CN201044396Y - 内燃机驱动的直流弧焊发电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种内燃机驱动的直流弧焊发电机，包括定子体、转子体，转子体内设转子轴，转子轴端部设有与原动机轴连接的椎形套，转子轴内设有转子连杆与原动机紧密连接固定，发电机后端盖与转子轴之间设有滚动轴承，转子轴外连接风扇。本实用新型的优点是：将设备容量提高到20KVA与500A/40V(3000rpm)，不仅能够提供满足不同焊接工艺的焊接电源和单/三相辅助工频交流电源，同时也使设备内部结构更趋于科学合理。本实用新型具有体积小、重量轻、效率高、良好的交流输出波形、优异的焊接规范、能够满足各种不同焊接要求，同时简化了制造工艺、降低了成本、提高了可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种免维护的大功率异步发电机，特别是涉及一种内燃机驱动的直流弧焊发电机。
背景技术
在现有的直流电焊机种类中，发电式电焊机是重要的一类，由于自身带电源，非常适宜在没有电源的野外作业，故受到用户的青睐。其主要有以下几种形式：一种是利用同步发电机发电，经过整流输出直流焊接电源，励磁电压经过整流子整流后通过碳刷和集电环输入到转子的励磁绕组中，从而可通过控制励磁电压的大小来控制焊接电流的大小。其存在的问题是转子体上有励磁绕组、整流子、碳刷、集电环等，使其嵌线工艺复杂，转子体加工困难，并且碳刷、集电环等容易损坏，从而引发机组故障。另一类是利用中频电机发电，一部分经过整流后输出直流焊接电源，另一部分经过逆变，为用户提供三相或单相工频交流电源输出。该类机组由于受到电力电子元器件的功率和性能的限制，使得机组结构复杂、体积庞大、原材料消耗多、效率低、故障率高、维修量大。也有使用异步发电机来做发电式电焊机，然而由于其高次谐波的存在，使发电机的电动势波形变坏，从而降低了供电质量，影响到用电设备的运行性能，并使发电机本身的杂散损耗增大、温升增高、降低了效率。此外，输电线中的高次谐波电流所产生的电磁场，还会对邻近电讯线路的正常通讯产生有害的电磁干扰，从而限制了其使用的范围。由于上述存在的原因，致使以上结构的发电式电焊机还没有被市场所接受。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，通过对原有发电式电焊机结构的改进，给出了一种新型的具有免维护的内燃机驱动的直流弧焊发电机。
本实用新型提供的技术方案是：一种内燃机驱动的直流弧焊发电机，包括发电机前端盖、后端盖、定子体、设于定子体空芯内的转子体、转子轴，转子体内设转子轴，转子轴端部设有与原动机输出轴连接的锥形套，转子轴内设有转子连杆与原动机紧密连接固定，发电机前端盖和后端盖与定子连接固定，并通过前端盖与原动机相连，发电机后端盖与转子轴之间设有滚动轴承，转子轴外连接风扇。
转子体的冲片采用DW470型冷轧硅钢片，转子体中设有30槽均布的双笼型斜槽导条，槽形参数如下：上笼，槽口宽1mm，直径6.9mm，槽深7.5mm；下笼，槽口宽2mm，槽底直径3.2mm，槽深19.8mm。
定子体的冲片采用DW470型冷轧硅钢片，定子体中设有36槽均布的定子槽，定子槽采用平底槽，槽口宽度3.2mm，槽底宽度12.5mm，槽深26.9mm，定子槽中嵌有三套绕组，分别是主绕组、励磁绕组和焊接绕组，各绕组间设有层绝缘纸相互绝缘，定子槽的槽底设有槽绝缘纸，定子槽的槽口设有压条。
所述的主绕组采用15根Φ0.8的铜线并绕35匝；励磁绕组采用15根Φ0.8的铜线并绕39匝；焊接绕组采用40根Φ0.8的铜线并绕4匝。
所述的层绝缘纸、槽绝缘纸采用F级绝缘材料。
主绕组输出辅助电源，励磁绕组连接自愈式电容器，焊接绕组三相桥式全控整流桥，整流桥负极经由滤波电抗器输出至焊接输出端，正极经分流器后输出至焊接输出端，控制电路板输入端从分流器和焊接输出端采集电流、电压信号，控制电路板输入端连接调节电位器，控制电路板输出端连接三相桥式全控整桥。
