低速全封閉式雙永磁單相無刷同步發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低速全封閉式雙永磁單相無刷同步發(fā)電機，該發(fā)電機包括在機殼內圍合而成的全封閉的密封腔體和在機殼外圍合而成的外風路容納腔體，轉軸置于密封腔體內且其兩端延伸出機殼的兩端；密封腔體內安置有主發(fā)電機與補償發(fā)電機的組合定子、永磁勵磁機定子、永磁主發(fā)電機轉子、補償發(fā)電機轉子、永磁勵磁機電樞轉子和內風扇；組合定子和永磁勵磁機定子的定子沖片外圓均向內沖壓多個第一通風孔槽后與內風扇形成內散熱風路通道；每相鄰兩個第一通風孔槽之間形成定子繞線的定子隔片；外風路容納腔體安置有旋轉AVR、電壓信號旋轉傳感器和外風扇。本發(fā)明特殊的定子沖片的通風孔槽及整機的合理內外風路設計，可實現發(fā)電機的全封閉化設計。
【專利說明】低速全封閉式雙永磁單相無刷同步發(fā)電機
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)電機，尤其涉及一種低速全封閉式雙永磁單相無刷同步發(fā)電機。
【背景技術】
[0002]為了提高移動電站的可靠性，在對可靠性要求特別高的場合，提出了移動電站低速化來提高移動電站的可靠性要求。但電勵磁無刷同步發(fā)電機在小容量的低速移動電站中，其轉子的發(fā)熱比較嚴重、且熱量不易散發(fā)出去，轉子溫升很難過關。如果做成全封閉式發(fā)電機，其散熱就更加困難。所以，國內外目前還未見有> 2P = 8的低速小容量(< 50KW)的全封閉電勵磁無刷同步發(fā)電機。
[0003]采用稀土永磁的純永磁無刷同步發(fā)電機，因轉子發(fā)熱很少，可實現低速小容量的全封閉無刷同步發(fā)電機。但因其電壓不可調、不可控、受原動機轉速大小和負載大小及性質的影響，發(fā)電機發(fā)電品質很差，滿足不了供電品質的需要。所以，目前也無此類產品問世。
【發(fā)明內容】
[0004]針對上述技術中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種體積小、重量輕、溫升低及電氣性能指標優(yōu)良的低速全封閉式雙永磁單相無刷同步發(fā)電機。
[0005]為實現上述目的，本發(fā)明提供一種低速全封閉式雙永磁單相無刷同步發(fā)電機，包括在機殼內圍合而成的全封閉的密封腔體和在機殼外圍合而成的外風路容納腔體，所述轉軸置于密封腔體內且其兩端延伸出機殼的兩端外；
所述密封腔體內安置有主發(fā)電機與補償發(fā)電機的組合定子、永磁勵磁機定子、永磁主發(fā)電機轉子、補償發(fā)電機轉子、永磁勵磁機電樞轉子和內風扇，所述永磁主發(fā)電機轉子、補償發(fā)電機轉子設置在組合定子的下端，所述永磁勵磁機定子與永磁勵磁機電樞轉子連接；所述組合定子和永磁勵磁機定子的定子沖片外圓均向內沖壓多個第一通風孔槽后與內風扇形成內散熱風路通道；每相鄰兩個第一通風孔槽之間形成定子繞線的定子隔片；
所述外風路容納腔體安置有旋轉AVR、電壓信號旋轉傳感器和外風扇，且旋轉AVR和電壓信號旋轉傳感器均置于外風扇的下方；
所述永磁勵磁機電樞轉子依次通過旋轉AVR和補償發(fā)電機轉子與永磁主發(fā)電機轉子電連接。
[0006]其中，所述補償發(fā)電機轉子的轉子沖片的外圓周分布有偶數個凸齒，且每相鄰兩個凸齒之間形成通風道。
