專利名稱：無刷交流勵磁變速同頻發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電機，尤其是一種無刷交流勵磁變速同頻發(fā)電機。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電機、水力發(fā)電機等大功率低速多極發(fā)電機為了達(dá)到并網(wǎng) 發(fā)電的要求，需要在不同轉(zhuǎn)速的情況下輸出的電壓頻率保持與電網(wǎng)頻 率一致，現(xiàn)在直驅(qū)型發(fā)電機多數(shù)采用變頻的方式進行電子調(diào)整輸出頻 率，由于逆變器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高，成本高，已成為風(fēng)力、水力發(fā) 電機并網(wǎng)發(fā)電的一大障礙。另外，普通的交流勵磁發(fā)電機都帶有電刷， 摩擦零件的存在，使發(fā)電機的維護和運行成本大幅度提高，使用壽命 縮短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可直接并網(wǎng)且無需大功率變 頻裝置的無刷交流勵磁變速同頻發(fā)電機，能夠跟隨電網(wǎng)電壓的變化， 自動調(diào)整勵磁電壓的幅度和頻率，達(dá)到高質(zhì)量發(fā)電的目的。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案
本發(fā)明所述的無刷交流勵磁變速同頻發(fā)電機包括主軸、固定安裝 在主軸上的發(fā)電機轉(zhuǎn)子，以及環(huán)繞設(shè)置在發(fā)電機轉(zhuǎn)子周圍的發(fā)電機定 子，發(fā)電機轉(zhuǎn)子上安裝有發(fā)電機勵磁線圈，發(fā)電機定子上安裝有發(fā)電 機電樞線圈，發(fā)電機定子通過軸承安裝在主軸上，發(fā)電機轉(zhuǎn)子固定安 裝在主軸上，其特征在于
在主軸上還安裝有勵磁機構(gòu)，
所述的勵磁機構(gòu)包括與發(fā)電機轉(zhuǎn)子同軸安裝的二級勵磁機、同步 勵磁電動機以及兩個一級勵磁機，二級勵磁機包括成磁隙配合的二級 電樞繞組和二級勵磁轉(zhuǎn)子， 一級勵磁機包括成磁隙配合的一級電樞繞 組和一級勵磁轉(zhuǎn)子，同步勵磁電動機包括成磁隙配合的電動機轉(zhuǎn)子和 電動機電樞線圈；二級電樞繞組固定安裝在圓筒狀的二級電樞支架的內(nèi)壁上，二級電樞支架固定套裝在主軸上，二級勵磁轉(zhuǎn)子上安裝有二 級勵磁線圈，二級勵磁轉(zhuǎn)子固定安裝在軸套上，軸套通過軸承套裝在 主軸上；軸套上同時還固定安裝有電動機轉(zhuǎn)子以及一級電樞繞組支 架， 一級電樞繞組固定安裝在一級電樞繞組支架的內(nèi)側(cè)， 一級勵磁轉(zhuǎn) 子并列固定安裝在端蓋的內(nèi)側(cè)， 一級勵磁轉(zhuǎn)子上安裝有一級勵磁線 圈，端蓋以及電動機電樞線圈與發(fā)電機定子固定連接；
發(fā)電機電樞線圈通過并網(wǎng)開關(guān)與電網(wǎng)連接，二級電樞繞組通過導(dǎo) 線與發(fā)電機勵磁線圈電連接，兩個一級電樞繞組分別通過整流電路連 接到電動機轉(zhuǎn)子中的電動機勵磁線圈和二級勵磁轉(zhuǎn)子中的二級勵磁 線圈，電動機電樞線圈通過電動機控制開關(guān)與電網(wǎng)連接， 一級勵磁轉(zhuǎn) 子中的一級勵磁線圈分別與兩個可調(diào)壓直流勵磁電源連接。
