專利名稱：混磁雙電壓中頻無刷同步發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)電源，尤其是一種混磁雙電壓中頻無刷同步發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著稀土永磁材料的迅猛發(fā)展，稀土永磁材料在電機(jī)領(lǐng)域已開始應(yīng)用，稀土永磁材料制成的永磁發(fā)電機(jī)具有體積小、重量輕、效率高等特點(diǎn)，但存在負(fù)載電壓降低及無法調(diào)節(jié)的問題，而電勵磁無刷發(fā)電機(jī)的負(fù)載電壓容易實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、重量重。根據(jù)永磁勵磁和電勵磁的各自特點(diǎn)和不足，須研究一種新型的混磁雙電壓中頻無刷發(fā)電機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種混磁雙電壓中頻無刷同步發(fā)電機(jī)，該混磁雙電壓中頻無刷同步發(fā)電機(jī)是一種交流發(fā)電機(jī)，通過永磁加電勵磁能實(shí)現(xiàn)無刷中頻發(fā)電，輸出二路獨(dú)立的三相交流電源，發(fā)電電壓可調(diào)且穩(wěn)定精度高。
本發(fā)明的技術(shù)方案為一種混磁雙電壓中頻無刷同步發(fā)電機(jī)，由永磁交流發(fā)電機(jī)和調(diào)磁交流發(fā)電機(jī)二部分組成，該發(fā)電機(jī)的永磁中頻定子有永磁中頻定子鐵芯、二套中頻主繞組和一套諧波繞組，二套中頻主繞組均為正弦繞組，相互間正交地嵌入永磁中頻定子鐵芯槽內(nèi)下部，諧波繞組布于主繞組上部；諧波繞組作為調(diào)磁電源，二套主繞組之間為正交設(shè)計，相互間無干擾；永磁轉(zhuǎn)子有永磁轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁鐵，永磁轉(zhuǎn)子鐵芯每極極靴部位開有燕尾凹形槽，槽內(nèi)嵌入與槽形相同的永磁鐵，相鄰磁極永磁鐵磁性方向按N極S極依此分布，磁極極數(shù)根據(jù)發(fā)電機(jī)需要確定；調(diào)磁交流發(fā)電機(jī)，它由調(diào)磁中頻定子和無線圈轉(zhuǎn)子組成。調(diào)磁中頻定子有調(diào)磁中頻定子鐵芯、二套調(diào)磁中頻主繞組、一套諧波繞組和一個調(diào)磁線圈。調(diào)磁中頻定子鐵芯分為二段，二段鐵芯間夾裝調(diào)磁線圈，調(diào)磁中頻定子鐵芯靠壓在永磁中頻定子鐵芯一側(cè)，與調(diào)磁中頻定子對應(yīng)的無線圈轉(zhuǎn)子鐵心中部為凹柱形，凹處與調(diào)磁線圈對應(yīng)，二邊凸出部位的厚度與薄鐵芯相同，磁極形狀與永磁轉(zhuǎn)子相同，每邊的磁極極數(shù)為永磁轉(zhuǎn)子磁極極數(shù)的一半，單邊的磁極對稱分布，二邊的磁極相互交錯分布。該發(fā)電機(jī)的調(diào)磁中頻定子的調(diào)磁中頻主繞組和諧波繞組分別與永磁中頻定子的中頻主繞組和諧波繞組共用。諧波繞組作為調(diào)磁線圈的調(diào)磁電源，二套主繞組之間為正交設(shè)計，相互間無干擾。該電機(jī)還可構(gòu)成50Hz、400Hz或1000Hz電輸出，或整數(shù)倍50Hz頻率電輸出的不同功率的混磁無刷同步發(fā)電機(jī)。
