大功率諧波勵磁發電機的製作方法
2024-03-05 10:01:15 2
專利名稱：大功率諧波勵磁發電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及發電機，具體為一種大功率諧波勵磁發電機。
背景技術：
諧波勵磁發電機以其良好的相復勵功能做為自勵恆壓電源廣泛應用於電 站、移動電源、軍用冷藏車等領域，但多以小型功率等級為主。目前，礦用領
域的130t、 154t、 170t等大型電傳動自卸車用諧波勵磁發電機主要依賴進口。 現有的諧波勵磁發電機主繞組包括兩套繞組，兩套繞組採用雙層波繞組並且分 別呈星形連接，這兩套繞組發出的電壓大小相等，相位差30°電角度，具有相 同大小的電流，即六相雙星移30。電角度。現有的諧波勵磁發電機的兩套主繞 組的合成節距和第一節距都為整距，即合成節距和第一節距分別為2 t和t ( t 為以槽數計算的極距)。三次諧波繞組為等匝單層波繞組，其節距為主繞組的 1/3，這種諧波勵磁發電機發出的電壓波形畸變率較大，尤其是三次諧波繞組， 波形畸變率可高達39%(試驗數據)，不利於整流控制，同時影響電機效率。
發明內容
本發明為了解決現有諧波勵磁發電機的三次諧波繞組以及主繞組的電壓 波形畸變率較高的問題，提供一種大功率諧波勵磁發電機。
本發明是採用如下技術方案實現的大功率諧波勵磁發電機，包括定子、 嵌於定子槽內的主繞組和三次諧波繞組，定子槽數96，極數8，主繞組為雙層 波繞組，三次諧波繞組為不等匝的單層同心式繞組，即在三次諧波繞組的每一 極對下的8個槽內(三次諧波磁場極數為基波的3倍，則三次諧波磁場極距 t 3=96/8X3=4)，第三槽和第七槽內導體根數為零，第一槽和第五槽內嵌有單層同心線圈，第二槽和第四槽內嵌有與第一槽和第五槽內的單層同心線圈串聯 的單層同心線圈，第六槽和第八槽內嵌有與第一槽和第五槽內的單層同心線圈 串聯的單層同心線圈，第二槽和第四槽內的單層同心線圈與第六槽和第八槽內 的單層同心線圈的匝數相同，第一槽和第五槽內的單層同心線圈的匝數與第二
槽和第四槽、第六槽和第八槽內的單層同心線圈的匝數比為1: 0.707(W/2)並 進行四捨五入取整(即四捨五入取整數)。
進一步地，為了降低主繞組的輸出電壓波形畸變率，主繞組的第一節距為 10槽(即短節距5/6 t )，合成節距為整距。主繞組為兩套雙星形繞組，這兩 套繞組相差30°電角度，這種主繞組結構對於帶整流負載的同步發電機有突出 優點。
本發明所述的大功率諧波勵磁發電機的三次諧波繞組設計為特殊的單層 同心式繞組，具有不等匝設計，其導體數按正弦規律排列，即在繞組中心線處， 導體根數為零，距離繞組中心線90。電角度處，導體根數最大。其優點是電壓 品質較好，具有較小的波形畸變率，三次諧波繞組波形畸變率可降低到15%(試 驗數據)。主繞組採用短距波繞組較整距波繞組，可降低波形畸變率4.8% (試 驗數據)。本發明所述的大功率諧波勵磁發電機適用於礦用電傳動自卸車上， 做為自卸車的主電源。該電機也可做為發電機應用於鐵路、電站、工礦等其它 領域。
圖1為本發明所述的大功率諧波勵磁發電機的主繞組接線原理圖2為本發明所述的大功率諧波勵磁發電機的三次諧波繞組接線原理具體實施例方式
大功率諧波勵磁發電機，包括定子、嵌於定子槽內的主繞組和三次諧波繞 組，定子槽數96，極數8，主繞組為雙層波繞組，三次諧波繞組為不等匝的單層同心式繞組，即在三次諧波繞組的每一極對下的8個槽內(三次諧波磁場極 數為基波的3倍，則三次諧波磁場極距i 3=96/8X3=4槽，極對為8槽)，第 三槽和第七槽內導體根數為零，第一槽和第五槽內嵌有單層同心線圈，第二槽 和第四槽內嵌有與第一槽和第五槽內的單層同心線圈串聯的單層同心線圈，第 六槽和第八槽內嵌有與第一槽和第五槽內的單層同心線圈串聯的單層同心線 圈，第二槽和第四槽內的單層同心線圈與第六槽和第八槽內的單層同心線圈的 匝數相同，並且第一槽和第五槽內的單層同心線圈的匝數與第二槽和第四槽、 第六槽和第八槽內的單層同心線圈的匝數比為1: 0.707(V5/2)並進行四捨五入 取整(即四捨五入取整數)。主繞組的第一節距為IO槽(即短節距)，合成節距 為整距。
具體實施時，與現有產品一樣，該大功率諧波勵磁發電機的主繞組包括兩 套繞組，兩套繞組相位差30。電角度，兩套繞組採用波繞組並且分別呈星形連 接，這兩套繞組發出的電壓大小相等，具有相同大小的電流(即兩套繞組的匝 數、導線等相同)。其區別在於該大功率諧波勵磁發電機的兩套主繞組的第一 節距為IO槽(即短節距)，合成節距為整距，而現有產品的第一節距和合成節 距都為整距。