將發(fā)電機定子的圓周平均分成兩個以上的定子扇區(qū)組，各定子扇 區(qū)組中帶有數(shù)量相等、均勻分布的發(fā)電機電樞線圈槽，任意兩相臨發(fā) 電機電樞線圈槽之間齒的寬度相同，每一定子扇區(qū)組的發(fā)電機電樞線 圈槽中設(shè)置有三相發(fā)電機電樞線圈，各相發(fā)電機電樞線圈分別占有相 同面積的扇區(qū)；與發(fā)電機定子相對應(yīng)的發(fā)電機轉(zhuǎn)子的圓周上平均分成 兩個以上的轉(zhuǎn)子扇區(qū)組，轉(zhuǎn)子扇區(qū)組的數(shù)量與定子扇區(qū)組的數(shù)量相 同，各轉(zhuǎn)子扇區(qū)組中帶有數(shù)量相等、均勻分布的發(fā)電機勵磁線圈槽， 發(fā)電機勵磁線圈槽中采用三相疊繞方式設(shè)置有發(fā)電機勵磁線圈；每一 個轉(zhuǎn)子扇區(qū)組中的發(fā)電機勵磁線圈產(chǎn)生的磁極的數(shù)量與對應(yīng)的一個 定子扇區(qū)組中發(fā)電機電樞線圈產(chǎn)生的磁極的數(shù)量相比較相差兩個。
將一級電樞繞組支架的圓周平均分成兩個以上的一級勵磁機扇
區(qū)組，各一級勵磁機扇區(qū)組中帶有數(shù)量相等、均勻分布的一級勵磁機
電樞線圈槽，任意兩相臨一級勵磁機電樞線圈槽之間齒的寬度相同，
每一組一級勵磁機電樞線圈槽中設(shè)置有多相一級電樞繞組，各相一級
電樞繞組分別占有相同面積的扇區(qū)；與一級勵磁機扇區(qū)組相對應(yīng)的一
級勵磁轉(zhuǎn)子的圓周上平均分成兩個以上的一級勵磁轉(zhuǎn)子扇區(qū)組， 一級
勵磁機機扇區(qū)組的數(shù)量與一級勵磁機轉(zhuǎn)子扇區(qū)組的數(shù)量相同，各一級
勵磁機轉(zhuǎn)子扇區(qū)組中帶有數(shù)量相等、均勻分布的一級勵磁磁極；每一
個一級勵磁機扇區(qū)組中的一級電樞繞組產(chǎn)生的磁極的數(shù)量與對應(yīng)的
一個一級勵磁機轉(zhuǎn)子扇區(qū)組中的一級勵磁磁極的數(shù)量相比較相差兩 水所述的一級勵磁轉(zhuǎn)子、二級勵磁轉(zhuǎn)子和電動機轉(zhuǎn)子均采用爪極式 復(fù)合勵磁轉(zhuǎn)子，所述的爪極式復(fù)合勵磁轉(zhuǎn)子包括相對設(shè)置的兩片爪極 板，兩片爪極板之間固定安裝有永磁體和勵磁鐵芯，勵磁鐵芯上纏繞 勵磁線圈；爪極板為圓盤狀，其邊緣部分沿圓周均勻分布多個齒狀的 爪極，該爪極即為磁極，兩片爪極板以爪極交錯排列的形式相對平行 設(shè)置，相臨兩個帶有不同磁性的爪極構(gòu)成一個磁極對； 一級勵磁轉(zhuǎn)子 通過連接套固定連接在端蓋的內(nèi)側(cè)，二級勵磁轉(zhuǎn)子和電動機轉(zhuǎn)子通過 連接套固定安裝在軸套上。采用上述技術(shù)方案以后，本發(fā)明具有如下 優(yōu)點
1、 去掉了電刷等易損摩擦零件，運行和維護費用大幅度降低；
2、 發(fā)電機在轉(zhuǎn)速變化時，能保持輸出電壓頻率始終與電網(wǎng)頻率 相同，減少并網(wǎng)自動控制裝置；
3、 采用多相整流可為勵磁線圈提供高質(zhì)量的勵磁電流，進而提 高二次勵磁機輸出電能質(zhì)量和電動機的穩(wěn)定性。
4、 使多極低速發(fā)電機能直接消除高次諧波，滿足直接并網(wǎng)發(fā)電 要求。
5、 當(dāng)用于風(fēng)力發(fā)電時，能省去變頻裝置和增速裝置，可靠性大 大提高，成本卻大幅下降。


