本實(shí)用新型具體涉及一種改善電容自勵單相同步發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)：

電機(jī)是一種以磁場為中間媒介的機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)換的電磁裝置。從能量的流動和用途上來說，可以把電機(jī)分為電動機(jī)和發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)利用電磁感應(yīng)定律把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋Ｔ诎l(fā)電廠生產(chǎn)過程中，通過煤在鍋爐中燃燒，水的勢能沖擊水輪機(jī)，原子能裂變或聚變，風(fēng)吹動漿葉等方式把各種一次能源所貯存的能量變化為所需要的機(jī)械能，然后再把機(jī)械能通過傳動機(jī)構(gòu)送給發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)利用電機(jī)中的磁場轉(zhuǎn)換為電能，再經(jīng)過發(fā)、輸、變電網(wǎng)絡(luò)送給各種工廠、礦山、企業(yè)、家庭等場所供大家使用。電動機(jī)利用電磁力定律把電能變?yōu)闄C(jī)械能。一般的生產(chǎn)系統(tǒng)包括電源、電機(jī)、控制器等，通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動各種生產(chǎn)機(jī)械完成一定的生產(chǎn)任務(wù)，滿足不同生產(chǎn)的需要。同步電機(jī)是一種常用的交流電機(jī)，從原理上看，同步電機(jī)既可用作發(fā)電機(jī)，也可用作電動機(jī)或補(bǔ)償機(jī)?，F(xiàn)代水電站、火電站和核電站中的交流發(fā)電機(jī)幾乎全部都是同步發(fā)電機(jī)，在工礦企業(yè)和電力系統(tǒng)中，同步電動機(jī)和補(bǔ)償機(jī)用的也不少。

同步電機(jī)的工作原理是在電機(jī)定子側(cè)三相對稱繞組內(nèi)通入三相對稱交流電，產(chǎn)生圓形的旋轉(zhuǎn)磁勢。轉(zhuǎn)子側(cè)的氣隙磁勢通常有兩種方法產(chǎn)生：一種是通過電刷和滑環(huán)通入直流勵磁電流，產(chǎn)生恒定的磁場；另外一種是利用永磁體的剩磁產(chǎn)生磁場。由于轉(zhuǎn)子側(cè)磁極和定子旋轉(zhuǎn)磁極之間相互吸引，從而產(chǎn)生磁拉力形成電磁轉(zhuǎn)矩。

同步電機(jī)具有以下特點(diǎn)：

同步電機(jī)功率因數(shù)高，功率因數(shù)可以通過轉(zhuǎn)子磁場進(jìn)行調(diào)節(jié)，效率高；機(jī)械特性硬，轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載變化而變化；運(yùn)行性能穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)勵磁調(diào)節(jié)；不能自行直接啟動，需要借助額外的啟動裝置來啟動；電勵磁的同步電機(jī)需要額外的直流勵磁電源，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；當(dāng)頻率不變時(shí)，易發(fā)生轉(zhuǎn)子失步和震蕩，影響電機(jī)的整體性能。

無刷勵磁同步電機(jī)的工作原理是先由電壓互感器和電流互感器為電壓調(diào)節(jié)器提供控制量，然后再給交流勵磁機(jī)的勵磁繞組提供交流電，交流勵磁機(jī)中的電樞繞組所產(chǎn)生的交流電經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流器整流后給同步電機(jī)勵磁繞組勵磁。系統(tǒng)中的交流主勵磁機(jī)是與主發(fā)電機(jī)同軸連接的旋轉(zhuǎn)電樞式三相同步發(fā)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)電樞的交流輸出經(jīng)與主軸一起旋轉(zhuǎn)的不可控整流器整流后，直接送到汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵磁繞組，供給直流勵磁。因?yàn)榻涣髦鲃畲艡C(jī)的電樞、整流裝置與主發(fā)電機(jī)的勵磁繞組均裝設(shè)在同一旋轉(zhuǎn)軸上，不再需要集電環(huán)和電刷。

電容自勵單相同步發(fā)電機(jī)為不可控勵磁發(fā)電機(jī)，現(xiàn)在國內(nèi)生產(chǎn)的電容自勵凸極無刷單相同步發(fā)電機(jī)的定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯都是標(biāo)注長度加公差而成。由于鐵芯的疊壓系數(shù)誤差、測量誤差以及生產(chǎn)過程中的一些工藝誤差等這些不可避免的因素，都會影響電壓調(diào)整率的波動范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種可以提高生產(chǎn)效率的改善電容自勵單相同步發(fā)電機(jī)。