[0007]其中，每個凸齒的頂端沖壓有大于凸齒的底端的弧形狀擋片，且擋片的邊緣處均勻沖壓有多個第二通風孔槽。
[0008]其中，該機殼的密封腔體由依次相連的機座、前端蓋、轉軸和后端蓋圍合而成。
[0009]其中，所述轉子沖片上沿著轉軸的軸心的外圍上均勻設有多個散熱通孔。
[0010]其中，每個定子隔片的兩側成內凹結構分布。
[0011]其中，所述永磁主發(fā)電機轉子由一片轉子片一體成型而成，該轉子片中心設有轉軸的軸心，且該轉子上設有偶數個磁極孔，且每個磁極孔上均嵌設有磁鋼，且相鄰兩個磁鋼的極性相反。
[0012]其中，該發(fā)電機還包括外風扇罩,所述外風扇罩與機殼固定連接后圍合成該外風路容納腔體。
[0013]其中，所述前端蓋和后端蓋均由鋼鐵材料制成，所述機座由鋁質材料制成，所述永磁主發(fā)電機轉子由150°C的釹鐵硼制成，所述永磁勵磁機定子由120°C的釹鐵硼制成。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:與現有技術相比，本發(fā)明提供的低速全封閉式雙永磁單相無刷同步發(fā)電機，將發(fā)電機設計成外風路容納腔體和全封閉的密封腔體，將組合定子、永磁勵磁機定子、永磁主發(fā)電機轉子、補償發(fā)電機轉子、永磁勵磁機電樞轉子均安置在全封閉空間內，而且定子沖片外圓均向內沖壓多個第一通風孔槽后與內風扇形成內散熱風路通道，該結構由單獨的內散熱風路通道對全封閉空間進行散熱，可及時有效的將轉子的熱量散發(fā)出去，該設計可使轉子發(fā)熱量很小，且因有補償勵磁環(huán)節(jié)，可使發(fā)電機的電壓可調、可控，達到了發(fā)電機供電品質好及能滿足用戶供電要求；同時，旋轉AVR、電壓信號旋轉傳感器和外風扇的外置的外風路設計、特殊的定子沖片的通風孔槽的設計及整機的合理風路設計，可實現發(fā)電機的全封閉化設計。本發(fā)明中內外雙風路散熱的設計，使得本發(fā)電機具有以下特占-
^ \\\.1)定、轉子溫升較低，很好地實現了小容量無刷同步發(fā)電機的低速化、全封閉化；
2)電氣性能好，穩(wěn)態(tài)電壓調整率<±2.5%，波形畸變率< 5%;
3)效率高，比同容量電勵磁發(fā)電機高5?8%;
4)旋轉AVR被置于密封腔體外，維修更換方便；
5)體積小、重量輕、可靠性好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的低速全封閉式雙永磁單相無刷同步發(fā)電機的結構示意圖；
圖2為本發(fā)明的電氣原理圖；
圖3為本發(fā)明中定子沖片的結構圖；
圖4為傳統(tǒng)發(fā)電機定子沖片的結構圖；
圖5為本發(fā)明中2P = 8的補償發(fā)電機轉子的結構圖；
圖6為本發(fā)明中2P = 8的永磁主發(fā)電機轉子的結構圖。
[0016]主要元件符號說明如下:
10、機殼11、轉軸
12、外風路容納腔體13、密封腔體
14、組合定子15、永磁勵磁機定子
16、永磁主發(fā)電機轉子17、補償發(fā)電機轉子
18、永磁勵磁機電樞轉子 19、內風扇
20 J^Ravr21、電壓信號旋轉傳感器
22、外風扇23、外風扇罩
131、機座132、前端蓋 133、后端蓋134、前軸承
135、后軸承141、定子沖片
161、轉子片162、軸心
163、N極磁鋼164、S極磁鋼
171、轉子沖片1411、第一通風孔槽
1412、定子隔片1711、凸齒
1712、通風道1713、擋片
