專利名稱：無槽同步發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無槽鐵芯動(dòng)磁場(chǎng)式發(fā)電機(jī)。
通用的發(fā)電機(jī)，主要包括定子和轉(zhuǎn)子兩大部分．其定子鐵芯是由彼此絕緣的圓形矽鋼片疊壓而成，在每個(gè)疊片上都需沖制若干凹槽，凹槽內(nèi)嵌有定子線圈．轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上套裝有用矽鋼片或鋼板沖制并疊壓而成的轉(zhuǎn)子磁極．轉(zhuǎn)子磁極上繞有激磁線圈。這種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)電機(jī)存有以下的不足1．體積大、鐵損高、發(fā)電效率低，由于定子鐵芯和轉(zhuǎn)子磁極都需要沖槽，因此所用的矽鋼片不能用高矽矽鋼片，而只能用低矽矽鋼片，低矽矽鋼片導(dǎo)磁率低，磁通密度小，在發(fā)電機(jī)功率相同的條件下，矽鋼片的用量大，因而造成發(fā)電機(jī)的體積大，笨重，鐵損高，發(fā)電效率低；2、材料利用率低、成本高，在制作定子鐵芯時(shí)，是在長(zhǎng)方形的矽鋼片條料上沖裁出圓形芯片，矽鋼片的利用率只有60％，這是成本高的因素之一，成本高的因素之二是定子線圈分別嵌在間隔一個(gè)節(jié)距的兩個(gè)凹槽內(nèi)，線圈的跨度大，而且線圈伸出槽口外的部分不能切割磁力線，不切割磁力線的部分占整個(gè)定子線圈的20-40％，亦即漆包線的有效利用率低，成本高的因素之三是需要精度要求高、價(jià)格昂貴的復(fù)合沖模，該復(fù)合沖膜在頻繁使用中易損壞，使用壽命低；3、維修困難，在三相發(fā)電機(jī)中，經(jīng)常出現(xiàn)一相定子線圈燒壞的故障，在維修中，大都將其余完好的兩相定子線圈隨同被燒壞的一相一起拆除，重新繞制，既費(fèi)工，又浪費(fèi)；申請(qǐng)?zhí)?5105914.9公開了一種無鐵芯激磁發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯實(shí)質(zhì)上是一對(duì)磁極，其上繞有激磁線圈，無新穎性，轉(zhuǎn)子部分由于沒有鐵芯，磁通密度要小幾十至幾百倍，實(shí)用價(jià)值小，推廣困難。
本發(fā)明的目的是提供一種成本低、發(fā)電效率高的無槽同步發(fā)電機(jī)。
這種無槽同步發(fā)電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸，在轉(zhuǎn)軸上裝有與碳刷接觸的滑環(huán)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是定子包括由空心圓柱體和與該空心圓柱體的兩端連為一體的兩個(gè)圓盤構(gòu)成并用非導(dǎo)磁材料制作的定子支架，每一圓盤上設(shè)有呈幅射狀均布的缺口，在兩圓盤相對(duì)應(yīng)的每一對(duì)缺口內(nèi)裝有一定子鐵芯，每一定子鐵芯上繞有定子線圈，各定子線圈按星形或三角形連接，轉(zhuǎn)子還包括在轉(zhuǎn)軸上套固的轉(zhuǎn)子鐵芯和與該轉(zhuǎn)子鐵芯的兩外端面固定的兩個(gè)極盤，轉(zhuǎn)子鐵芯上繞有激磁線圈，轉(zhuǎn)子鐵芯和激磁線圈位于空心圓柱體內(nèi)腔中，兩個(gè)極盤分別位于兩個(gè)圓盤的外側(cè)，每一極盤的外環(huán)面上均布有凸極，凸極與定子鐵芯的耦合面之間、極盤與圓盤之間和轉(zhuǎn)子鐵芯與空心圓柱體之間均留有間隙。