本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

改善電容自勵單相同步發(fā)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)軸、定子和轉(zhuǎn)子，定子由定子鐵芯3，勵磁繞組2和機(jī)座組成，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯4，感應(yīng)繞組5和直流勵磁繞7組組成，在轉(zhuǎn)軸上裝設(shè)有旋轉(zhuǎn)整流器，在定子鐵芯的內(nèi)圓周中間位置開有一個(gè)槽，在槽中放入感應(yīng)繞組，在轉(zhuǎn)子外圓周上與定子上的槽相對應(yīng)的位置也開有同樣寬度的槽，在槽中放入勵磁繞組，轉(zhuǎn)子還連接有直流勵磁繞組，所述的定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯均固定在壓力傳感器上，壓力傳感器與單相交流電源1的開關(guān)電連接。

所述的轉(zhuǎn)子鐵芯設(shè)有36個(gè)槽，6組直流勵磁繞組并聯(lián)安放在槽內(nèi)。

在轉(zhuǎn)軸上固定旋轉(zhuǎn)整流器6，旋轉(zhuǎn)整流器的輸入端與感應(yīng)繞組的輸出端連接，轉(zhuǎn)子的直流勵磁繞組和旋轉(zhuǎn)整流器的輸出端相連接。

所述的轉(zhuǎn)軸為空心軸，包括主體和縮頸端，在主體的外周面與縮頸端的外周面之間過渡形成倒圓部，空心軸的另一端形成擴(kuò)口部。

定子鐵芯長度為79-80mm，勵磁繞組節(jié)距為1-7。

所述的旋轉(zhuǎn)整流器被固定在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

本實(shí)用新型采用將定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯由標(biāo)注長度加公差的方式改為采用電子稱稱重量的方式來解決。通過這種方式，我們可以將定子沖片的誤差控制在0-1片，對電壓的影響范圍是0-2V最大程度的避免了這種疊壓系數(shù)誤差、測量誤差引起的電壓波動。

附圖說明

圖1為標(biāo)長度的發(fā)電機(jī)定子鐵芯；

圖2為標(biāo)重量的發(fā)電機(jī)定子鐵芯；

圖3為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。

改善電容自勵單相同步發(fā)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)軸、定子和轉(zhuǎn)子，定子由定子鐵芯，勵磁繞組和機(jī)座組成，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯，感應(yīng)繞組和直流勵磁繞組組成，在轉(zhuǎn)軸上裝設(shè)有旋轉(zhuǎn)整流器，在定子鐵芯的內(nèi)圓周中間位置開有一個(gè)槽，在槽中放入感應(yīng)繞組，在轉(zhuǎn)子外圓周上與定子上的槽相對應(yīng)的位置也開有同樣寬度的槽，在槽中放入勵磁繞組，轉(zhuǎn)子還連接有直流勵磁繞組，所述的定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯均固定在壓力傳感器上，壓力傳感器與單相交流電源的開關(guān)電連接。所述的轉(zhuǎn)子鐵芯設(shè)有36個(gè)槽，6組直流勵磁繞組并聯(lián)安放在槽內(nèi)。在轉(zhuǎn)軸上固定旋轉(zhuǎn)整流器，旋轉(zhuǎn)整流器的輸入端與轉(zhuǎn)子感應(yīng)繞組的輸出端連接，轉(zhuǎn)子的直流勵磁繞組和旋轉(zhuǎn)整流器的輸出端相連接。所述的轉(zhuǎn)軸為空心軸，包括主體和縮頸端，在主體的外周面與縮頸端的外周面之間過渡形成倒圓部，空心軸的另一端形成擴(kuò)口部。定子鐵芯長度為79-80mm，勵磁繞組節(jié)距為1-7。工作時(shí)，單相交流電源為定子側(cè)的單相勵磁繞組提供交流電，在定子勵磁繞組有交流電流流過，在電機(jī)定、轉(zhuǎn)子鐵芯和氣隙中就會產(chǎn)生一個(gè)交變的脈振磁場，定子側(cè)的勵磁繞組和轉(zhuǎn)子側(cè)的感應(yīng)繞組同時(shí)環(huán)鏈此脈振磁場。根據(jù)變壓器原理，轉(zhuǎn)子側(cè)交流感應(yīng)繞組中就會感應(yīng)出交流電勢。感應(yīng)繞組輸出電勢的大小只和定子側(cè)勵磁繞組的輸入電壓大小有關(guān)，與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度無關(guān)。通過全橋旋轉(zhuǎn)整流器把轉(zhuǎn)子感應(yīng)繞組產(chǎn)生的交流電變換為直流電，在轉(zhuǎn)子上的直流勵磁繞組就獲得了直流勵磁電流，產(chǎn)生恒定的磁極和。通過改變定子側(cè)單相勵磁繞組的交流電壓值，就可以按比例地調(diào)節(jié)同步電機(jī)轉(zhuǎn)子上直流繞組勵磁電流的大小，從而實(shí)現(xiàn)了同步電機(jī)無刷調(diào)節(jié)勵磁。這里需要著重指出的是，所述的壓力傳感器、電源開關(guān)、旋轉(zhuǎn)整流器都是比較常見的電子設(shè)備，通過目前已經(jīng)公開的文獻(xiàn)以及產(chǎn)品就能夠獲得上述裝置。