1714、第二通風孔槽1715、散熱通孔
【具體實施方式】
[0017]為了更清楚地表述本發(fā)明，下面結合附圖對本發(fā)明作進一步地描述。
[0018]請參閱圖1-2，本發(fā)明的低速全封閉式雙永磁單相無刷同步發(fā)電機，包括在機殼10內圍合而成的全封閉的密封腔體13和在機殼10外圍合而成的外風路容納腔體12，轉軸11置于密封腔體13內且其兩端延伸出機殼10的兩端外；
密封腔體13內安置有主發(fā)電機與補償發(fā)電機的組合定子14、永磁勵磁機定子15、永磁主發(fā)電機轉子16、補償發(fā)電機轉子17、永磁勵磁機電樞轉子18和內風扇19,永磁主發(fā)電機轉子16、補償發(fā)電機轉子17設置在組合定子14的下端,永磁勵磁機定子15與永磁勵磁機電樞轉子18連接；組合定子14和永磁勵磁機定子15的定子沖片外圓均向內沖壓多個第一通風孔槽后與內風扇形成內散熱風路通道；每相鄰兩個第一通風孔槽之間形成定子繞線的定子隔片；每個定子隔片的兩側成內凹結構分布；
外風路容納腔體12安置有旋轉AVR20、電壓信號旋轉傳感器21和外風扇22，且旋轉AVR20和電壓信號旋轉傳感器21均置于外風扇22的下方；外風扇22形成該發(fā)電機的外風道，由該外風道對旋轉AVR20、電壓信號旋轉傳感器21工作產生的熱量進行散發(fā)；
永磁勵磁機電樞轉子18依次通過旋轉AVR20和補償發(fā)電機轉子17與永磁主發(fā)電機轉子16電連接；
該發(fā)電機還包括外風扇罩23,外風扇罩23與機殼10固定連接后圍合成該外風路容納腔體12。
[0019]如圖2所示，組合定子14的定子沖片141外圓均向內沖壓多個第一通風孔槽1411后與內風扇19結合形成內散熱風路通道，可對全封閉式的密封腔體內轉子的熱量進行散發(fā)；為了滿足全封閉發(fā)電機內風路的需要，將本發(fā)電機中定子的定子沖片設計為一外圓帶通風孔槽的特殊結構；圖4為傳統(tǒng)發(fā)電機的定子沖片圖，其外圓上無通風孔槽。每個定子隔片1412的兩側成內凹結構分布，該定子隔片1412的繞組采用F級絕緣。
[0020]相較于現有技術的情況，本發(fā)明提供的低速全封閉式雙永磁單相無刷同步發(fā)電機，發(fā)電機設計成外風路容納腔體12和全封閉的密封腔體13，將組合定子14、永磁勵磁機定子15、永磁主發(fā)電機轉子16、補償發(fā)電機轉子17、永磁勵磁機電樞轉子18均安置在全封閉空間內，而且定子沖片外圓均向內沖壓多個第一通風孔槽后與內風扇19形成內散熱風路通道，該結構由單獨的內散熱風路通道對全封閉空間進行散熱，可及時有效的將轉子的熱量散發(fā)出去，該設計可使轉子發(fā)熱量很小，且因有補償勵磁環(huán)節(jié)，可使發(fā)電機的電壓可調、可控，達到了發(fā)電機供電品質好及能滿足用戶供電要求；同時，旋轉AVR、電壓信號旋轉傳感器和外風扇的外置的外風路設計、特殊的定子沖片的通風孔槽的設計及整機的合理風路設計，可實現發(fā)電機的全封閉化設計。本發(fā)明中內外雙風路散熱的設計，使得本發(fā)電機具有以下特點:
1)定、轉子溫升較低，很好地實現了小容量無刷同步發(fā)電機的低速化、全封閉化；
2)電氣性能好，穩(wěn)態(tài)電壓調整率<±2.5%，波形畸變率< 5%;
3)效率高，比同容量電勵磁發(fā)電機高5?8%;
4)旋轉AVR被置于密封腔體外，維修更換方便；
5)體積小、重量輕、可靠性好。