其工作原理發(fā)電狀態(tài)時，當(dāng)發(fā)動機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，定子主繞組W1和W2切割永磁鐵心磁場感應(yīng)二種中頻交流電壓，諧波繞組WS也感應(yīng)諧波電壓，諧波電壓經(jīng)電壓調(diào)節(jié)器AVR整流和調(diào)節(jié)，供給調(diào)磁線圈WE形成電勵磁磁場，電磁勵磁場在無線圈轉(zhuǎn)子鐵心中形成可調(diào)磁場，使空載中頻交流電壓達(dá)到額定電壓，當(dāng)發(fā)電機(jī)加負(fù)載后，負(fù)載電流會形成電樞反應(yīng)，使發(fā)電機(jī)端電壓下降，同時諧波電壓會增大，此時在電壓調(diào)節(jié)器AVR的調(diào)節(jié)作用下，通過調(diào)磁線圈WE和無線圈轉(zhuǎn)子鐵心形成調(diào)節(jié)磁場，使發(fā)電機(jī)端電壓保持穩(wěn)定，且穩(wěn)定精度高。調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)器AVR可整定發(fā)電機(jī)端電壓。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于混磁雙電壓中頻無刷同步發(fā)電機(jī)無須勵磁機(jī)和旋轉(zhuǎn)整流器能實(shí)現(xiàn)無刷化；轉(zhuǎn)子無須磁場繞組能實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)端電壓穩(wěn)定可調(diào)節(jié)，且穩(wěn)定精度高；中頻雙電壓相互干擾小，電壓波形正弦性好，供電品質(zhì)優(yōu)良；發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，效率高。


圖1為混磁雙電壓中頻無刷同步發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為混磁雙電壓中頻無刷同步發(fā)電機(jī)原理圖；圖3為混磁雙電壓中頻無刷同步發(fā)電機(jī)永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖；圖4為混磁雙電壓中頻無刷同步發(fā)電機(jī)無線圈轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖。
圖2中W1-高電壓主繞組，W2-低電壓主繞組，WS-諧波繞組，WE-調(diào)磁線圈，AVR-電壓調(diào)節(jié)器，U1-中頻高壓輸出，U2-中頻低壓輸出。
具體實(shí)施例方式
混磁雙電壓中頻無刷同步發(fā)電機(jī)是通過對永磁加電勵磁的混合勵磁新技術(shù)的研究而取得的?；齑烹p電壓中頻無刷同步發(fā)電機(jī)由400HZ永磁中頻定子4、永磁轉(zhuǎn)子5、調(diào)磁線圈7、無線圈轉(zhuǎn)子6鐵心、風(fēng)扇2、機(jī)座3、前端蓋1、后端蓋8和軸承9等組成。機(jī)座3內(nèi)布置永磁中頻定子4，永磁中頻定子4有鐵芯、二套中頻主繞組W1、W2、一套諧波繞組WS和調(diào)磁線圈7，永磁中頻定子4鐵芯分為二段，一厚一薄，厚鐵芯與薄鐵芯間夾裝調(diào)磁線圈，二套中頻主繞組W1、W2相互正交地嵌入中頻定子鐵芯槽內(nèi)下部，諧波繞組WS布于主繞組上部，與永磁中頻定子4對應(yīng)的轉(zhuǎn)子軸上布置中頻永磁轉(zhuǎn)子5和無線圈轉(zhuǎn)子6鐵心，中頻永磁轉(zhuǎn)子5有中頻轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁鐵，無線圈轉(zhuǎn)子6鐵心為凹形，凹處與調(diào)磁線圈對應(yīng)，二邊的厚度與定子薄鐵芯相同，二邊的磁極形狀及磁極數(shù)量與中頻永磁轉(zhuǎn)子5相同，機(jī)座3二端止口分別安裝前端蓋1和后端蓋8，前端蓋1及后端蓋8與轉(zhuǎn)軸間分別通過軸承9安裝，前端蓋1內(nèi)轉(zhuǎn)軸上安裝風(fēng)扇2，后端蓋8內(nèi)側(cè)機(jī)座3內(nèi)布置定子薄鐵芯，后端蓋8內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)軸中上安裝無線圈轉(zhuǎn)子6鐵心。