本实用新型科学合理的解决了高次谐波对供电质量以及转换效率影响的问题，既具有体积小、重量轻、效率高、良好的交流输出波形、优异的焊接规范、能够满足各种不同焊接要求，同时简化了制造工艺、降低了成本、提高了可靠性。经试用证明：改进后的这种发电式电焊机的发电机部分基本上杜绝了故障的发生，实现了免维护的发明目的。本实用新型的优点是：本实用新型将设备容量提高到20KVA与500A/40V(3000rpm)，不仅能够提供满足不同焊接工艺的焊接电源和单/三相辅助工频交流电源，同时也使设备内部结构更趋于科学合理，从而提供了一种体积小、结构紧凑、重量轻、性能优异、大功率、高效率、高可靠性、免维护、低成本的内燃机驱动的直流弧焊发电机。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图；
图2是本实用新型定子冲片结构示意图；
图3是本实用新型转子冲片结构示意图；
图4是本实用新型电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作详细说明。
一种内燃机驱动的直流弧焊发电机，包括发电机前端盖3、后端盖5、定子体1、设于定子体1空芯内的转子体2和转子轴4，转子体2内设转子轴4，转子轴4端部设有锥形套9，锥形套9与原动机输出端锥度连接，转子轴4内设有转子连杆8，转子轴4通过转子连杆8与原动机紧密连接，发电机前端盖3和后端盖5与定子1紧密连接，并通过前端盖与原动机相连，发电机后端盖5与转子轴4之间设有滚动轴承7，转子轴4外连接风扇6。转子体2的冲片21采用DW470型冷轧硅钢片，转子体2中设有30槽均布的双笼型斜槽导条22，槽形参数如下：上笼，槽口宽1mm，直径6.9mm，槽深7.5mm；下笼，槽口宽2mm，槽底直径3.2mm，槽深19.8mm。定子体1的冲片11采用DW470型冷轧硅钢片，定子体1中设有36槽均布的定子槽17，定子槽17采用平底槽，槽口宽度3.2mm，槽底宽度12.5mm，槽深26.9mm，定子槽17中嵌有三套绕组，分别是主绕组41、励磁绕组42和焊接绕组44，绕组具体参数如下：槽数Q＝36、虚槽数Z＝36、导体数q＝6、极对数P＝1、相数m＝3、节距y1＝17，并联支路数a＝2。主绕组41采用15根Φ0.8的铜并绕35匝；励磁绕组42采用15根Φ0.8的铜线并绕39匝；焊接绕组44采用40根Φ0.8的铜线并绕4匝。各绕组间设有层绝缘纸14相互绝缘，定子槽17槽底设有槽绝缘纸12，定子槽17槽口设有压条16。所述的层绝缘纸14、槽绝缘纸12采用F级绝缘材料。主绕组41输出辅助电源31，励磁绕组42连接自愈式并联电容器43，焊接绕组44三相桥式全控整流桥45，整流桥45负极经由滤波电抗器46输出至焊接输出端47，正极经分流器48后输出至焊接输出端47，控制电路板49输入端从分流器48和焊接输出端采集电流、电压信号，控制电路板49输入端连接调节电位器32，控制电路板49输出端连接三相桥式全控整流桥45。
在空载情况下，由原动机拖动转子体2旋转，因为转子体2中有一定的剩磁存在，使转子体2的剩磁磁场切割定子体1中的三套绕组，在绕组中感生剩磁电动势，并向并联电容器43送出容性电流Ic；Ic通过绕组后将产生与剩磁方向一致的增磁性定子磁动势和磁场，使气隙磁场得到加强，并使发电机的电压逐步建立起来。电机的空载曲线和电容线的交点确定了其稳态空载电压值。当频率设定到一定范围时，电压就会保持稳定，并向外围输出。一路是主绕组41提供的工频三/单相交流电源31(380/220V)，供用户为一些用电设备提供电源；另一路输出至整流桥45，经三相桥式全控整流桥45整流后其负极经由滤波电抗器46输出至焊接输出端47，正极经过分流器48后输出至焊接输出端47。控制电路板49从分流器48和焊接输出两端47采集电压信号，来检测焊接输出端的电压和电流大小，并通过电位器32来调节输出焊接电流的大小，形成一个闭环控制，以保证输出焊接电源的波形和电流的大小，从而保证了焊接性能的稳定，满足各种焊接工艺的要求。
与现有技术相比，本实用新型具有以下特点：