圖1是本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1的M部分放大圖3是圖1的A-A剖視圖4是圖1的B-B剖視圖5是爪極板的展開結(jié)構(gòu)示意圖6是本發(fā)明一個實施例的電路圖7是發(fā)電機輸出電壓的向量圖8是一級電樞繞組的展開結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本實施例各附圖采用類似剖面圖的表達(dá)形式，但為了清楚表示各 部分的結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系，未畫出剖面線。
如圖1—圖3所示，本發(fā)明所述的無刷交流勵磁變速同頻發(fā)電機 包括主軸l、固定安裝在主軸1上的發(fā)電機轉(zhuǎn)子2，以及環(huán)繞設(shè)置在發(fā)電機轉(zhuǎn)子2周圍的發(fā)電機定子3，發(fā)電機轉(zhuǎn)子2上安裝有發(fā)電機勵 磁線圈21，發(fā)電機定子3上安裝有發(fā)電機電樞線圈31，發(fā)電機定子 3通過軸承安裝在主軸1上，發(fā)電機轉(zhuǎn)子2固定安裝在主軸1上。
該發(fā)電機的定子磁極的數(shù)量與轉(zhuǎn)子磁極的數(shù)量不相等。具體做法 是將發(fā)電機定子3的圓周平均分成兩個以上的定子扇區(qū)組，各定子 扇區(qū)組中帶有數(shù)量相等、均勻分布的發(fā)電機電樞線圈槽8，任意兩相 臨發(fā)電機電樞線圈槽8之間齒的寬度相同，每一定子扇區(qū)組的發(fā)電機 電樞線圈槽8中設(shè)置有三相發(fā)電機電樞線圈31，各相發(fā)電機電樞線 圈31分別占有相同面積的扇區(qū)。
本實施例采用兩組定子扇區(qū)組，每組定子扇區(qū)組均為180度的扇 區(qū)，每一定子扇區(qū)組中均勻分布18個大小相等的發(fā)電機電樞線圈槽 8，三相發(fā)電機電樞線圈31各占連續(xù)的6個線圈槽，如圖3所示。當(dāng) 然，定子扇區(qū)組與發(fā)電機電樞線圈槽8的數(shù)量可以根據(jù)需要設(shè)定，每 個定子扇區(qū)組中發(fā)電機電樞線圈槽8的數(shù)量為3的整數(shù)倍，且大于等 于6槽。定子扇區(qū)組的數(shù)量在2個以上的時候，主軸3所受的徑向的 磁力相互抵消，有利于減小發(fā)電機工作時的震動，降低噪音，延長主 軸1的使用壽命。發(fā)電機電樞線圈槽8的數(shù)量以及發(fā)電機電樞線圈 31的繞制方式為公知技術(shù)，在此不再詳述。
與發(fā)電機定子3相對應(yīng)的發(fā)電機轉(zhuǎn)子2的圓周上平均分成兩個以 上的轉(zhuǎn)子扇區(qū)組，轉(zhuǎn)子扇區(qū)組的數(shù)量與定子扇區(qū)組的數(shù)量相同，各轉(zhuǎn) 子扇區(qū)組中帶有數(shù)量相等、均勻分布的發(fā)電機勵磁線圈槽9，發(fā)電機 勵磁線圈槽9中采用三相疊繞方式設(shè)置有發(fā)電機勵磁線圈21;每一 個轉(zhuǎn)子扇區(qū)組中的發(fā)電機勵磁線圈21產(chǎn)生的磁極的數(shù)量與對應(yīng)的一 個定子扇區(qū)組中發(fā)電機電樞線圈31產(chǎn)生的磁極的數(shù)量相比較相差兩
個o
在本實施例中，當(dāng)每一個定子扇區(qū)組中發(fā)電機電樞線圈槽8的數(shù) 量是18個的時候，發(fā)電機電樞線圈31采用集中繞組，對應(yīng)的轉(zhuǎn)子扇 區(qū)組中磁極的數(shù)量就是20個，當(dāng)然磁極的數(shù)量也可以是16個。