混磁雙電壓中頻無刷同步發(fā)電機(jī)，是一種交流發(fā)電機(jī)，發(fā)電頻率為中頻，發(fā)電電壓為二種不同電壓值。該發(fā)電機(jī)由二部分組成，一部分是永磁部分，另一部分是電勵磁部分，永磁部分產(chǎn)生永磁磁場，電勵磁部分產(chǎn)生電勵磁磁場，這二種磁場復(fù)合形成混合磁場，混合磁場是可調(diào)磁場，實(shí)現(xiàn)交流發(fā)電電壓可調(diào)且穩(wěn)定精度高。
永磁部分稱永磁交流發(fā)電機(jī)，它由永磁中頻定子4和永磁轉(zhuǎn)子5組成。永磁中頻定子4有永磁中頻定子鐵芯、二套中頻主繞組W1、W2和一套諧波繞組WS。二套中頻主繞組W1、W2均為正弦繞組，相互間正交地嵌入永磁中頻定子4鐵芯槽內(nèi)下部，諧波繞組WS布于主繞組W1、W2上部。與永磁中頻定子4對應(yīng)的永磁轉(zhuǎn)子有永磁轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁鐵，永磁轉(zhuǎn)子鐵芯每極極靴部位開有燕尾凹形槽，槽內(nèi)嵌入與槽形相同的永磁鐵，相鄰磁極永磁鐵磁性方向按N極S極依此分布，磁極極數(shù)根據(jù)發(fā)電機(jī)需要確定。
電勵磁部分稱調(diào)磁交流發(fā)電機(jī)，它由調(diào)磁中頻定子10和無線圈轉(zhuǎn)子6組成。調(diào)磁中頻定子10有調(diào)磁中頻定子鐵芯、二套調(diào)磁中頻主繞組、一套諧波繞組和一個調(diào)磁線圈7。調(diào)磁中頻定子鐵芯分為二段，二段鐵芯間夾裝調(diào)磁線圈，調(diào)磁中頻定子10鐵芯靠壓在永磁中頻定子5鐵芯一側(cè)，調(diào)磁中頻定子10的調(diào)磁中頻主繞組和諧波繞組分別與永磁中頻定子5的中頻主繞組和諧波繞組共用。與調(diào)磁中頻定子10對應(yīng)的無線圈轉(zhuǎn)子鐵心中部為凹柱形，凹處與調(diào)磁線圈對應(yīng)，二邊凸出部位的厚度與薄鐵芯相同，磁極形狀與永磁轉(zhuǎn)子5相同，每邊的磁極極數(shù)為永磁轉(zhuǎn)子磁極極數(shù)的一半，單邊的磁極對稱分布，二邊的磁極相互交錯分布。
混磁雙電壓中頻無刷同步發(fā)電機(jī)由永磁交流發(fā)電機(jī)和調(diào)磁交流發(fā)電機(jī)二部分組成，其磁場由永磁磁場和調(diào)磁磁場復(fù)合形成混合磁場。永磁磁場靠永磁鐵產(chǎn)生，永磁磁通由永磁鐵N極穿過氣隙經(jīng)定子齒軛回到永磁鐵S極，中頻主繞組切割永磁磁場感應(yīng)中頻交流電壓為永磁感應(yīng)電壓。調(diào)磁磁場靠調(diào)磁線圈產(chǎn)生，調(diào)磁磁通經(jīng)機(jī)座外殼到一邊的調(diào)磁中頻定子10鐵芯穿過氣隙，并經(jīng)無線圈轉(zhuǎn)子6鐵心磁極到另一邊磁極再穿過氣隙和調(diào)磁定子鐵芯回到機(jī)座外殼，沖頻主繞組切割調(diào)磁磁場感應(yīng)中頻交流電壓為調(diào)磁感應(yīng)電壓。當(dāng)調(diào)磁線圈7的直流電流大小和方向改變時，其產(chǎn)生的磁場大小和方向也隨其改變，調(diào)磁感應(yīng)電壓也隨其變化，永磁感應(yīng)電壓和調(diào)磁感應(yīng)電壓的合成電壓為發(fā)電機(jī)的發(fā)電電壓，發(fā)電電壓可調(diào)。該發(fā)電機(jī)配上電壓調(diào)節(jié)器后發(fā)電電壓穩(wěn)定精度高。
權(quán)利要求
