁雙電壓中頻無刷同步發電機，該混磁雙電壓中頻無刷同步發電機是一種交流發電機，通過永磁加電勵磁能實現無刷中頻發電，輸出二路獨立的三相交流電源，發電電壓可調且穩定精度高。
本實用新型的技術方案為一種混磁雙電壓中頻無刷同步發電機，由永磁交流發電機和調磁交流發電機二部分組成，該發電機的永磁中頻定子有永磁中頻定子鐵芯、二套中頻主繞組和一套諧波繞組，二套中頻主繞組均為正弦繞組，相互間正交地嵌入永磁中頻定子鐵芯槽內下部，諧波繞組布於主繞組上部；諧波繞組作為調磁電源，二套主繞組之間為正交設計，相互間無幹擾；永磁轉子有永磁轉子鐵芯和永磁鐵，永磁轉子鐵芯每極極靴部位開有燕尾凹形槽，槽內嵌入與槽形相同的永磁鐵，相鄰磁極永磁鐵磁性方向按N極S極依此分布，磁極極數根據發電機需要確定；調磁交流發電機，它由調磁中頻定子和無線圈轉子組成。調磁中頻定子有調磁中頻定子鐵芯、二套調磁中頻主繞組、一套諧波繞組和一個調磁線圈。調磁中頻定子鐵芯分為二段，二段鐵芯間夾裝調磁線圈，調磁中頻定子鐵芯靠壓在永磁中頻定子鐵芯一側，與調磁中頻定子對應的無線圈轉子鐵心中部為凹柱形，凹處與調磁線圈對應，二邊凸出部位的厚度與薄鐵芯相同，磁極形狀與永磁轉子相同，每邊的磁極極數為永磁轉子磁極極數的一半，單邊的磁極對稱分布，二邊的磁極相互交錯分布。該發電機的調磁中頻定子的調磁中頻主繞組和諧波繞組分別與永磁中頻定子的中頻主繞組和諧波繞組共用。諧波繞組作為調磁線圈的調磁電源，二套主繞組之間為正交設計，相互間無幹擾。該電機還可構成50Hz、400Hz或1000Hz電輸出，或整數倍50Hz頻率電輸出的不同功率的混磁無刷同步發電機。
其工作原理髮電狀態時，當發動機驅動發電機達到額定轉速後，定子主繞組W1和W2切割永磁鐵心磁場感應二種中頻交流電壓，諧波繞組WS也感應諧波電壓，諧波電壓經電壓調節器AVR整流和調節，供給調磁線圈WE形成電勵磁磁場，電磁勵磁場在無線圈轉子鐵心中形成可調磁場，使空載中頻交流電壓達到額定電壓，當發電機加負載後，負載電流會形成電樞反應，使發電機端電壓下降，同時諧波電壓會增大，此時在電壓調節器AVR的調節作用下，通過調磁線圈WE和無線圈轉子鐵心形成調節磁場，使發電機端電壓保持穩定，且穩定精度高。調節電壓調節器AVR可整定發電機端電壓。
本實用新型的優點在於混磁雙電壓中頻無刷同步發電機無須勵磁機和旋轉整流器能實現無刷化；轉子無須磁場繞組能實現發電機端電壓穩定可調節，且穩定精度高；中頻雙電壓相互幹擾小，電壓波形正弦性好，供電品質優良；發電機結構簡單，體積小，重量輕，效率高。
圖1為混磁雙電壓中頻無刷同步發電機結構示意圖；圖2為混磁雙電壓中頻無刷同步發電機原理圖；圖3為混磁雙電壓中頻無刷同步發電機永磁轉子結構圖；圖4為混磁雙電壓中頻無刷同步發電機無線圈轉子結構圖。
圖2中W1-高電壓主繞組，W2-低電壓主繞組，WS-諧波繞組，WE-調磁線圈，AVR-電壓調節器，U1-中頻高壓輸出，U2-中頻低壓輸出。
具體實施方式