基于電容自勵單相同步發(fā)電機(jī)的這種勵磁不可控性，因此生產(chǎn)過程中的一些設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)顯得尤為重要。目前國內(nèi)生產(chǎn)同類型發(fā)電機(jī)的定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯都是標(biāo)注長度加公差而成。由于鐵芯的疊壓系數(shù)誤差、測量誤差以及生產(chǎn)過程中的一些工藝誤差等這些不可避免的因素，都會影響電壓調(diào)整率的波動范圍。在生產(chǎn)的過程中，我們會碰到試制樣機(jī)的時(shí)候，即使考慮到了這種波動性，而將電壓范圍取在接近中間值，但是批量生產(chǎn)該產(chǎn)品時(shí)，還是會出現(xiàn)一部份產(chǎn)品電壓范圍超出了要求，雖然我們可以通過更換電容大小的方式來微調(diào)，但是電容一般是標(biāo)準(zhǔn)件，如果需要非標(biāo)準(zhǔn)的電容，還需要廠家定制。這樣需要電容的規(guī)格較多，并且也比較麻煩。如果碰到國外公司指定用他們自己的電容，這樣就無法更換電容，我們還需要通過其它途徑來解決這些問題，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

轉(zhuǎn)軸可以采用市面上現(xiàn)有空心管型材為加工坯料，空心管坯料選擇時(shí)可按主體部工藝要求加以確定，材料來源廣泛，節(jié)省了鉆孔工序。

在生產(chǎn)過程中我們發(fā)現(xiàn)，如果定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯采用標(biāo)注長度加公差的方式，由于鐵芯的疊壓系數(shù)誤差、測量誤差這些不可避免的因素，會使得定子沖片的誤差在2~3片，對電壓的影響范圍是3~6V。本實(shí)用新型采用將定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯由標(biāo)注長度加公差的方式改為采用電子稱稱重量的方式來解決。通過這種方式，我們可以將定子沖片的誤差控制在0~1片，對電壓的影響范圍是0~2V最大程度的避免了這種疊壓系數(shù)誤差、測量誤差引起的電壓波動。這種不可控單相發(fā)電機(jī)的電壓允許范圍為20V左右，試驗(yàn)結(jié)果證明無需更換電容微調(diào)，基本上能一次性通過。

本實(shí)用新型實(shí)用效果良好，特別適用這種大批量生產(chǎn)的小型不可控勵磁發(fā)電機(jī)，以本公司ISGBC 6 kW 4極60Hz電容自勵凸極無刷單相同步發(fā)電機(jī)為例，考慮到轉(zhuǎn)子片對電壓的影響較少，所以目前轉(zhuǎn)子片還是以長度加公差的方式，定子鐵芯通過這種將標(biāo)長度改為電子稱稱重量的方式，可以將原先10%左右產(chǎn)品需要更換電容微調(diào)的概率降為1%左右，

以本公司ISGBC 6 kW 4極60Hz電容自勵凸極無刷單相同步發(fā)電機(jī)為例，通過這種將定子鐵芯標(biāo)長度改為電子稱稱重量的方式，可以將原先10%左右產(chǎn)品需要更換電容微調(diào)的概率降為1%左右，大大提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)也可避免國外公司指定電容生產(chǎn)廠家，而無法更換電容的短板。

本實(shí)用新型實(shí)用效果良好，以本公司ISGBC 6 kW 4極60Hz電容自勵凸極無刷單相同步發(fā)電機(jī)為例，通過這種將定子鐵芯標(biāo)長度改為電子稱稱重量的方式，可以將原先10%左右產(chǎn)品需要更換電容微調(diào)的概率降為1%左右，對于年產(chǎn)幾萬臺的產(chǎn)品來說，這種細(xì)節(jié)的改變大大的提高了生產(chǎn)效率。