變極勵磁直流發電機的製作方法

2023-12-02 08:29:51 5

專利名稱：變極勵磁直流發電機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種直流發電機，特別是一種變極勵磁直流發電機。
現有自勵直流發電機工作原理是以電樞旋轉切割定子異性主磁極在電樞中感生交流電，借換向器和電刷以實現外電路的直流電和本機勵磁以及與電樞繞組中交流電之間相互轉換。中國專利CN85103867號公開了一種與現有自勵直流發電機工作原理截然不同的圓環自勵直流發電機，該裝置具有獨特之處一是無換向器，二是改變了傳統的直流發電機結構常規。由於該裝置沒有換向器和電刷，因而提高了直流發電機的工作性能，同時也達到了大幅度降低造價的目的。但是由於該裝置改變了傳統直流發電機結構常規，其勵磁機轉子和直流發電機定子鐵芯是封閉的圓環，繞線方法是在圓環定子鐵芯上由內孔向外徑螺旋式繞線，因此繞線慢且不方便，而且該發電機由不同數量圓環定子和轉子相間依次排列的，這種結構不利於裝配和維修。
本實用新型的目的在於改變現有自勵直流發電機和圓環自勵直流發電機工作原理，在不改變傳統電機常規結構的情況下，消除換向器和電刷，建立變極勵磁直流發電機，進而，提高發電機的工作性能，降低成本。
本實用新型的目的是這樣實現的本實用新型包括組合在一起的交流勵磁機(2)和直流發電機(1)，所述交流勵磁機(2)和直流發電機(1)通過一個轉軸(3)連結其轉子，用機座(13)組成整機，所述交流勵磁機(2)定子由定子鐵芯(7)與勵磁繞組(6)構成，也可採用永磁鐵，其特殊之處在於原動機帶動下作機械運動的交流勵磁機轉子的繞組(5)產生一定頻率的交流電供發電機轉子繞組(10)交流勵磁用，發電機的定子繞組(8)輸出直流電。
圖1是本實用新型的原理圖。
圖2是本實用新型交流勵磁機轉子旋轉至上半周交流勵磁機磁場方向和電流方向的截面圖。
圖3是本實用新型直流發電機轉子旋轉至上半周直流發電機磁場方向和電流方向的截面圖。
圖4是本實用新型交流勵磁機轉子旋轉至下半周交流勵磁機磁場方向和電流方向的截面圖。
圖5是本實用新型直流發電機轉子旋轉至下半周直流發電機磁場方向和電流方向的截面圖。
在圖1中，當原動機拖動本實用新型交流勵磁機和直流發電機兩轉子按逆時針方向旋轉時，勵磁機轉子繞組abcd和發電機勵磁繞組a』b』c』d』將發生同步旋轉，ab邊在N極側，cd邊在S極側，根據右手定則，感生電流方向從a→b→c→d，如圖2所示；這時，電流流入發電機勵磁繞組a』b』c』d』中產生方向從左向右的磁場，如圖3所示；當轉子轉到下半周相應時刻時，cd邊轉到N極側，ab邊轉到S極側，因a』b』c』d』與abcd是同步旋轉，c』d』邊和a』b』邊均作相應轉動，根據右手定則，abcd中感生電流方向從d→c→b→a，如圖4所示；該電流在a』b』c』d』中感生磁場方向也是從右向左，如圖5所示。顯然，轉子從上半周轉到下半周，勵磁機轉子繞組和直流發電機的勵磁繞組中電流變化一次，直流發電機勵磁極性也隨之變化一次，這樣雖然轉子不停地旋轉，勵磁極性隨轉子轉動同步變換，使旋轉磁場切割電樞同一有效邊的方向保持不變，因此在直流發電機定子繞組EFGH中輸出的是方向不變的直流電。
本實用新型由於改變了傳統直流發電機工作原理，消除了換向器和電刷，這使得本實用新型具有製造工藝簡單，生產周期短，造價低以及維修方便等優點，本實用新型特別適宜製造大型直流發電機。同時，由於本實用新型不同於圓環自勵直流發電機的工作原理，這使得它保留了傳統電機的結構常規，其繞組裝配比圓環自勵直流發電機更為方便，並且電機利用率高，更適合於新機設計和老機改造。
圖6是本實用新型實施例勵磁機定子鐵芯截面圖。
圖7是本實用新型實施例勵磁機轉子鐵芯截面圖。
圖8是本實用新型實施例直流發電機定子鐵芯截面圖。
圖9是本實用新型實施例直流發電機轉子鐵芯截面圖。
圖10是本實用新型實施例勵磁機部分繞線圖。
圖11是本實用新型實施例直流發電機部分繞線圖。
圖12是本實用新型實施例直流發電機定子電樞展開圖。
圖13是本實用新型實施例局部剖視圖。
圖14是本實用新型實施例A－A截面局部剖視圖。
圖15是本實用新型實施例B－B截面局部剖視圖。
以下結合
本實用新型的實施例。
