CN103427578A - 一种新型的复合励磁无刷发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型的复合励磁无刷发电机，属机电产品中的动力装置。其特征是：在无刷发电机主轴的前端设置有发电机接口盘片，发电机内腔中心设置有定子和主磁极转子，发电机内腔后端设置有固定在无刷发电机主轴后端上的轴向磁场励磁机转子， 无刷发电机后端设置有后端盖和在后端盖上固定的轴向磁场励磁机定子。本发明利用永磁发电机的高效性，另一方面用电励磁绕组逆补永磁机因负载的改变而使电压波动的缺陷。另外无刷发电机的励磁机结构采用轴向磁场的盘式电机结构可以减小整个发电机轴向尺寸，可充利用发电机空间尺寸，减小发电机的体积。本产品还是具有结构简单，安装方便，使用安全可靠等节能减排的新型发明创造项目。

Description

一种新型的复合励磁无刷发电机

技术领域

本发明涉及机电产品中的动力装置，具体的说是一种新型的复合励磁无刷发电机。

背景技术

现有产品中的无刷发电机的励磁机大多采用径向磁场结构，即定转子铁心均为圆柱形，励磁机的磁场是从励磁定子的内圆表面流向转子的外圆表面，从而形成闭合磁路回路。而且现有产品中的无刷发电机的主磁极的励磁是由励磁机转子的交流电通过同轴旋转的全桥整流桥整流的直流电提供，而主极励磁电流大小可以通过电压调节器来自动控制，简称AVR。当AVR检测到端电压高于所设定额定电压时，将会调整AVR中晶闸管的开关角，从而使整流电流减小，即主极励磁电流减小，发电机的端电压下降，反之亦然，从而保持发电机输出端输出恒定电压。但如果将发电机完全做成永磁发电机，虽然由于采用永磁体做为励磁磁场，没有转子励磁绕组的损耗，效率大大提高，但永磁电机因其在负载情况下，由于电枢反应的作用，不可避免会出现不同程度的电压波动，极大的影响其发电性能。因此单独采用永磁体做为发电机一般达不到很好的发电性能，如要达到较好发电性能需要做出很大的材料牺牲，做为增加永磁体磁性能和增大永磁磁钢的体积来祢补因加负载时电枢反应作用而使输出电压明显波动减小的努力是很有限的。也因此，克服现有产品不足是一项急待解决的问题。

从包括中国专利在内的有关资料检索表明，目前尚未见到将无刷发电机的励磁机做成轴向磁场结构，即盘式发电机结构用于无刷发电机上的相关报道。同样也未发现在发电机主极磁极上增加永磁体从而使电励磁的励磁电流减小，使转子损耗降低，发电机效率明显提高，同时克服了永磁发电机发电性能差的相关报道。

发明内容

为了克服现有产品的不足，本发明的目的是要提供一种结构简单合理，电机体积小，重量轻，安装方便，使用安全可靠的新型的复合励磁无刷发电机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型的复合励磁无刷发电机，其特征是：在无刷发电机主轴的前端设置有发电机接口盘片，发电机内腔中心设置有定子和主磁极转子，发电机内腔后端设置有固定在无刷发电机主轴后端上的轴向磁场励磁机转子，  无刷发电机后端设置有后端盖和在后端盖上固定的轴向磁场励磁机定子。

所述的发电机内腔后端设置有固定在无刷发电机主轴后端上的轴向磁场励磁机转子和在后端盖上固定的轴向磁场励磁机定子为一对配合的轴向定子和转子。

所述的无刷发电机的励磁机采用轴向磁场，励磁机的定、转子铁心均为圆盘形，励磁机的磁场是从励磁定子的圆盘表面流向转子的圆盘表面，从而形成闭合磁路回路；发电机主极磁极上增加永磁体磁钢从而使电励磁的励磁电流减小，使转子损耗降低，发电机效率明显提高，同时克服了纯永磁发电机发电性能差的缺陷。

本发明由通常的电励磁和永磁体复合组成带有永磁体磁场的电励磁绕组，励磁机为轴向磁场的无刷发电机附助励磁机采用盘式电机的轴向磁场结构，利用了电机端盖的位置，不仅起到支撑转子的作用，还做为励磁机的定子定位基础，从而使结构简单合理，电机体积大大减小，重量轻。

本发明的产品不随负载的变化而发生电压的波动，其电压调整率小于国际标准，可达到0.5％以内。即为恒压输出。

所述的无刷发电机的转子采用凸极结构，在主极铁心的凸极上设计成插入式磁钢槽，为便于磁钢的加工和插入，采用同极两片式结构，主极凸极铁心受力合理；在主极上设计成同极性的主励磁绕组，当接入感性负载时，电枢反应的去磁作用而使电枢绕组的输出电压明显下降，此时通过轴向磁场的励磁机给主励磁绕组增加电流，从而使主极励磁增加，保持输出电压恒定；反之当接入容性负载时，电枢反应的增磁作用而使电枢绕组的输出电压明显上升，此时通过轴向磁场的励磁机减小主励磁绕组的电流，从而使主极励磁减弱，保持输出电压恒定。