上述的無槽同步發(fā)電機(jī)，凸極的數(shù)量是≥2的整數(shù)，定子鐵芯的數(shù)量是凸極數(shù)量的3的整數(shù)倍，每個(gè)凸極弧長(zhǎng)的圓心角是相鄰的兩個(gè)凸極的間距所占弧長(zhǎng)的圓心角的2倍，凸極與定子鐵芯的耦合面是弧面或平面，弧面包括圓柱形弧面和圓臺(tái)形弧面，兩個(gè)極盤與轉(zhuǎn)子鐵芯的接觸面最好是錐面，該錐面與轉(zhuǎn)軸的夾角為40°-50°，定子鐵芯和極盤是用高矽矽鋼片疊壓制成，轉(zhuǎn)子鐵芯是用高矽矽鋼帶卷制，定子鐵芯的截面形狀與圓盤上的缺口形狀相對(duì)應(yīng)。為方便使用，無槽同步發(fā)電機(jī)還包括通過軸承套裝在轉(zhuǎn)軸上的左端蓋和右端蓋，在左端蓋和右端蓋之間接有固定螺栓，兩圓盤分別固定在左端蓋和右端蓋上。
本發(fā)明的發(fā)電機(jī)，在工作時(shí)，首先通過碳刷、滑環(huán)在激磁線圈中通入直流電流，該直流電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁力線的走向是S極極盤凸極→S極極盤→轉(zhuǎn)子鐵芯→N極極盤→N極極盤凸極→N極極盤凸極與定子鐵芯耦合面間隙→定子鐵芯+定子線圈→定子鐵芯與S極極盤凸極耦合面間隙→S極極盤凸極，當(dāng)原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子鐵芯、 激磁線圈和兩個(gè)極盤也隨之高速旋轉(zhuǎn)，極盤每旋轉(zhuǎn)一周，每個(gè)定子鐵芯上的定子線圈內(nèi)所通過的磁力線數(shù)量呈周期性的變化，即當(dāng)定子鐵芯對(duì)應(yīng)每個(gè)凸極的中心部位時(shí)，定子線圈內(nèi)通過的磁力線最多，左右偏離凸極的中心部位，定子線圈內(nèi)通過的磁力線減少，偏離越大，磁力線減少越多，當(dāng)定子鐵芯對(duì)應(yīng)于凸極之間的空隙時(shí)，定子線圈內(nèi)無磁力線通過，由于每個(gè)定子線圈內(nèi)通過的磁力線呈密、疏、無、疏、密周期性的變化，相當(dāng)于定子線圈周期性地切割磁力線，于是便在每個(gè)定子線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，各定子線圈按星形或三角形連接，便可向負(fù)載供電。
這種無槽同步發(fā)電機(jī)具有以下的特點(diǎn)1、體積小、鐵損低、發(fā)電效率高，由于定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯都不需沖槽，因而可以用高矽矽鋼片制作，高矽矽鋼片的導(dǎo)磁率是低矽矽鋼片的2.5倍，在磁通密度相同的條件下，用高矽矽鋼片制作的定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯體積就比用低矽制作的小2.5倍，重量也相應(yīng)的減輕，其鐵損低3-5倍、發(fā)電機(jī)的效率由傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的80-85％提高到90-95％；2、材料利用率高、制造工藝簡(jiǎn)單、成本低，由于定子鐵芯是長(zhǎng)條形疊片，在制作時(shí)幾乎無邊角廢料，材料的利用率可達(dá)99％，由于定子線圈直接繞在體積小的定子鐵芯上，無跨距，而且全都切割磁力線，因而定子線圈所用的漆包線少，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)電機(jī)相比，可節(jié)銅40-60％，其銅損也相應(yīng)降低，由于定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯都不需沖槽，因而省去了造價(jià)昂貴的復(fù)合沖模及制造中的沖壓工序，使機(jī)加工手段簡(jiǎn)化，由上所述，該發(fā)電機(jī)的成本可大幅度降低；3、維修方便，由于各定子線圈繞在各自的定子鐵芯上，彼此之間不交叉疊壓，這就大大方便了維修，維修時(shí)，只需更換損壞的定子線圈，其余完好的定子線圈照常使用，節(jié)約了維修費(fèi)用；本發(fā)明的實(shí)施例結(jié)合附圖詳細(xì)說明。
在附圖中，