1、原动机与电机的连接采用了单轴承锥度轴连接方式，相对于传统双轴承皮带传动连接方式比较，传动扭矩更大、输出效率更高、节省空间、降低了整机的外形尺寸，使大功率机组的实现更容易。
2、定、转子冲片均采用了DW470型冷轧硅钢片，在提高磁性能的同时，大大降低了热损耗，同时降低了整机的温升。
3、优化定子槽形设计，在磁密与电机温升允许的范围内，尽量增大了电机的容量。经过改进后，大大降低了电流密度，由原来的7A/mm2降低到4.5A/mm2；增大了功率，功率由原来的15KVA增大到20KVA；焊接电流由原来的400A/36V增大到500A/40V；温升也得到了很大的改善。
4、优化绕组设计，采用短距绕组，正弦分布，有效地抑制了谐波电动势，输出高质量严格意义上的正弦波形，从而降低了损耗，提高了效率。
5、转子采用双笼转子，斜槽，30槽均布，与36槽定子的经典配合，有效地降低了齿谐波的影响。
6、转子导条和端环均由铸铝代替了铜条，在满足性能的前提下降低了转子的重量和成本，更重要的是简化了加工工艺、增加了可靠性。
7、改善了绝缘性能。对电枢绕组及全部绝缘材料进行改进，以适应F级绝缘等级要求。
8、配置有电抗器，使得电弧稳定，焊接规范稳定。电抗器有以下作用：首先用来滤波，使输出的直流电波形更平滑，使得电弧稳定，不易断弧；其次在焊条和工件断路的瞬间，电抗器就当作是一个电阻，防止了瞬间大电流的产生。
9、良好的风道设计。电机采用了轴向自扇冷式结构，使电机能够得到很好的冷却。本实用新型采用的是把一个塑料风扇固定在转子轴的端部，电机转动时带动风扇同轴转动，利用风扇所产生的风压强迫空气流动，吹拂散热表面，从而大大增强了电机的散热能力。
Claims (6)
1.一种内燃机驱动的直流弧焊发电机，包括发电机前端盖(3)、后端盖(5)、定子体(1)、设于定子体(1)空芯内的转子体(2)和转子轴(4)，其特征在于：转子体(2)内设有转子轴(4)，转子轴(4)端部设有与原动机输出轴配合连接的锥形套(9)，转子轴(4)内设有转子连杆(8)与原动机紧密连接，发电机前端盖(3)和后端盖(5)与定子体(1)连接固定，发电机后端盖(5)与转子轴(4)之间设有滚动轴承(7)，转子轴(4)外连接风扇(6)。
2.如权利要求1所述的内燃机驱动的直流弧焊发电机，其特征在于：转子体(2)的冲片(21)采用DW470型冷轧硅钢片，转子体(2)中设有30槽均布的双笼型斜槽导条(22)，其槽形参数如下：上笼，槽口宽1mm，直径6.9mm，槽深7.5mm；下笼，槽口宽2mm，槽底直径3.2mm，槽深19.8mm。
3.如权利要求1所述的内燃机驱动的直流弧焊发电机，其特征在于：定子体(1)的冲片(11)采用DW470型冷轧硅钢片，定子体(1)中设有36槽均布的定子槽(17)，定子槽(17)采用平底槽，槽口宽度3.2mm，槽底宽度12.5mm，槽深26.9mm，定子槽(17)中嵌有三套绕组，分别是主绕组(41)、励磁绕组(42)和焊接绕组(44)，各绕组间设有层绝缘纸(14)相互绝缘，定子槽(17)的槽底设有槽绝缘纸(12)，定子槽(17)的槽口设有压条(16)。
4.如权利要求3所述的内燃机驱动的直流弧焊发电机，其特征在于：所述的主绕组(41)采用15根Φ0.8的铜线并绕35匝；励磁绕组(42)采用15根Φ0.8的铜线并绕39匝；焊接绕组(44)采用40根Φ0.8的铜线并绕4匝。
5.如权利要求3所述的内燃机驱动的直流弧焊发电机，其特征在于：所述的层绝缘纸(14)、槽绝缘纸(12)采用F级绝缘材料。
6.如权利要求3所述的内燃机驱动的直流弧焊发电机，其特征在于：主绕组(41)输出辅助电源(31)，励磁绕组(42)连接自愈式并联电容器(43)，焊接绕组(44)连接三相桥式全控整流桥(45)输入端，整流桥(45)经由滤波电抗器(46)和分流器(48)输出至焊接输出端(47)，控制电路板(49)输入端从分流器(48)和焊接输出端(47)采集电流、电压信号，控制电路板(49)输入端连接调节电位器(32)，控制电路板(49)输出端连接三相桥式全控整流桥(45)。
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