混磁雙電壓中頻無刷同步發電機是通過對永磁加電勵磁的混合勵磁新技術的研究而取得的。混磁雙電壓中頻無刷同步發電機由400HZ永磁中頻定子4、永磁轉子5、調磁線圈7、無線圈轉子6鐵心、風扇2、機座3、前端蓋1、後端蓋8和軸承9等組成。機座3內布置永磁中頻定子4，永磁中頻定子4有鐵芯、二套中頻主繞組W1、W2、一套諧波繞組WS和調磁線圈7，永磁中頻定子4鐵芯分為二段，一厚一薄，厚鐵芯與薄鐵芯間夾裝調磁線圈，二套中頻主繞組W1、W2相互正交地嵌入中頻定子鐵芯槽內下部，諧波繞組WS布於主繞組上部，與永磁中頻定子4對應的轉子軸上布置中頻永磁轉子5和無線圈轉子6鐵心，中頻永磁轉子5有中頻轉子鐵芯和永磁鐵，無線圈轉子6鐵心為凹形，凹處與調磁線圈對應，二邊的厚度與定子薄鐵芯相同，二邊的磁極形狀及磁極數量與中頻永磁轉子5相同，機座3二端止口分別安裝前端蓋1和後端蓋8，前端蓋1及後端蓋8與轉軸間分別通過軸承9安裝，前端蓋1內轉軸上安裝風扇2，後端蓋8內側機座3內布置定子薄鐵芯，後端蓋8內側轉軸中上安裝無線圈轉子6鐵心。
混磁雙電壓中頻無刷同步發電機，是一種交流發電機，發電頻率為中頻，發電電壓為二種不同電壓值。該發電機由二部分組成，一部分是永磁部分，另一部分是電勵磁部分，永磁部分產生永磁磁場，電勵磁部分產生電勵磁磁場，這二種磁場複合形成混合磁場，混合磁場是可調磁場，實現交流發電電壓可調且穩定精度高。
永磁部分稱永磁交流發電機，它由永磁中頻定子4和永磁轉子5組成。永磁中頻定子4有永磁中頻定子鐵芯、二套中頻主繞組W1、W2和一套諧波繞組WS。二套中頻主繞組W1、W2均為正弦繞組，相互間正交地嵌入永磁中頻定子4鐵芯槽內下部，諧波繞組WS布於主繞組W1、W2上部。與永磁中頻定子4對應的永磁轉子有永磁轉子鐵芯和永磁鐵，永磁轉子鐵芯每極極靴部位開有燕尾凹形槽，槽內嵌入與槽形相同的永磁鐵，相鄰磁極永磁鐵磁性方向按N極S極依此分布，磁極極數根據發電機需要確定。
電勵磁部分稱調磁交流發電機，它由調磁中頻定子10和無線圈轉子6組成。調磁中頻定子10有調磁中頻定子鐵芯、二套調磁中頻主繞組、一套諧波繞組和一個調磁線圈7。調磁中頻定子鐵芯分為二段，二段鐵芯間夾裝調磁線圈，調磁中頻定子10鐵芯靠壓在永磁中頻定子5鐵芯一側，調磁中頻定子10的調磁中頻主繞組和諧波繞組分別與永磁中頻定子5的中頻主繞組和諧波繞組共用。與調磁中頻定子10對應的無線圈轉子鐵心中部為凹柱形，凹處與調磁線圈對應，二邊凸出部位的厚度與薄鐵芯相同，磁極形狀與永磁轉子5相同，每邊的磁極極數為永磁轉子磁極極數的一半，單邊的磁極對稱分布，二邊的磁極相互交錯分布。
混磁雙電壓中頻無刷同步發電機由永磁交流發電機和調磁交流發電機二部分組成，其磁場由永磁磁場和調磁磁場複合形成混合磁場。永磁磁場靠永磁鐵產生，永磁磁通由永磁鐵N極穿過氣隙經定子齒軛回到永磁鐵S極，中頻主繞組切割永磁磁場感應中頻交流電壓為永磁感應電壓。調磁磁場靠調磁線圈產生，調磁磁通經機座外殼到一邊的調磁中頻定子10鐵芯穿過氣隙，並經無線圈轉子6鐵心磁極到另一邊磁極再穿過氣隙和調磁定子鐵芯回到機座外殼，中頻主繞組切割調磁磁場感應中頻交流電壓為調磁感應電壓。當調磁線圈7的直流電流大小和方向改變時，其產生的磁場大小和方向也隨其改變，調磁感應電壓也隨其變化，永磁感應電壓和調磁感應電壓的合成電壓為發電機的發電電壓，發電電壓可調。該發電機配上電壓調節器後發電電壓穩定精度高。