[0021]請進一步參閱圖5，補償發(fā)電機轉子17的轉子沖片171的外圓周分布有偶數個凸齒1711，且每相鄰兩個凸齒1711之間形成通風道1712。該通風道1712的設計，將轉子自身設計成具有散熱結構的形式，由通風道1712對該補償發(fā)電機轉子17的熱量進行散發(fā)，進一步增大了內風路的散熱面積。每個凸齒1711的頂端沖壓有大于凸齒1711的底端的弧形狀擋片1712，且擋片1712的邊緣處均勻沖壓有多個第二通風孔槽1714，轉子沖片171上沿著轉軸11的軸心的外圍上均勻設有多個散熱通孔1715。散熱通孔1715、第二通風孔槽1714進一步增大了散熱面積。且擋片1712的設計，加大了該轉子的強度，使得該轉子在轉動過程中不易產生易碎折斷等現象。
[0022]請進一步參閱圖1，該機殼10內的密封腔體13由依次相連的機座131、前端蓋132、轉軸11和后端蓋133圍合而成。當然，本案中并不局限于密封腔體13的具體結構，只要是能實現將組合定子14、永磁勵磁機定子15、永磁主發(fā)電機轉子16、補償發(fā)電機轉子17、永磁勵磁機電樞轉子18安置在全封閉的密封腔體13內的實施方式，均屬于對本案的簡答變形或變換，落入本案的保護范圍內。
[0023]在本實施例中，永磁主發(fā)電機轉子16由一片轉子片161 —體成型而成,該轉子片161中心設有轉軸11的軸心162，且該轉子上設有偶數個磁極孔，且每個磁極孔上均嵌設有磁鋼，且相鄰兩個磁鋼的極性相反,兩個磁鋼為N極磁鋼163和S極磁鋼164，N極磁鋼163和S極磁鋼164的形狀完全相同，這樣就起到了發(fā)電機轉子的作用。且一體成型的結構使得轉子不易產生易碎折斷的現象。
[0024]在本實施例中，前端蓋132和后端蓋133均由鋼鐵材料制成，機座131由鋁質材料制成，永磁主發(fā)電機轉子16由150°C的釹鐵硼制成，永磁勵磁機定子15由120°C的釹鐵硼制成，補償發(fā)電機轉子17繞組采用H級絕緣；定子與機座采用熱套工藝。
[0025]本發(fā)明的工作原理為:發(fā)電機在原動機拖動下，達到額定轉速左右時，永磁主發(fā)電機發(fā)出超過額定電壓的空載電壓，永磁勵磁機也發(fā)出供勵磁用的勵磁電壓，旋轉AVR通過信號旋轉傳感器受到發(fā)電機空載電壓高于額定電壓(或其他整定電壓)后，將調節(jié)供給給補償發(fā)電機的勵磁電流，使得發(fā)電機的電壓回到額定電壓(或其他整定電壓)，調解發(fā)電機的電位器，可以將發(fā)電機端電壓整定在所需要的額定電壓(或其他整定電壓)的位置上。當發(fā)電機加上負載后，旋轉AVR感受到加負載后的電壓的變化并將調節(jié)供給給補償發(fā)電機的勵磁電流，使端電壓回到額定電壓(或其他整定電壓)附近，維持端電壓不變，達到恒定發(fā)電機電壓的目的。
[0026]通過本發(fā)明的結構，制備的發(fā)電機，以單相12KW?8P為例，其額定參數如下:
額定功率:12KW額定頻率:60HZ 額定電壓:220V極數:2P = 8
功率因數:0.9 (滯后)額定轉速:900r/min
額定電流:60.6A絕緣等級:F/H=定/轉
相數:單相電壓調整率:±2.5%
從上述數據，肯看出該結構設計的發(fā)電機效率高、電性能穩(wěn)定、穩(wěn)態(tài)電壓調整率適中。
