专利名称：混磁双电压中频无刷同步发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种旋转电源，尤其是一种混磁双电压中频无刷同步发电机。
背景技术：
随着稀土永磁材料的迅猛发展，稀土永磁材料在电机领域已开始应用，稀土永磁材料制成的永磁发电机具有体积小、重量轻、效率高等特点，但存在负载电压降低及无法调节的问题，而电励磁无刷发电机的负载电压容易实现调节、结构复杂、体积大、重量重。根据永磁励磁和电励磁的各自特点和不足，须研究一种新型的混磁双电压中频无刷发电机。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混磁双电压中频无刷同步发电机，该混磁双电压中频无刷同步发电机是一种交流发电机，通过永磁加电励磁能实现无刷中频发电，输出二路独立的三相交流电源，发电电压可调且稳定精度高。
本发明的技术方案为一种混磁双电压中频无刷同步发电机，由永磁交流发电机和调磁交流发电机二部分组成，该发电机的永磁中频定子有永磁中频定子铁芯、二套中频主绕组和一套谐波绕组，二套中频主绕组均为正弦绕组，相互间正交地嵌入永磁中频定子铁芯槽内下部，谐波绕组布于主绕组上部；谐波绕组作为调磁电源，二套主绕组之间为正交设计，相互间无干扰；永磁转子有永磁转子铁芯和永磁铁，永磁转子铁芯每极极靴部位开有燕尾凹形槽，槽内嵌入与槽形相同的永磁铁，相邻磁极永磁铁磁性方向按N极S极依此分布，磁极极数根据发电机需要确定；调磁交流发电机，它由调磁中频定子和无线圈转子组成。调磁中频定子有调磁中频定子铁芯、二套调磁中频主绕组、一套谐波绕组和一个调磁线圈。调磁中频定子铁芯分为二段，二段铁芯间夹装调磁线圈，调磁中频定子铁芯靠压在永磁中频定子铁芯一侧，与调磁中频定子对应的无线圈转子铁心中部为凹柱形，凹处与调磁线圈对应，二边凸出部位的厚度与薄铁芯相同，磁极形状与永磁转子相同，每边的磁极极数为永磁转子磁极极数的一半，单边的磁极对称分布，二边的磁极相互交错分布。该发电机的调磁中频定子的调磁中频主绕组和谐波绕组分别与永磁中频定子的中频主绕组和谐波绕组共用。谐波绕组作为调磁线圈的调磁电源，二套主绕组之间为正交设计，相互间无干扰。该电机还可构成50Hz、400Hz或1000Hz电输出，或整数倍50Hz频率电输出的不同功率的混磁无刷同步发电机。
其工作原理发电状态时，当发动机驱动发电机达到额定转速后，定子主绕组W1和W2切割永磁铁心磁场感应二种中频交流电压，谐波绕组WS也感应谐波电压，谐波电压经电压调节器AVR整流和调节，供给调磁线圈WE形成电励磁磁场，电磁励磁场在无线圈转子铁心中形成可调磁场，使空载中频交流电压达到额定电压，当发电机加负载后，负载电流会形成电枢反应，使发电机端电压下降，同时谐波电压会增大，此时在电压调节器AVR的调节作用下，通过调磁线圈WE和无线圈转子铁心形成调节磁场，使发电机端电压保持稳定，且稳定精度高。调节电压调节器AVR可整定发电机端电压。
本发明的优点在于混磁双电压中频无刷同步发电机无须励磁机和旋转整流器能实现无刷化；转子无须磁场绕组能实现发电机端电压稳定可调节，且稳定精度高；中频双电压相互干扰小，电压波形正弦性好，供电品质优良；发电机结构简单，体积小，重量轻，效率高。
