CN100468923C - 一种交直流永磁同步发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明交直流永磁发电机定子上带有三套三相绕组，一套绕组用于提供交流电力，其余的两套绕组相位互差30度电角度，接整流器为直流负载供电，电机的转子为表面复合磁极式结构，磁极由铷铁硼永磁材料和一软磁材料构成，转子外包一层无纬玻璃丝带固定，一极永磁磁极占144°电角度，位于磁极表面后极尖的软磁体占9°电角度。本发明的交直流永磁同步发电机即具有较高的效率又具有较好的外特性。
Description
一、技术领域
本发明属于发电机技术领域。特别涉及一种交直流永磁同步发电机。
二、背景技术
目前国内外对永磁同步发电机的研究应用相对较少，而同时提供交直流两种供电方式的永磁同步发电机尚未见国内外报道，永磁发电机存在的主要问题是永磁发电机的电磁场无法调节，当电机负载后，随负载的变化电机的电压调整率会加大。常规的电励磁发电机因为带有电刷使供电系统的运行安全存在隐患，且由于励磁电流产生铜损耗所以较永磁电机的效率低。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种交直流永磁同步发电机，它既具有与普通电励磁相媲美的较好的电机的外特性，也具有普通永磁电机效率高的特点。
本发明的关键技术在于：永磁电机定子上带有三套三相绕组，一套绕组用于提供交流电力，其余的两套绕组相位互差30度电角度，接整流器为直流负载供电，电机槽内绕组分为两层，一层为交流绕组，一层为直流绕组，各个三相绕组间电绝缘，交直流绕组均采用单层绕组结构形式，交流绕组采用短距，直流绕组采用整距。电机的转子为表面复合磁极式结构，磁极由铷铁硼永磁材料和一软磁材料构成，转子外包一层无纬玻璃丝带固定，一极永磁磁极占1440电角度，位于磁极表面后极尖的软磁体占80～100电角度。转子外包一层无纬玻璃丝带固定，防止转子高速运转时永磁材料因离心力大而脱落。
本发明可应用于舰船、飞机、移动通讯、石油钻井平台等需要交直流同时供电的场合，该交直流永磁同步发电机较一般电励磁交直流永磁发电机的效率提高，由于在转子磁极表面后极尖处设置了软磁体使电压变化率得到有效的改善，通过仿真及对样机进行实验证明加入一定结构尺寸的软磁材料后可使输出电压的稳定性得到有效的改善。该机即具有较高的效率又具有较好的外特性，其电压调整率可控制在标准范围内。
四、附图说明
图1为交直流永磁同步发电机结构示意图；
图2为直流绕组额定负载功率因数对电压的影响曲线图；
图3为直流绕组额定空载功率因数对电压的影响曲线图。其中：1、直流绕组，2、交流绕组，3、定子铁心，4、永磁体，5、软磁材料，6、转子铁心，7、转轴。
五、具体实施方式
四极永磁同步发电机，转速为1500转/分，永磁电机定子有定子铁心3，其上带有三套三相绕组，一套绕组是交流绕组2，置于定子槽内上层，采用短距绕组以减少谐波，用于提供交流电力，其余的两套绕组为直流绕组1，两套绕组相位互差30度电角度，置于定子槽内下层，采用采用整距，接整流器输出直流为直流负载供电，三个绕组间电绝缘；电机的转子由转子铁心6和转轴7构成，转子表面采用复合磁极式结构，磁极由铷铁硼永磁体4和软磁材料5构成，转子外包一层无纬玻璃丝带固定，一极下永磁磁极占144°电角度，位于磁极表面后极尖的软磁体占9°电角度。
用原动机以1500转/分的转速带动该发电机转动，交流绕组输出交流电流，直流绕组经六相整流后可输出直流电流，发电机负载后出现电枢反应，转子磁势为f0，电枢直轴磁势fad，电枢交轴磁势faq。一般说来，电枢电流产生的直轴电枢反应是去磁性质的，而交轴电枢反应则是一边去磁，一边增磁。在后极尖处交轴磁势是增磁性质的，在这个区域放置软磁材料，这个区域的导磁率就会增加，从而提高交轴磁势，达到更多增磁的目的。使发电机的输出端电压增加，减少电压调整率。位于磁极表面后极尖的软磁体占8°～10°电角度时电压调整率最好。本发明直流绕组额定负载交流绕组通额定电流时不同功率因数下的电压调整率(％)如图2所示，本发明直流绕组空载，交流绕组额定电流时不同功率因数下的电压调整率(％)如图3所示。图2、图3中实线为带软磁材料，虚线为不带软磁材料时的负载功率因数对电压的影响。软磁材料尺寸为δ＝8°，实验表明，使用了软磁材料以后，电机的电压调整率明显改善，该机的运行效率较同型号普通电励磁电机提高9个百分点。
Claims (1)
1、一种交直流永磁同步发电机，永磁电机定子上带有三套三相绕组，一套绕组用于提供交流电力，其余的两套绕组相位互差30度电角度，接整流器为直流负载供电，电机槽内绕组分为两层，一层为交流绕组，一层为直流绕组，各个三相绕组间电绝缘，交直流绕组均采用单层绕组结构形式，交流绕组采用短距，直流绕组采用整距，其特征在于电机的转子为表面复合磁极式结构，磁极由铷铁硼永磁材料和一软磁材料构成，转子外包一层无纬玻璃丝带固定，一极永磁磁极占144°电角度，位于磁极表面后极尖的软磁体占8°～10°电角度。
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