[0027]本發(fā)明由于采用了雙永磁的混合勵磁技術，可實現小容量無刷同步發(fā)電機的低速化；雙永磁的混合勵磁技術，可使轉子發(fā)熱量很小，且因有補償勵磁環(huán)節(jié)，可使發(fā)電機的電壓可調、可控，發(fā)電機供電品質好，能滿足用戶供電要求；又采用了特殊的定子沖片結構設計及整機的合理風路設計，可實現發(fā)電機的全封閉化。
[0028]以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但是本發(fā)明并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種低速全封閉式雙永磁單相無刷同步發(fā)電機，其特征在于，包括在機殼內圍合而成的全封閉的密封腔體和在機殼外圍合而成的外風路容納腔體，所述轉軸置于密封腔體內且其兩端延伸出機殼的兩端外； 所述密封腔體內安置有主發(fā)電機與補償發(fā)電機的組合定子、永磁勵磁機定子、永磁主發(fā)電機轉子、補償發(fā)電機轉子、永磁勵磁機電樞轉子和內風扇，所述永磁主發(fā)電機轉子、補償發(fā)電機轉子設置在組合定子的下端，所述永磁勵磁機定子與永磁勵磁機電樞轉子連接；所述組合定子和永磁勵磁機定子的定子沖片外圓均向內沖壓多個第一通風孔槽后與內風扇形成內散熱風路通道；每相鄰兩個第一通風孔槽之間形成定子繞線的定子隔片； 所述外風路容納腔體安置有旋轉AVR、電壓信號旋轉傳感器和外風扇，且旋轉AVR和電壓信號旋轉傳感器均置于外風扇的下方； 所述永磁勵磁機電樞轉子依次通過旋轉AVR和補償發(fā)電機轉子與永磁主發(fā)電機轉子電連接。
2.根據權利要求1所述的低速全封閉式雙永磁單相無刷同步發(fā)電機，其特征在于，所述補償發(fā)電機轉子的轉子沖片的外圓周分布有偶數個凸齒，且每相鄰兩個凸齒之間形成通風道。
3.根據權利要求2所述的低速全封閉式雙永磁單相無刷同步發(fā)電機，其特征在于，每個凸齒的頂端沖壓有大于凸齒的底端的弧形狀擋片，且擋片的邊緣處均勻沖壓有多個第二通風孔槽。
4.根據權利要求1所述的低速全封閉式雙永磁單相無刷同步發(fā)電機，其特征在于，該機殼的密封腔體由依次相連的機座、前端蓋、轉軸和后端蓋圍合而成。
5.根據權利要求2所述的低速全封閉式雙永磁單相無刷同步發(fā)電機，其特征在于，所述轉子沖片上沿著轉軸的軸心的外圍上均勻設有多個散熱通孔。
6.根據權利要求1所述的低速全封閉式雙永磁單相無刷同步發(fā)電機，其特征在于，每個定子隔片的兩側成內凹結構分布。
7.根據權利要求1所述的低速全封閉式雙永磁單相無刷同步發(fā)電機，其特征在于，所述永磁主發(fā)電機轉子由一片轉子片一體成型而成，該轉子片中心設有轉軸的軸心，且該轉子上設有偶數個磁極孔，且每個磁極孔上均嵌設有磁鋼，且相鄰兩個磁鋼的極性相反。
8.根據權利要求1所述的低速全封閉式雙永磁單相無刷同步發(fā)電機，其特征在于，該發(fā)電機還包括外風扇罩，所述外風扇罩與機殼固定連接后圍合成該外風路容納腔體。
9.根據權利要求4所述的低速全封閉式雙永磁單相無刷同步發(fā)電機，其特征在于，所述前端蓋和后端蓋均由鋼鐵材料制成，所述機座由鋁質材料制成，所述永磁主發(fā)電機轉子由150°C的釹鐵硼制成，所述永磁勵磁機定子由120°C的釹鐵硼制成。
【文檔編號】H02K5/20GK104377930SQ201410671161
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權日:2014年11月21日
【發(fā)明者】梅昆, 張光榮, 蔣仁杰, 梁田中, 梁海運 申請人:深圳市安托山特種機械有限公司