图1为混磁双电压中频无刷同步发电机结构示意图；图2为混磁双电压中频无刷同步发电机原理图；图3为混磁双电压中频无刷同步发电机永磁转子结构图；图4为混磁双电压中频无刷同步发电机无线圈转子结构图。
图2中W1-高电压主绕组，W2-低电压主绕组，WS-谐波绕组，WE-调磁线圈，AVR-电压调节器，U1-中频高压输出，U2-中频低压输出。
具体实施例方式
混磁双电压中频无刷同步发电机是通过对永磁加电励磁的混合励磁新技术的研究而取得的。混磁双电压中频无刷同步发电机由400HZ永磁中频定子4、永磁转子5、调磁线圈7、无线圈转子6铁心、风扇2、机座3、前端盖1、后端盖8和轴承9等组成。机座3内布置永磁中频定子4，永磁中频定子4有铁芯、二套中频主绕组W1、W2、一套谐波绕组WS和调磁线圈7，永磁中频定子4铁芯分为二段，一厚一薄，厚铁芯与薄铁芯间夹装调磁线圈，二套中频主绕组W1、W2相互正交地嵌入中频定子铁芯槽内下部，谐波绕组WS布于主绕组上部，与永磁中频定子4对应的转子轴上布置中频永磁转子5和无线圈转子6铁心，中频永磁转子5有中频转子铁芯和永磁铁，无线圈转子6铁心为凹形，凹处与调磁线圈对应，二边的厚度与定子薄铁芯相同，二边的磁极形状及磁极数量与中频永磁转子5相同，机座3二端止口分别安装前端盖1和后端盖8，前端盖1及后端盖8与转轴间分别通过轴承9安装，前端盖1内转轴上安装风扇2，后端盖8内侧机座3内布置定子薄铁芯，后端盖8内侧转轴中上安装无线圈转子6铁心。
混磁双电压中频无刷同步发电机，是一种交流发电机，发电频率为中频，发电电压为二种不同电压值。该发电机由二部分组成，一部分是永磁部分，另一部分是电励磁部分，永磁部分产生永磁磁场，电励磁部分产生电励磁磁场，这二种磁场复合形成混合磁场，混合磁场是可调磁场，实现交流发电电压可调且稳定精度高。
永磁部分称永磁交流发电机，它由永磁中频定子4和永磁转子5组成。永磁中频定子4有永磁中频定子铁芯、二套中频主绕组W1、W2和一套谐波绕组WS。二套中频主绕组W1、W2均为正弦绕组，相互间正交地嵌入永磁中频定子4铁芯槽内下部，谐波绕组WS布于主绕组W1、W2上部。与永磁中频定子4对应的永磁转子有永磁转子铁芯和永磁铁，永磁转子铁芯每极极靴部位开有燕尾凹形槽，槽内嵌入与槽形相同的永磁铁，相邻磁极永磁铁磁性方向按N极S极依此分布，磁极极数根据发电机需要确定。
电励磁部分称调磁交流发电机，它由调磁中频定子10和无线圈转子6组成。调磁中频定子10有调磁中频定子铁芯、二套调磁中频主绕组、一套谐波绕组和一个调磁线圈7。调磁中频定子铁芯分为二段，二段铁芯间夹装调磁线圈，调磁中频定子10铁芯靠压在永磁中频定子5铁芯一侧，调磁中频定子10的调磁中频主绕组和谐波绕组分别与永磁中频定子5的中频主绕组和谐波绕组共用。与调磁中频定子10对应的无线圈转子铁心中部为凹柱形，凹处与调磁线圈对应，二边凸出部位的厚度与薄铁芯相同，磁极形状与永磁转子5相同，每边的磁极极数为永磁转子磁极极数的一半，单边的磁极对称分布，二边的磁极相互交错分布。