權利要求1.一種混磁雙電壓中頻無刷同步發電機，由永磁交流發電機和調磁交流發電機二部分組成，其特徵在於該發電機的永磁中頻定子(4)有永磁中頻定子鐵芯、二套中頻主繞組W1、W2和一套諧波繞組WS，二套中頻主繞組W1、W2均為正弦繞組，相互間正交地嵌入永磁中頻定子鐵芯槽內下部，諧波繞組WS布於主繞組上部；諧波繞組WS作為調磁電源，二套主繞組W1、W2之間為正交設計，相互間無幹擾；永磁轉子(5)有永磁轉子鐵芯和永磁鐵，永磁轉子鐵芯每極極靴部位開有燕尾凹形槽，槽內嵌入與槽形相同的永磁鐵，相鄰磁極永磁鐵磁性方向按N極S極依此分布，磁極極數根據發電機需要確定；調磁交流發電機，它由調磁中頻定子(10)和無線圈轉子(6)組成；調磁中頻定子(10)有調磁中頻定子鐵芯、二套調磁中頻主繞組W1、W2、一套諧波繞組WS和一個調磁線圈7。調磁中頻定子(10)鐵芯分為二段，二段鐵芯間夾裝調磁線圈(7)，調磁中頻定子鐵芯靠壓在永磁中頻定子鐵芯一側，與調磁中頻定子(10)對應的無線圈轉子鐵心中部為凹柱形，凹處與調磁線圈(7)對應，二邊凸出部位的厚度與薄鐵芯相同，磁極形狀與永磁轉子(5)相同，每邊的磁極極數為永磁轉子磁極極數的一半，單邊的磁極對稱分布，二邊的磁極相互交錯分布。
2.根據權利要求1所述的混磁雙電壓中頻無刷同步發電機，其特徵在於該發電機的調磁中頻定子(10)的調磁中頻主繞組W1、W2和諧波繞組WS分別與永磁中頻定子的中頻主繞組W1、W2和諧波繞WS組共用。
3.根據權利要求1或2所述的混磁雙電壓中頻無刷同步發電機，其特徵在於諧波繞組WS作為調磁線圈(7)的調磁電源，二套主繞組W1、W2之間為正交設計，相互間無幹擾。
4.根據權利要求1或2所述的混磁雙電壓中頻無刷同步發電機，其特徵在於該電機還可構成50Hz、400Hz或1000Hz電輸出，或整數倍50Hz頻率電輸出的不同功率的混磁無刷同步發電機。
專利摘要本實用新型公開一種混磁雙電壓中頻無刷同步發電機，該混磁雙電壓中頻無刷同步發電機由永磁中頻定子、永磁轉子、調磁中頻定子、調磁線圈、無線圈轉子、風扇、機座、前端蓋、後端蓋和軸承等組成。該發電機是一種交流發電機，通過永磁加電勵磁能實現無刷中頻發電，輸出二路獨立的三相交流電源，發電電壓可調且穩定精度高、小於1％。混磁雙電壓中頻無刷同步發電機無須勵磁機和旋轉整流器能實現無刷化；轉子無須磁場繞組能實現發電機端電壓穩定調節，且穩定精度高；中頻雙電壓相互間無幹擾，電壓波形正弦性好，供電品質優良；發電機結構簡單，體積小，重量輕，效率高。
文檔編號H02K21/02GK2681441SQ20032012543
公開日2005年2月23日 申請日期2003年12月11日 優先權日2003年12月11日
發明者徐劍萍 申請人:泰豪科技股份有限公司