圖1是無槽同步發(fā)電機(jī)實(shí)施例的主視圖，圖2是圖1的右視圖，圖3是帶左、右端蓋的無槽同步發(fā)電機(jī)的主視圖，圖4是凸極與定子鐵芯的耦合面是圓臺(tái)形弧面的示意圖，圖5是凸極與字子鐵芯的耦合面是圓柱形弧面的示意圖，圖6是凸極與定子鐵芯的耦合面是平面的示意圖。
在本實(shí)施例中，無槽同步發(fā)電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子，定子包括由空心圓柱體1和與該空心圓柱體1的兩端連為一體的兩個(gè)圓盤2構(gòu)成的定子支架，定子支架用非導(dǎo)磁材料鋁、塑料或膠木制作，每一圓盤2上設(shè)有呈幅射狀均布的9個(gè)方形缺口，在兩圓盤2相對(duì)應(yīng)的每一對(duì)方形缺口內(nèi)裝有定子鐵芯3，定子鐵芯3用高矽矽鋼片疊壓制成，其截面形狀與圓盤2的方形缺口相對(duì)應(yīng)，每一定子鐵芯3上繞有定子線圈4，各定子線圈4按星形或三角形連接，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸6，在轉(zhuǎn)軸6上裝有與碳刷15接觸的滑環(huán)14，還套固有用高矽矽鋼帶卷制的轉(zhuǎn)子鐵芯7和與該轉(zhuǎn)子鐵芯7的兩外端固定并用高矽矽鋼片疊壓制成的兩個(gè)極盤8、兩個(gè)極盤8與轉(zhuǎn)子鐵芯7的接觸面最好是錐面，該錐面與轉(zhuǎn)軸6的夾角為40°-50°，極盤8與轉(zhuǎn)子鐵芯7之間的固定方式可以用固定螺絲，轉(zhuǎn)子鐵芯7上繞有激磁線圈5，轉(zhuǎn)子鐵芯7和激磁線圈5位于空心圓柱體1內(nèi)腔中，兩個(gè)極盤8分別位于兩個(gè)圓盤2的外側(cè)，每一極盤8的外環(huán)面上均布有3個(gè)凸極9，每個(gè)凸極9弧長(zhǎng)的圓心角是相鄰的兩個(gè)凸極9的間距所占弧長(zhǎng)的圓心角的2倍，凸極9與定子鐵芯3的耦合面可以是弧面，也可以是平面，弧面包括圓柱形弧面和圓臺(tái)形弧面，凸極9與定子鐵芯3的耦合面之間的間隙為0.15-0.30mm，極盤8與圓盤2之間的間隙為0.30-0.50mm，轉(zhuǎn)子鐵芯7與空心圓柱體1之間的間隙為0.25-1.20mm，為方便使用，本發(fā)電機(jī)還包括通過軸承10套裝在轉(zhuǎn)軸6上的左端蓋11和右端蓋12，在左端蓋11和右端蓋12之間接有固定螺栓13，兩圓盤2分別固定在左端蓋11和右端蓋12上。
在工業(yè)生產(chǎn)中，極盤8上凸極9的具體個(gè)數(shù)，在滿足≥2的條件下，其確定的原則是由原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，由發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定定子鐵芯條數(shù)，定子鐵芯條數(shù)÷3的商即為凸極的個(gè)數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種無槽同步發(fā)電機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸(6)，在轉(zhuǎn)軸(6)上裝有與碳刷(15)接觸的滑環(huán)(14)，其特征是定子包括由空心圓柱體(1)和與該空心圓柱體(1)的兩端連為一體的兩個(gè)圓盤(2)構(gòu)成并用非導(dǎo)磁材料制作的定子支架，每一圓盤(2)上設(shè)有呈幅射狀均布的缺口，在兩圓盤相對(duì)應(yīng)的每一對(duì)缺口內(nèi)裝有一定子鐵芯(3)，每一定子鐵芯(3)上繞有定子線圈(4)，各定子線圈(4)按星形或三角形連接，轉(zhuǎn)子還包括在轉(zhuǎn)軸(6)上套固的轉(zhuǎn)子鐵芯(7)和與該轉(zhuǎn)子鐵芯(7)的兩外端面固定的兩個(gè)極盤(8)，轉(zhuǎn)子鐵芯(7)上繞有激磁線圈(5)，轉(zhuǎn)子鐵芯(7)和激磁線圈(5)位于空心圓柱體(1)內(nèi)腔中，兩個(gè)極盤(8)分別位于兩個(gè)圓盤(2)的外側(cè)，每一極盤(8)的外環(huán)面上均布有凸極(9)，凸極(9)與定子鐵芯(3)的耦合面之間、極盤(8)與圓盤(2)之間和轉(zhuǎn)子鐵芯(7)與空心圓柱體(1)之間均留有間隙。