實施例本實用新型包括組合在一起的交流勵磁機(2)和直流發電機(1)，所述交流勵磁機(2)和直流發電機(1)通過一個轉軸(3)連結其轉子，用機座(13)組成整機，所述交流勵磁機(2)定子由定子鐵芯(7)與勵磁繞組(6)構成，定子鐵芯(7)由衝剪成的矽鋼片疊壓鉚合，其截面圖如圖6所示，勵磁繞組(6)的繞線方法和現有直流發電機主磁極勵磁繞組繞線方法相同；勵磁機(2)轉子由轉子鐵芯(4)和電樞繞組(5)構成，轉子鐵芯(4)由衝剪成齒和槽均勻分布的矽鋼片疊壓鉚合，其截面圖如圖7所示，轉子電樞繞組嵌線方法與現有同步交流勵磁機轉子繞組嵌線方法相同；直流發電機(1)部分定子由定子鐵芯(9)和電樞繞組(8)組成，定子鐵芯(9)由內圓上衝有均勻分布槽口的矽鋼片疊壓鉚合而成，其截面圖如圖8所示；直流發電機(1)部分轉子由轉子鐵芯(11)和勵磁繞組(10)組成，轉子鐵芯(11)由衝剪成均勻分布凸極的矽鋼片疊壓鉚合，其截面圖如圖9所示；直流發電機(1)部分定子繞組(8)以及轉子繞組(11)的嵌線方法與現有同步交流發電機相應繞組嵌線方法相同，勵磁機(2)勵磁繞組(6)和直流發電機(1)電樞繞組(8)引線通過接線盒(12)與外電路連結。
本實用新型是一種四極直流發電機2P＝4(極)，勵磁機轉子槽數等於極對數的整數倍，即槽數Zm＝2Pm＝16(槽)(m＝1，2，3……)，電樞繞組相數m＝ (Zm)/(2P) ＝ 16/4 ＝4(相)；直流發電機轉子極數ZP＝Zm＝2Pm＝16(極)，定子鐵芯槽數為Z＝36(槽)，定子電樞繞組極距L＝ (Z)/(2P) ＝ 36/4 ＝9(槽)。節距y＝L＝9(槽)。
勵磁機部分繞組連結如圖10所示，直流發電機部分繞組連結如圖11所示。勵磁機電樞繞組分4相，直流發電機勵磁繞組也相應分4組，勵磁機電樞各相繞組以及直流發電機各組繞組繞法要一致，只是相鄰繞組相差φ＝ (2×360°)/(m) ＝ (2×360°)/4 ＝180°電角度；然後，將勵磁機每相電樞繞組線頭和直流發電機的勵磁繞組線頭以及它們的線尾和線尾依次按順序連結起來，如圖10、圖11所示將圖10中的線頭a1、a2、a3、a4分別沿軸引線與圖11中的a1』、a2』、a3』、a4』連結，將圖10中線尾X1、X2、X3、X4分別沿軸引線與圖11中線尾X1』、X2』、X3』、X4』連結，直流發電機定子電樞繞組連結如圖12所示，改變直流發電機定子三組電樞繞組連結方式，即通過改變上述三組電樞繞組的串、並聯關係可調節直流發電機輸出的電壓和電流。為使本實用新型直流發電機轉子旋轉磁場切割定子電樞繞組中感生電流達到最大，那麼當勵磁機每相電樞繞組中感生電流最大時，直流發電機所對應的那組勵磁極正好切割定子電樞繞組中每一極距中心的繞組元件，這樣在安裝時a1X1這相繞組四個槽與直流發電機a1』X1』這組繞組的四個極對準，再將勵磁機四個主磁極的中心線分別和直流發電機定子第5槽、第14槽、第23槽以及第32槽對準，如圖10、圖11所示。
上述實施例為一種四極變極勵磁直流發電機，其直流發電機部分轉子是採用凸極式的，還可採用隱極式的。此外還可以採用變換交流勵磁機和直流發電機的極對數來製成不同功率的變極勵磁直流發電機，設計方法與上述方法類似。
權利要求1.一種變極勵磁直流發電機，包括組合在一起的交流勵磁機(2)和直流發電機(1)，所述交流勵磁機(2)和直流發電機(1)通過一個轉軸(3)連結其轉子，用機座(13)組成整機，所述交流勵磁機定子由定子鐵芯(7)與勵磁繞組(6)構成，也可採用永磁鐵，其特徵在於在原動機帶動下作機械運動的交流勵磁機轉子的繞組(5)產生一定頻率的交流電供發電機轉子繞組(10)交流勵磁用，發電機的定子繞組(8)輸出直流電。
2.如權利要求1所述的變極勵磁直流發電機，其特徵在於可以採用變換交流勵磁機和直流發電機的極對數來製成不同功率的自勵直流發電機。
專利摘要一種變極勵磁直流發電機涉及一種直流發電機，它包括組合在一起的交流勵磁機和直流發電機，其特徵在於在原動機拖動下作機械運動的交流勵磁機轉子繞組產生一定頻率的交流電供發電機轉子繞組交流勵磁用，發電機定子繞組輸出直流電。本實用新型由於改變了傳統直流發電機的工作原理，因而，在不改變傳統電機常規結構的情況下，消除換向器和電刷，進而，提高發電機的工作性能，降低成本。本實用新型適用於廣泛的直流電源方面。
文檔編號H02K16/00GK2042254SQ8820750
公開日1989年8月2日 申請日期1988年6月21日 優先權日1988年6月21日
發明者付光永 申請人:付光永