在本實施例的發(fā)電機中，由于每一個轉(zhuǎn)子扇區(qū)組中的發(fā)電機勵磁 線圈21產(chǎn)生的磁極的數(shù)量與對應(yīng)的一個定子扇區(qū)組中發(fā)電機電樞線 圈31產(chǎn)生的磁極的數(shù)量相比較多兩個，使磁相角增加360度，各相 發(fā)電機電樞線圈31產(chǎn)生的電動勢相互形成120度的相角差，正好符合三相交流電的要求。由于發(fā)電機勵磁線圈21產(chǎn)生的磁極的數(shù)量與 發(fā)電機電樞線圈槽8的數(shù)量不相等，各發(fā)電機電樞線圈31中產(chǎn)生的 電勢的相角就會依次發(fā)生偏移，并且這種相角的偏差逐個累加。在本 實施例中相臨的發(fā)電機電樞線圈槽8具有120/6=20度的相位差，發(fā) 電機電樞線圈31每一相占有6個線圈槽，相位差累積后，合成相角 為(6-1) *20/2=50度，如附圖7所示，圖中AH、 BH、 CH分別為A、 B、 C三相疊加的合成電動勢相量，EA1、 EA2、 EA3、 EA4、 EA5、 EA6分別為A相的6個發(fā)電機電樞線圈槽8中產(chǎn)生的電動勢。由于 每相合成電動勢是由不同相角的電動勢疊加而成，不同相角的電勢疊 加以后產(chǎn)生的諧波電壓含量會大幅度減小，有利于直接并網(wǎng)發(fā)電。
磁極的數(shù)量比發(fā)電機電樞線圈槽8的數(shù)量少兩個的情況下，其工 作原理同上。
在主軸1上還安裝有勵磁機構(gòu)，所述的勵磁機構(gòu)包括與發(fā)電機轉(zhuǎn) 子2同軸安裝的二級勵磁機、同步勵磁電動機以及兩個一級勵磁機。
二級勵磁機包括成磁隙配合的二級電樞繞組91和二級勵磁轉(zhuǎn)子 93。二級電樞繞組91固定安裝在圓筒狀的二級電樞支架92的內(nèi)壁上， 二級電樞支架92固定安裝在主軸1上，二級勵磁轉(zhuǎn)子93上安裝有二 級勵磁線圈931， 二級勵磁轉(zhuǎn)子93固定安裝在軸套94上，軸套94 通過軸承套裝在主軸1上；
一級勵磁機包括成磁隙配合的一級電樞繞組81、 811和一級勵磁 轉(zhuǎn)子82、 821。 一級電樞繞組81、 811固定安裝在一級電樞繞組支架 89的內(nèi)側(cè)， 一級電樞繞組支架89固定安裝在軸套94上， 一級勵磁 轉(zhuǎn)子82、 821并列固定安裝在端蓋4的內(nèi)側(cè)，端蓋4以及電動機電樞 線圈96與發(fā)電機定子3固定連接。 一級勵磁轉(zhuǎn)子82、 821上安裝有 一級勵磁線圈822、 823。
同步勵磁電動機包括成磁隙配合的電動機轉(zhuǎn)子95和電動機電樞 線圈96;電動機電樞線圈96與發(fā)電機定子3固定連接，電動機轉(zhuǎn)子 95固定安裝在軸套94上，電動機轉(zhuǎn)子95上安裝有電動機勵磁線圈 卯。
如圖6所示，發(fā)電機電樞線圈31通過并網(wǎng)開關(guān)K1與電網(wǎng)連接， 二級電樞繞組91通過導(dǎo)線與發(fā)電機勵磁線圈21電連接，兩個一級電 樞繞組81、 811分別通過整流電路CD連接到二級勵磁線圈931和電動機勵磁線圈90，電動機電樞線圈96通過電動機控制開關(guān)K2與電 網(wǎng)連接， 一級勵磁轉(zhuǎn)子82、 821中的一級勵磁線圈822、 823分別與 兩個可調(diào)壓直流勵磁電源連接。如圖2、圖4所示， 一級勵磁機具有與發(fā)電機類似的結(jié)構(gòu)，即定 子磁極的數(shù)量與轉(zhuǎn)子磁極的數(shù)量不相等，兩者之間相差兩個。