1.一種混磁雙電壓中頻無刷同步發(fā)電機(jī)，由永磁交流發(fā)電機(jī)和調(diào)磁交流發(fā)電機(jī)二部分組成，其特征在于該發(fā)電機(jī)的永磁中頻定子(4)有永磁中頻定子鐵芯、二套中頻主繞組W1、W2和一套諧波繞組Ws，二套中頻主繞組W1、W2均為正弦繞組，相互間正交地嵌入永磁中頻定子鐵芯槽內(nèi)下部，諧波繞組Ws布于主繞組上部；諧波繞組Ws作為調(diào)磁電源，二套主繞組W1、W2之間為正交設(shè)計，相互間無干擾；永磁轉(zhuǎn)子(5)有永磁轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁鐵，永磁轉(zhuǎn)子鐵芯每極極靴部位開有燕尾凹形槽，槽內(nèi)嵌入與槽形相同的永磁鐵，相鄰磁極永磁鐵磁性方向按N極S極依此分布，磁極極數(shù)根據(jù)發(fā)電機(jī)需要確定；調(diào)磁交流發(fā)電機(jī)，它由調(diào)磁中頻定子(10)和無線圈轉(zhuǎn)子(6)組成；調(diào)磁中頻定子(10)有調(diào)磁中頻定子鐵芯、二套調(diào)磁中頻主繞組W1、W2、一套諧波繞組Ws和一個調(diào)磁線圈7。調(diào)磁中頻定子(10)鐵芯分為二段，二段鐵芯間夾裝調(diào)磁線圈(7)，調(diào)磁中頻定子鐵芯靠壓在永磁中頻定子鐵芯一側(cè)，與調(diào)磁中頻定子(10)對應(yīng)的無線圈轉(zhuǎn)子鐵心中部為凹柱形，凹處與調(diào)磁線圈(7)對應(yīng)，二邊凸出部位的厚度與薄鐵芯相同，磁極形狀與永磁轉(zhuǎn)子(5)相同，每邊的磁極極數(shù)為永磁轉(zhuǎn)子磁極極數(shù)的一半，單邊的磁極對稱分布，二邊的磁極相互交錯分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混磁雙電壓中頻無刷同步發(fā)電機(jī)，其特征在于該發(fā)電機(jī)的調(diào)磁中頻定子(10)的調(diào)磁中頻主繞組W1、W2和諧波繞組Ws分別與永磁中頻定子的中頻主繞組W1、W2和諧波繞Ws組共用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混磁雙電壓中頻無刷同步發(fā)電機(jī)，其特征在于諧波繞組Ws作為調(diào)磁線圈(7)的調(diào)磁電源，二套主繞組W1、W2之間為正交設(shè)計，相互間無干擾。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混磁雙電壓中頻無刷同步發(fā)電機(jī)，其特征在于該電機(jī)還可構(gòu)成50Hz、400Hz或1000Hz電輸出，或整數(shù)倍50Hz頻率電輸出的不同功率的混磁無刷同步發(fā)電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種混磁雙電壓中頻無刷同步發(fā)電機(jī)，該混磁雙電壓中頻無刷同步發(fā)電機(jī)由永磁中頻定子、永磁轉(zhuǎn)子、調(diào)磁中頻定子、調(diào)磁線圈、無線圈轉(zhuǎn)子、風(fēng)扇、機(jī)座、前端蓋、后端蓋和軸承等組成。該發(fā)電機(jī)是一種交流發(fā)電機(jī)，通過永磁加電勵磁能實(shí)現(xiàn)無刷中頻發(fā)電，輸出二路獨(dú)立的三相交流電源，發(fā)電電壓可調(diào)且穩(wěn)定精度高、小于1％?；齑烹p電壓中頻無刷同步發(fā)電機(jī)無須勵磁機(jī)和旋轉(zhuǎn)整流器能實(shí)現(xiàn)無刷化；轉(zhuǎn)子無須磁場繞組能實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)端電壓穩(wěn)定調(diào)節(jié)，且穩(wěn)定精度高；中頻雙電壓相互間無干擾，電壓波形正弦性好，供電品質(zhì)優(yōu)良；發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，效率高。
文檔編號H02K3/28GK1547313SQ20031011159
公開日2004年11月17日 申請日期2003年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月11日
發(fā)明者徐劍萍 申請人:泰豪科技股份有限公司