一種交直流永磁同步發電機的製作方法

2023-09-27 07:46:10 1

專利名稱：一種交直流永磁同步發電機的製作方法
技術領域：
本發明屬於發電機技術領域。特別涉及一種交直流永磁同步發電機。
背景技術：
目前國內外對永磁同步發電機的研究應用相對較少，而同時提供交直流兩種供電方式的永磁同步發電機尚未見國內外報導，永磁發電機存在的主要問題是永磁發電機的電磁場無法調節，當電機負載後，隨負載的變化電機的電壓調整率會加大。常規的電勵磁發電機因為帶有電刷使供電系統的運行安全存在隱患，且由於勵磁電流產生銅損耗所以較永磁電機的效率低。

發明內容
本發明的目的是提供一種交直流永磁同步發電機，它既具有與普通電勵磁相媲美的較好的電機的外特性，也具有普通永磁電機效率高的特點。
本發明的關鍵技術在於永磁電機定子上帶有三套三相繞組，一套繞組用於提供交流電力，其餘的兩套繞組相位互差30度電角度，接整流器為直流負載供電，電機槽內繞組分為兩層，一層為交流繞組，一層為直流繞組，各個三相繞組間電絕緣，交直流繞組均採用單層繞組結構形式，交流繞組採用短距，直流繞組採用整距。電機的轉子為表面複合磁極式結構，磁極由銣鐵硼永磁材料和一軟磁材料構成，轉子外包一層無緯玻璃絲帶固定，一極永磁磁極佔144°電角度，位於磁極表面後極尖的軟磁體佔8°～10°電角度。轉子外包一層無緯玻璃絲帶固定，防止轉子高速運轉時永磁材料因離心力大而脫落。
本發明可應用於艦船、飛機、移動通訊、石油鑽井平臺等需要交直流同時供電的場合，該交直流永磁同步發電機較一般電勵磁交直流永磁發電機的效率提高，由於在轉子磁極表面後極尖處設置了軟磁體使電壓變化率得到有效的改善，通過仿真及對樣機進行實驗證明加入一定結構尺寸的軟磁材料後可使輸出電壓的穩定性得到有效的改善。該機即具有較高的效率又具有較好的外特性，其電壓調整率可控制在標準範圍內。
四

圖1為交直流永磁同步發電機結構示意圖；圖2為直流繞組額定負載功率因數對電壓的影響曲線圖；圖3為直流繞組額定空載功率因數對電壓的影響曲線圖。其中1、直流繞組，2、交流繞組，3、定子鐵心，4、永磁體，5、軟磁材料，6、轉子鐵心，7、轉軸。
五具體實施例方式
四極永磁同步發電機，轉速為1500轉/分，永磁電機定子有定子鐵心3，其上帶有三套三相繞組，一套繞組是交流繞組2，置於定子槽內上層，採用短距繞組以減少諧波，用於提供交流電力，其餘的兩套繞組為直流繞組1，兩套繞組相位互差30度電角度，置於定子槽內下層，採用採用整距，接整流器輸出直流為直流負載供電，三個繞組間電絕緣；電機的轉子由轉子鐵心6和轉軸7構成，轉子表面採用複合磁極式結構，磁極由銣鐵硼永磁體4和軟磁材料5構成，轉子外包一層無緯玻璃絲帶固定，一極下永磁磁極佔144°電角度，位於磁極表面後極尖的軟磁體佔9°電角度。
用原動機以1500轉/分的轉速帶動該發電機轉動，交流繞組輸出交流電流，直流繞組經六相整流後可輸出直流電流，發電機負載後出現電樞反應，轉子磁勢為f0，電樞直軸磁勢fad，電樞交軸磁勢faq。一般說來，電樞電流產生的直軸電樞反應是去磁性質的，而交軸電樞反應則是一邊去磁，一邊增磁。在後極尖處交軸磁勢是增磁性質的，在這個區域放置軟磁材料，這個區域的導磁率就會增加，從而提高交軸磁勢，達到更多增磁的目的。使發電機的輸出端電壓增加，減少電壓調整率。下表給出不同軟磁材料尺寸下電機的電壓調整率。位於磁極表面後極尖的軟磁體佔8°～10°電角度時電壓調整率最好。本發明直流繞組額定負載交流繞組通額定電流時不同功率因數下的電壓調整率(％)如圖2所示，本發明直流繞組空載，交流繞組額定電流時不同功率因數下的電壓調整率(％)如圖3所示。圖2、圖3中實線為帶軟磁材料，虛線為不帶軟磁材料時的負載功率因數對電壓的影響。軟磁材料尺寸為δ＝8°，實驗表明，使用了軟磁材料以後，電機的電壓調整率明顯改善，該機的運行效率較同型號普通電勵磁電機提高9個百分點。
權利要求
1.一種交直流永磁同步發電機，永磁電機定子上帶有三套三相繞組，一套繞組用於提供交流電力，其餘的兩套繞組相位互差30度電角度，接整流器為直流負載供電，其特徵在於電機槽內繞組分為兩層，一層為交流繞組，一層為直流繞組，各個三相繞組間電絕緣，交直流繞組均採用單層繞組結構形式，交流繞組採用短距，直流繞組採用整距。
2.一種交直流永磁同步發電機，其特徵在於電機的轉子為表面複合磁極式結構，磁極由銣鐵硼永磁材料和一軟磁材料構成，轉子外包一層無緯玻璃絲帶固定，一極永磁磁極佔144°電角度，位於磁極表面後極尖的軟磁體佔8°～10°電角度。
3.一種交直流永磁同步發電機，其特徵在於轉子外包一層無緯玻璃絲帶。
全文摘要
本發明交直流永磁發電機定子上帶有三套三相繞組，一套繞組用於提供交流電力，其餘的兩套繞組相位互差30度電角度，接整流器為直流負載供電，電機的轉子為表面複合磁極式結構，磁極由銣鐵硼永磁材料和一軟磁材料構成，轉子外包一層無緯玻璃絲帶固定，一極永磁磁極佔144°電角度，位於磁極表面後極尖的軟磁體佔9°電角度。本發明的交直流永磁同步發電機即具有較高的效率又具有較好的外特性。
文檔編號H02K1/27GK1835354SQ20061004336
公開日2006年9月20日 申請日期2006年3月30日 優先權日2006年3月30日
發明者孫雨萍, 馬傳霞 申請人:山東大學