具體說 是將一級電樞繞組支架89的圓周平均分成兩個以上的一級勵磁機扇 區(qū)組，各一級勵磁機扇區(qū)組中帶有數(shù)量相等、均勻分布的一級勵磁機 電樞線圈槽，任意兩相臨一級勵磁機電樞線圈槽之間齒的寬度相同， 每一組一級勵磁機電樞線圈槽中設(shè)置有多相一級電樞繞組81、 811， 各相一級電樞繞組81、 811分別占有相同面積的扇區(qū)；與一級勵磁機 扇區(qū)組相對應(yīng)的一級勵磁轉(zhuǎn)子82、 821的圓周上平均分成兩個以上的 一級勵磁轉(zhuǎn)子扇區(qū)組， 一級勵磁機機扇區(qū)組的數(shù)量與一級勵磁機轉(zhuǎn)子 扇區(qū)組的數(shù)量相同，各一級勵磁機轉(zhuǎn)子扇區(qū)組中帶有數(shù)量相等、均勻 分布的一級勵磁磁極；每一個一級勵磁機扇區(qū)組中的一級電樞繞組 81、 811產(chǎn)生的磁極的數(shù)量與對應(yīng)的一個一級勵磁機轉(zhuǎn)子扇區(qū)組中的 一級勵磁磁極的數(shù)量相比較相差兩個。本實施例中，每個一級勵磁機扇區(qū)組中的一級電樞繞組81共有 36個磁極，18極對，采用集中繞組法繞制，每極對為一個繞組，每 個繞組為一相，共18相，如圖8所示。 一級勵磁轉(zhuǎn)子扇區(qū)組一級勵 磁線圈822共有38個磁極，19極對， 一級勵磁線圈822比一級電樞 繞組81多360度電磁角。一級電樞繞組811、 一級勵磁線圈823的磁極數(shù)量以及排列方式 與上述相同。這樣產(chǎn)生的多相電動勢，相序排列對稱性好，經(jīng)多相橋式整流后 能大大降低脈動電流，減小濾波成本，提高發(fā)電機輸出電能質(zhì)量。如圖2、圖4所示，上述一級勵磁轉(zhuǎn)子82、 821、 二級勵磁轉(zhuǎn)子 93和電動機轉(zhuǎn)子95均采用爪極式復(fù)合勵磁轉(zhuǎn)子，所述的爪極式復(fù)合 勵磁轉(zhuǎn)子包括相對設(shè)置的兩片爪極板97，兩片爪極板97之間固定安 裝有永磁體95和勵磁鐵芯96，勵磁鐵芯96上纏繞勵磁線圈，兩片 爪極板97之間通過連接套固定；爪極板97為圓盤狀，其邊緣部分沿 圓周均勻分布多個齒狀的爪極99，該爪極99即為磁極，兩片爪極板 97以爪極99交錯排列的形式相對平行設(shè)置，如圖5所示，相臨兩個帶有不同磁性的爪極99構(gòu)成一個磁極對； 一級勵磁轉(zhuǎn)子82通過連接 套固定連接在端蓋4的內(nèi)側(cè)，二級勵磁轉(zhuǎn)子93和電動機轉(zhuǎn)子95通過 連接套固定安裝在軸套94上。當(dāng)然， 一級勵磁轉(zhuǎn)子82、 821、 二級勵磁轉(zhuǎn)子93和電動機轉(zhuǎn)子 95也可以采用普通的勵磁轉(zhuǎn)子。工作的時候，主軸1帶動固定連接在其上的發(fā)電機轉(zhuǎn)子2、 二級 電樞支架92、 二級電樞繞組91以一定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，即發(fā)電機轉(zhuǎn)子以 及二級勵磁發(fā)電機的二級電樞支架92、二級電樞繞組91的轉(zhuǎn)速相同， 而發(fā)電機定子3以及一級電樞繞組81、 811與主軸1之間因為有軸承 連接，并固定在底座上，是固定不動的。當(dāng)給同步電動機輸入電網(wǎng)頻 率電源的時候，電動機轉(zhuǎn)子82通過軸套94帶動二級勵磁轉(zhuǎn)子93和 一級電樞繞組81、 811以高于主軸1的轉(zhuǎn)速同步旋轉(zhuǎn)。