結合附圖進一步描述如下定子槽數96,極數8，三相繞組，主繞組為雙 層波繞組，分別輸出1U、 IV、 1W、 1N和2U、 2V、 2W、 2N兩套獨立的繞組， 這兩套繞組具有大小相等的電壓，但相位相差30°電角度，繞組節距為10， 短距結構，可削弱5、 7次諧波。主繞組接線原理圖見圖l。 以U相為例，具體接線如下
1U:將N極下的線圈(線圈編號以上層邊為準)11、 35、 59、 83、 10、 34、 58、 82連接起來，與S極下的線圈94、 70、 46、 22、 95、 71、 47、 23
串聯起來成為一相。
52U:將N極下的線圈(線圈編號以上層邊為準)81、 9、 33、 57、 80、 8、 32、 56、連接起來，與S極下的線圈68、 44、 20、 92、 69、 45、 21、 93
串聯起來成為一相。
三次諧波繞組，設計為不等匝的單層同心式繞組。如圖2諧波繞組接線原 理圖所示三次諧波磁場極數為基波的3倍，則三次諧波磁場極距t 3=4。本具體實施方式
中，2 9槽為一個極對下的一個線圈組，同心式線圈外圈(前述 的第一槽和第五槽內的單層同心式線圈)匝數與內圈(即前述的第二槽和第四 槽、第六槽和第八槽內的單層同心線圈)匝數比為1: 0.707並進行四捨五入取 整，從圖2看，即2 6線圈與3 5線圈、7 9線圈的匝數比為1: 0.707並 進行四捨五入取整。本具體實施方式
中，2 6線圈(即前述的第一槽和第五槽 內的單層同心式線圈)繞四距，3 5線圈(即前述的第二槽和第四槽內的單層 同心線圈)和7 9線圈(即前述的第六槽和第八槽內的單層同心線圈)的匝 數為4X0.707=2.828，四捨五入齊整後為三匝，3號槽和8號槽內沒有導體。 三次諧波繞組每一極對下的線圈相互串聯形成一個線圈組，十二個線圈組(十 二個極對)都按此規律排列、連接。根據勵磁電壓、電流的需要，三次諧波繞 組的十二個線圈組可連接成不同數量的並聯支路，本具體實施方式
中，三次諧 波繞組形成了四個並聯支路，即將十二個線圈組每三個串聯再相互並聯。
權利要求
1、一種大功率諧波勵磁發電機，包括定子、嵌於定子槽內的主繞組和三次諧波繞組，定子槽數96，極數8，主繞組為雙層波繞組，其特徵為三次諧波繞組為不等匝的單層同心式繞組，即在三次諧波繞組的每一極對下的8個槽內，第三槽和第七槽內導體根數為零，第一槽和第五槽內嵌有單層同心線圈，第二槽和第四槽內嵌有與第一槽和第五槽內的單層同心線圈串聯的單層同心線圈，第六槽和第八槽內嵌有與第一槽和第五槽內的單層同心線圈串聯的單層同心線圈，第二槽和第四槽內的單層同心線圈與第六槽和第八槽內的單層同心線圈的匝數相同，第一槽和第五槽內的單層同心線圈的匝數與第二槽和第四槽、第六槽和第八槽內的單層同心線圈的匝數比為1∶0.707並進行四捨五入取整。
2、 根據權利要求1所述的大功率諧波勵磁發電機，其特徵為主繞組的第一節距為10槽，合成節距為整距。
3、 根據權利要求1或2所述的大功率諧波勵磁發電機，其特徵為第一槽和第五槽內的單層同心線圈的匝數為四匝，第二槽和第四槽、第六槽和第八 槽內的單層同心線圈的匝數為三匝。
全文摘要
本發明涉及發電機，具體為一種大功率諧波勵磁發電機。解決現有諧波勵磁發電機的三次諧波繞組以及主繞組的電壓波形畸變率較高的問題。包括定子、嵌於定子槽內的主繞組和三次諧波繞組，主繞組為雙層波繞組，三次諧波繞組為不等匝的單層同心式繞組，即在三次諧波繞組的每一極對下的8個槽內，第三槽和第七槽內導體根數為零，第一槽和第五槽內的單層同心線圈的匝數與第二槽和第四槽、第六槽和第八槽內的單層同心線圈的匝數比為1∶0.707並進行四捨五入取整。主繞組採用短距繞組。本發明三次諧波繞組波形畸變率可降低到15％。主繞組可降低波形畸變率4.8％。本發明適用於礦用電傳動自卸車上，也可做為發電機應用於鐵路、電站、工礦等其它領域。
文檔編號H02K3/12GK101662176SQ20091007562
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月30日 優先權日2009年9月30日
發明者張廣興, 李彩霞, 秦轉麗, 雷平振 申請人:永濟新時速電機電器有限責任公司