2，根據(jù)權(quán)利要求1所述的無槽同步發(fā)電機(jī)，其特征是還包括通過軸承的套裝在轉(zhuǎn)軸(6)上的左端蓋(11)和右端蓋(12)，在左端蓋(11)和右端蓋(12)之間接有固定螺栓(13)，兩圓盤(2)分別固定在左端蓋(11)和右端蓋(12)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無槽同步發(fā)電機(jī)，其特征是凸極(9)的數(shù)量是≥2的整數(shù)，定子鐵芯(3)的數(shù)量是凸極(9)數(shù)量的3的整數(shù)倍，每個(gè)凸極(9)弧長(zhǎng)的圓心角是相鄰的兩個(gè)凸極(9)的間距所占弧長(zhǎng)的圓心角的2倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無槽同步發(fā)電機(jī)，其特征是定子鐵芯(3)的截面形狀與圓盤(2)上的缺口形狀相對(duì)應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無槽同步發(fā)電機(jī)，其特征是凸極(9)與定子鐵芯(3)的耦合面是弧面或平面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無槽同步發(fā)電機(jī)，其特征是弧面包括圓柱形弧面和圓臺(tái)形弧面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無槽同步發(fā)電機(jī)，其特征是兩個(gè)極盤(8)與轉(zhuǎn)子鐵芯(7)的接觸面是錐面，該錐面與轉(zhuǎn)軸(6)的夾角為40°-50°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無槽同步發(fā)電機(jī)，其特征是凸極(9)與定子鐵芯(3)的耦合面之間的間隙為0.15-0.30mm，極盤(8)與圓盤(2)之間的間隙為0.30-0.50mm，轉(zhuǎn)子鐵芯(7)與空心圓柱體(1)之間的間隙為0.25-1.20mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無槽同步發(fā)電機(jī)，其特征是定子鐵芯(3)和極盤(8)是用高矽矽鋼片疊壓制成，轉(zhuǎn)子鐵芯(2)是用高矽矽鋼帶卷制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無槽鐵芯動(dòng)磁場(chǎng)式發(fā)電機(jī),該發(fā)電機(jī)的定子包括定子支架,在定子支架的兩個(gè)圓盤上裝有均布的定子鐵芯,每一定子鐵芯上繞有定子線圈,轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸,在轉(zhuǎn)軸上套固有轉(zhuǎn)子鐵芯和與轉(zhuǎn)子鐵芯固定的兩個(gè)極盤,轉(zhuǎn)子鐵芯上繞有激磁線圈,轉(zhuǎn)子鐵芯和激磁線圈位于空心圓柱體內(nèi),兩個(gè)極盤位于兩個(gè)圓盤的外側(cè),每一極盤的外環(huán)面上均布有凸極。這種無槽同步發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)是體積小、鐵損低、發(fā)電效率高、材料利用率高、成本低、便于維修。
文檔編號(hào)H02K1/06GK1188342SQ9712612
公開日1998年7月22日 申請(qǐng)日期1997年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月31日
發(fā)明者肖振霞 申請(qǐng)人:肖振霞