此時，可調(diào)壓直流勵磁電源分別給一級勵磁轉(zhuǎn)子82、 821通以勵 磁電流，并與永磁體共同產(chǎn)生復(fù)合磁場作用在爪極板97上， 一級電 樞繞組81、 811在電動機轉(zhuǎn)子95的帶動下，以轉(zhuǎn)速N與電動機轉(zhuǎn)子 95同步旋轉(zhuǎn)，N=f*60/P， f為電網(wǎng)頻率，P為電動機極對數(shù)。使一級 勵磁轉(zhuǎn)子82、 821分別和一級電樞繞組81、 811之間形成相對旋轉(zhuǎn)運 動，并在一級電樞繞組81、 811上產(chǎn)生交流感應(yīng)電動勢，這個電動勢 經(jīng)多相整流后分別加到電動機轉(zhuǎn)子95和二級勵磁轉(zhuǎn)子93的勵磁線圈 上，使電動機轉(zhuǎn)子95和二級勵磁轉(zhuǎn)子93分別產(chǎn)生復(fù)合勵磁磁場。此時，二級電樞繞組91在主軸1的帶動下以低于二級勵磁轉(zhuǎn)子 93的速度旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為Nl。使得二級電樞繞組91和二級勵磁轉(zhuǎn)子 93產(chǎn)生的磁場發(fā)生相對運動，差速度為N-N1。這時，在二級電樞繞 組91上產(chǎn)生頻率為fl的三相交流電動勢，fl=Pl (N-Nl)/60，其中 Pl為二級勵磁轉(zhuǎn)子93的極對數(shù)。將該三相交流電動勢加到發(fā)電機勵 磁線圈21上，產(chǎn)生轉(zhuǎn)速為N2的旋轉(zhuǎn)磁場。N2=60*fl/P2， P2為發(fā)電 機轉(zhuǎn)子2的極對數(shù)。上述旋轉(zhuǎn)磁場在主軸1的帶動下以轉(zhuǎn)速N1旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生合成轉(zhuǎn)速 為N3的旋轉(zhuǎn)磁場，N3=N2+N1，并在發(fā)電機電樞線圈31上產(chǎn)生頻率 為f2的電動勢，f2=N3*P2/60。由于N3-N2+N1，所以f2=N2*P2/60+Nl*P2/60。又由于N2-6(^fl/P2，所以f2=fl+Nl*P2/60又由于fl-P" (N-N1) /60，所以f2=Pl《N腸N1) /60—Nl*P2/60= (PI* (N+N1* (P2-P1)) /60又由于N-6(^^P，所以f2=PPl/P+Nl* (P2-P1) /60 由上述公式可知，當(dāng)P2-P^P時，f2=f，所以只要二級勵磁機、同步勵磁電動機和發(fā)電機的極對數(shù)相同， 發(fā)電機輸出電動勢的頻率就與電網(wǎng)頻率始終相同，實現(xiàn)變速恒頻發(fā) 電。調(diào)節(jié)一級勵磁線圈822的輸入電壓，可改變電動機勵磁強度、調(diào) 節(jié)電動機功角，適應(yīng)發(fā)電機輸出功率變化時同頻發(fā)電的要求，調(diào)節(jié)一 級勵磁線圈823的輸入電壓，可改變二級勵磁機的勵磁強度，調(diào)節(jié)二 級電樞繞組91的輸出電壓，進而改變發(fā)電機的勵磁強度，達(dá)到可調(diào) 節(jié)發(fā)電機輸出無功功率的目的。
權(quán)利要求