混磁双电压中频无刷同步发电机由永磁交流发电机和调磁交流发电机二部分组成，其磁场由永磁磁场和调磁磁场复合形成混合磁场。永磁磁场靠永磁铁产生，永磁磁通由永磁铁N极穿过气隙经定子齿轭回到永磁铁S极，中频主绕组切割永磁磁场感应中频交流电压为永磁感应电压。调磁磁场靠调磁线圈产生，调磁磁通经机座外壳到一边的调磁中频定子10铁芯穿过气隙，并经无线圈转子6铁心磁极到另一边磁极再穿过气隙和调磁定子铁芯回到机座外壳，冲频主绕组切割调磁磁场感应中频交流电压为调磁感应电压。当调磁线圈7的直流电流大小和方向改变时，其产生的磁场大小和方向也随其改变，调磁感应电压也随其变化，永磁感应电压和调磁感应电压的合成电压为发电机的发电电压，发电电压可调。该发电机配上电压调节器后发电电压稳定精度高。
权利要求
1.一种混磁双电压中频无刷同步发电机，由永磁交流发电机和调磁交流发电机二部分组成，其特征在于该发电机的永磁中频定子(4)有永磁中频定子铁芯、二套中频主绕组W1、W2和一套谐波绕组Ws，二套中频主绕组W1、W2均为正弦绕组，相互间正交地嵌入永磁中频定子铁芯槽内下部，谐波绕组Ws布于主绕组上部；谐波绕组Ws作为调磁电源，二套主绕组W1、W2之间为正交设计，相互间无干扰；永磁转子(5)有永磁转子铁芯和永磁铁，永磁转子铁芯每极极靴部位开有燕尾凹形槽，槽内嵌入与槽形相同的永磁铁，相邻磁极永磁铁磁性方向按N极S极依此分布，磁极极数根据发电机需要确定；调磁交流发电机，它由调磁中频定子(10)和无线圈转子(6)组成；调磁中频定子(10)有调磁中频定子铁芯、二套调磁中频主绕组W1、W2、一套谐波绕组Ws和一个调磁线圈7。调磁中频定子(10)铁芯分为二段，二段铁芯间夹装调磁线圈(7)，调磁中频定子铁芯靠压在永磁中频定子铁芯一侧，与调磁中频定子(10)对应的无线圈转子铁心中部为凹柱形，凹处与调磁线圈(7)对应，二边凸出部位的厚度与薄铁芯相同，磁极形状与永磁转子(5)相同，每边的磁极极数为永磁转子磁极极数的一半，单边的磁极对称分布，二边的磁极相互交错分布。
2.根据权利要求1所述的混磁双电压中频无刷同步发电机，其特征在于该发电机的调磁中频定子(10)的调磁中频主绕组W1、W2和谐波绕组Ws分别与永磁中频定子的中频主绕组W1、W2和谐波绕Ws组共用。
3.根据权利要求1或2所述的混磁双电压中频无刷同步发电机，其特征在于谐波绕组Ws作为调磁线圈(7)的调磁电源，二套主绕组W1、W2之间为正交设计，相互间无干扰。
4.根据权利要求1或2所述的混磁双电压中频无刷同步发电机，其特征在于该电机还可构成50Hz、400Hz或1000Hz电输出，或整数倍50Hz频率电输出的不同功率的混磁无刷同步发电机。
全文摘要
本发明公开一种混磁双电压中频无刷同步发电机，该混磁双电压中频无刷同步发电机由永磁中频定子、永磁转子、调磁中频定子、调磁线圈、无线圈转子、风扇、机座、前端盖、后端盖和轴承等组成。该发电机是一种交流发电机，通过永磁加电励磁能实现无刷中频发电，输出二路独立的三相交流电源，发电电压可调且稳定精度高、小于1％。混磁双电压中频无刷同步发电机无须励磁机和旋转整流器能实现无刷化；转子无须磁场绕组能实现发电机端电压稳定调节，且稳定精度高；中频双电压相互间无干扰，电压波形正弦性好，供电品质优良；发电机结构简单，体积小，重量轻，效率高。
文档编号H02K3/28GK1547313SQ20031011159
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月11日 优先权日2003年12月11日
发明者徐剑萍 申请人:泰豪科技股份有限公司