当负载变化时，输出电压因电枢反应的影响而产生电压的波动，通过电压调整器即AVR，可以准确的给出增减附助励磁的励磁电流的大小，从而保证发电机输出端输出恒定电压。因附助的励磁电流相对于同功率无刷发电机要小很多，因此电压调整器AVR可以相对容量要小许多，通过调整反馈精度，可以完全作到恒压输出，性能指标达到目前标准以上的要求，但成本相对却较低。

本发明的有益效果有如下几点：

1.在无刷发电机主磁极上的电励磁绕组的转子铁心上增加永磁磁钢励磁，可用很少的磁钢用量，达到减小电励磁绕组的励磁电流的目的，同时减少绕组铜线用量，与永磁发电机相比，节约材料和制造成本。

2.永磁发电机增加电励磁绕组，通过控制电压调节器(AVR)控制附助励磁机的励磁电流，从而使发电机的端电压保持恒定输出。

3.由于主磁极由永磁体和电励磁绕组复合励磁组成，与电励磁的无刷发电机相比，其转子的损耗大大减小，发热也小，因此其电机的发电效率较普通无刷发电机要高很多，可减小大量的排放污染，节省能源。

4.附助励磁机采用盘式电机的轴向磁场结构，利用了电机端盖的位置，不仅起到支撑转子的作用，还做为励磁机的定子定位基础，好似电机的机座，从而使结构简单合理，如图1所示，电机体积大大减小，重量轻。

5.由于永磁体和电励磁绕组复合励磁组成，具有永磁发电机优点，发电机的瞬态性能更优异，具有很强的发电机短路恢复能力，同时有更强的起动电动机的能力，可以起动同容量的异步电动机。

附图说明

以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的描述。

图1是本发明励磁机为轴向磁场的主磁极含有永磁体的复合励磁无刷发电机的结构图。

图2是本发明励磁机为轴向磁场的主磁极含有永磁体的复合励磁无刷发电机的轴向磁场励磁机的定子、转子装配示意图。

图3是图2中轴向磁场励磁机的磁场方向(如箭头所示)。

图1和2中：1发电机接口盘片，2定子，3主磁极转子，4轴向磁场励磁机转子，5轴向磁场励磁机定子，6后端盖。

图4是本发明励磁机为轴向磁场的主磁极含有永磁体的复合励磁无刷发电机的的转子结构(1)。

图5是本发明励磁机为轴向磁场的主磁极含有永磁体的复合励磁无刷发电机的的转子结构(2)。

图4和5中：7转子励磁线圈支撑杆，8极间撑块，9转子铁心，10主磁极绕组，11磁钢。

图6是本发明励磁机为轴向磁场的主磁极含有永磁体的复合励磁无刷发电机的的转子冲片图。

图7是本发明励磁机为轴向磁场的主磁极含有永磁体的复合励磁无刷发电机的的转子主磁极电励磁绕组接线图。

图中转子主磁极电励磁绕组接线的说明：以4极发电机为例，F+第一极的进入端，以右手定则判定为N，从第一极流出，进入第二极，为S极，以此类推，流经第三极，再从第四极流出，即F-。

具体实施方式

实施例1：

请参阅视图，在无刷发电机主轴的前端设置有发电机接口盘片1，发电机内腔中心设置有定子2和主磁极转子3，发电机内腔后端设置有固定在无刷发电机主轴后端上的轴向磁场励磁机转子4，无刷发电机后端设置有后端盖6和在后端盖上固定的轴向磁场励磁机定子5。

本实施例是一个无刷发电机，在电励磁带电压调节器(AVR)的无刷发电机基础上，在转子主励磁磁极铁心上增加永磁磁钢，从而增强主励磁磁场强度，这样做的好处是，利用永磁发电机的高效性，另一方面用电励磁绕组逆补永磁机因负载的改变而使电压波动的缺陷。另外无刷发电机的励磁机结构采用轴向磁场的盘式电机结构可以减小整个发电机轴向尺寸，可充利用发电机空间尺寸，减小发电机的体积。本发明的产品还是具有结构简单，安装方便，使用安全可靠等节能减排的新型发明创造项目。

Claims (5)

1.一种新型的复合励磁无刷发电机，其特征是：在无刷发电机主轴的前端设置有发电机接口盘片，发电机内腔中心设置有定子和主磁极转子，发电机内腔后端设置有固定在无刷发电机主轴后端上的轴向磁场励磁机转子，无刷发电机后端设置有后端盖和在后端盖上固定的轴向磁场励磁机定子。

2.根据权利要求1所述的一种新型的复合励磁无刷发电机，其特征是：所述的发电机内腔后端设置有固定在无刷发电机主轴后端上的轴向磁场励磁机转子和在后端盖上固定的轴向磁场励磁机定子为一对配合的轴向定子和转子。

3.根据权利要求1所述的一种新型的复合励磁无刷发电机，其特征是：所述的无刷发电机的励磁机采用轴向磁场，励磁机的定、转子铁心均为圆盘形；发电机主极磁极上设置有永磁体磁钢。

4.根据权利要求1所述的一种新型的复合励磁无刷发电机，其特征是：所述的励磁机为轴向磁场的无刷发电机附助励磁机采用盘式电机的轴向磁场结构。

5.根据权利要求1所述的一种新型的复合励磁无刷发电机，其特征是：所述的无刷发电机的转子采用凸极结构，在主极铁心的凸极上设置插入式磁钢槽，且采用同极两片式结构；在主极上设置同极性的主励磁绕组。

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