1. 無刷交流勵磁變速同頻發(fā)電機，包括主軸(1)、固定安裝在主軸(1)上的發(fā)電機轉(zhuǎn)子(2)，以及環(huán)繞設(shè)置在發(fā)電機轉(zhuǎn)子(2)周圍的發(fā)電機定子(3)，發(fā)電機轉(zhuǎn)子(2)上安裝有發(fā)電機勵磁線圈(21)，發(fā)電機定子(3)上安裝有發(fā)電機電樞線圈(31)，發(fā)電機定子(3)通過軸承安裝在主軸(1)上，發(fā)電機轉(zhuǎn)子(2)固定安裝在主軸(1)上，其特征在于在主軸(1)上還安裝有勵磁機構(gòu)，所述的勵磁機構(gòu)包括與發(fā)電機轉(zhuǎn)子(2)同軸安裝的二級勵磁機、同步勵磁電動機以及兩個一級勵磁機，二級勵磁機包括成磁隙配合的二級電樞繞組(91)和二級勵磁轉(zhuǎn)子(93)，一級勵磁機包括成磁隙配合的一級電樞繞組(81、811)和一級勵磁轉(zhuǎn)子(82、821)，同步勵磁電動機包括成磁隙配合的電動機轉(zhuǎn)子(95)和電動機電樞線圈(96)；二級電樞繞組(91)固定安裝在圓筒狀的二級電樞支架(92)的內(nèi)壁上，二級電樞支架(92)固定套裝在主軸(1)上，二級勵磁轉(zhuǎn)子(93)上安裝有二級勵磁線圈(931)，二級勵磁轉(zhuǎn)子(93)固定安裝在軸套(94)上，軸套(94)通過軸承套裝在主軸(1)上；軸套(94)上同時還固定安裝有電動機轉(zhuǎn)子(95)以及一級電樞繞組支架(89)，一級電樞繞組(81、811)固定安裝在一級電樞繞組支架(89)的內(nèi)側(cè)，一級勵磁轉(zhuǎn)子(82、821)并列固定安裝在端蓋(4)的內(nèi)側(cè)，一級勵磁轉(zhuǎn)子(82、821)上安裝有一級勵磁線圈(822、823)，端蓋(4)以及電動機電樞線圈(96)與發(fā)電機定子(3)固定連接；發(fā)電機電樞線圈(31)通過并網(wǎng)開關(guān)(K1)與電網(wǎng)連接，二級電樞繞組(91)通過導(dǎo)線與發(fā)電機勵磁線圈(21)電連接，兩個一級電樞繞組(81、811)分別通過整流電路(CD)連接到電動機轉(zhuǎn)子(95)中的電動機勵磁線圈(90)和二級勵磁轉(zhuǎn)子(93)中的二級勵磁線圈(931)，電動機電樞線圈(96)通過電動機控制開關(guān)(K2)與電網(wǎng)連接，一級勵磁轉(zhuǎn)子(82、821)中的一級勵磁線圈(822、823)分別與兩個可調(diào)壓直流勵磁電源連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷交流勵磁變速同頻發(fā)電機，其特征在于將發(fā)電機定子(3)的圓周平均分成兩個以上的定子扇區(qū)組，各定子扇區(qū)組中帶有數(shù)量相等、均勻分布的發(fā)電機電樞線圈槽(8)， 任意兩相臨發(fā)電機電樞線圈槽(8)之間齒的寬度相同，每一定子扇 區(qū)組的發(fā)電機電樞線圈槽(8)中設(shè)置有三相發(fā)電機電樞線圈(31)， 各相發(fā)電機電樞線圈(31)分別占有相同面積的扇區(qū)；與發(fā)電機定子 (3)相對應(yīng)的發(fā)電機轉(zhuǎn)子(2)的圓周上平均分成兩個以上的轉(zhuǎn)子扇 區(qū)組，轉(zhuǎn)子扇區(qū)組的數(shù)量與定子扇區(qū)組的數(shù)量相同，各轉(zhuǎn)子扇區(qū)組中 帶有數(shù)量相等、均勻分布的發(fā)電機勵磁線圈槽(9)，發(fā)電機勵磁線圈 槽(9)中采用三相疊繞方式設(shè)置有發(fā)電機勵磁線圈(21);每一個轉(zhuǎn) 子扇區(qū)組中的發(fā)電機勵磁線圈(21)產(chǎn)生的磁極的數(shù)量與對應(yīng)的一個 定子扇區(qū)組中發(fā)電機電樞線圈(31)產(chǎn)生的磁極的數(shù)量相比較相差兩個。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷交流勵磁變速同頻發(fā)電機，其特 征在于將一級電樞繞組支架(89)的圓周平均分成兩個以上的一級 勵磁機扇區(qū)組，各一級勵磁機扇區(qū)組中帶有數(shù)量相等、均勻分布的一 級勵磁機電樞線圈槽，任意兩相臨一級勵磁機電樞線圈槽之間齒的寬 度相同，每一組一級勵磁機電樞線圈槽中設(shè)置有多相一級電樞繞組(81、 811)，各相一級電樞繞組(81、 811)分別占有相同面積的扇 區(qū)；與一級勵磁機扇區(qū)組相對應(yīng)的一級勵磁轉(zhuǎn)子(82、 821)的圓周 上平均分成兩個以上的一級勵磁轉(zhuǎn)子扇區(qū)組， 一級勵磁機機扇區(qū)組的 數(shù)量與一級勵磁機轉(zhuǎn)子扇區(qū)組的數(shù)量相同，各一級勵磁機轉(zhuǎn)子扇區(qū)組 中帶有數(shù)量相等、均勻分布的一級勵磁磁極；每一個一級勵磁機扇區(qū) 組中的一級電樞繞組(81、 811)產(chǎn)生的磁極的數(shù)量與對應(yīng)的一個一 級勵磁機轉(zhuǎn)子扇區(qū)組中的一級勵磁磁極的數(shù)量相比較相差兩個。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的無刷交流勵磁變速同頻發(fā)電 機，其特征在于所述的一級勵磁轉(zhuǎn)子(82、 821)、 二級勵磁轉(zhuǎn)子(93) 和電動機轉(zhuǎn)子(95)均采用爪極式復(fù)合勵磁轉(zhuǎn)子，所述的爪極式復(fù)合 勵磁轉(zhuǎn)子包括相對設(shè)置的兩片爪極板(97)，兩片爪極板(97)之間 固定安裝有永磁體(95)和勵磁鐵芯(96)，勵磁鐵芯(96)上纏繞 勵磁線圈；爪極板(97)為圓盤狀，其邊緣部分沿圓周均勻分布多個 齒狀的爪極(99)，該爪極(99)即為磁極，兩片爪極板(97)以爪極(99)交錯排列的形式相對平行設(shè)置，相臨兩個帶有不同磁性的爪 極(99)構(gòu)成一個磁極對； 一級勵磁轉(zhuǎn)子(82)通過連接套固定連接 在端蓋(4)的內(nèi)側(cè)，二級勵磁轉(zhuǎn)子(93)和電動機轉(zhuǎn)子(95)通過 連接套固定安裝在軸套(94)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)電機，尤其是一種無刷交流勵磁變速同頻發(fā)電機。包括主軸、固定安裝在主軸上的發(fā)電機轉(zhuǎn)子，以及環(huán)繞設(shè)置在發(fā)電機轉(zhuǎn)子周圍的發(fā)電機定子，在主軸上還安裝有勵磁機構(gòu)，所述的勵磁機構(gòu)包括與發(fā)電機轉(zhuǎn)子同軸安裝的二級勵磁機、同步勵磁電動機以及兩個一級勵磁機。該發(fā)電機去掉了電刷等易損摩擦零件，運行和維護費用大幅度降低；發(fā)電機在轉(zhuǎn)速變化時，能保持輸出電壓頻率始終與電網(wǎng)頻率相同，減少并網(wǎng)自動控制裝置；采用多相整流可為勵磁線圈提供高質(zhì)量的勵磁電流，進而提高二次勵磁機輸出電能質(zhì)量和電動機的穩(wěn)定性。
文檔編號H02K17/44GK101247064SQ200810015188
公開日2008年8月20日 申請日期2008年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月24日
發(fā)明者王光順, 王雪霖 申請人:王光順