专利名称：直励、自励、串励—并极发电机的制作方法
技术领域：
直励、 自励、串励—并极发电机是新式的交流发电装置，能制做各大中小型发电机，适用于各领域的发电需求。
背景技术：
本发明的发电机有三种设计，一种是直励发电机，直励发电机采用单相220V电源为励磁电压设计而成的变频发电或直流电源12V、24V、36V等做为励磁电源而设计汽车用发电机。一种是自励发电机，是应用永磁铁产生磁场建立励磁电流并经动能转换输出电压。一种是串励发电机，采用另一单体励磁设备所产生的电源与主发电机串联而建立电压。三种发电机都是应用并极方法制做，定子绕组采用回曲式绕法，转子采用直嵌式绕法，磁通采用对吻式设计，三种发电机制做工艺和方法大体上是相同，只是在小部份工艺制做和方法做了改变即可，直励、自励、串励—并极发电机能够明显节约绕组所用的电磁线，与传统发电机同功率大小相比至少能节约30％以上，相同功率造价成本至少节省30％以上，转子极数可设计成几十极或百多极，再加上并极设计相加大型发电机可以设计成几百极组合以上，极数越多它功率比例就越大，并且可以根据设计电机所需不同的机械转速，我所采用新工艺、新构造而设计的新式单相或三相发电机还能大大缩短制做装机及维修时间。
发明内容
本发电机分两部份基础内容，第一部份是发电机定子设计，第二部份是发电机转子设计。发电机定子设计包括机(壳)座、主绕组、硅铁心片(极身)、端盖、电刷装置、绝缘塑料套、机脚、接绕盒、散热口等。硅铁心片采用0.5～1.5mm厚的低碳钢板叠压铆紧而成，硅铁心片两面涂有绝缘漆，做成两边是凸出的中间是凹进是无槽的这就形成了“凹”字形做成硅铁心，“凹”字形的两边凸出位置部分即是极靴呈内弧圆状，“凹”字形整齐有序排列叠压铆紧在机座内圆上，而“凹”字形凹进的内凹口极靴是朝向中心转子电枢，“凹”字形铁心片排列在顺着机座内一圈即是一组，而两组以上“凹”字形铁心片联接在一起即是并极，就是极与极并接联，并联的极可以几十组以上拼排联接，而大型发电机可以上百组拼联接设计，在每组“凹”字形铁心片两边凸出极靴叠压成的圆形是朝向电枢转子，凸出圆形位置上是冲压成较小整齐有序的凹槽即是线槽，凹槽两边是平衡对称大小规格相等，两组以上并极冲压的凹槽同样也是一线对称平衡大小规格也相等，线槽是穿绕绝缘导线铜线或铝线，在穿绕绝缘线前在线槽套上绝缘塑料套，塑料套即是绝缘又是定牢铁心片，它是一次铸成分成两半合拼而成，“凹”字形线槽铁心凸突出朝向转子位置的极靴是槽楔位置，槽楔是安放楔条来定牢绕组线，绕组的绕制方法是顺着极身的线槽呈回曲式绕制，回曲式就是把绝缘导线绕在顺着“凹”字形圆铁心每边的线槽循环来回曲形绕制，每边绕制的主绕组绝缘线是一线到止不间断地绕到所需的匝数为止，每组有两边线槽在每一边回曲式绕线可跟据发电机功率型号大小来或所要的电压及并联极数来定每边的绕线是串接或并接，两组以上并极就有两个边并联组成合体线槽，两个组以上的“凹”字形线槽连接并联在一起就组成多组合体线槽，合体线槽绕组方法也是回曲式绕法。电机的端盖和机壳是铸铁制做，电刷装置是安置在两个端盖其中的一个靠圆中心向内侧面或外侧面均可。
发电机转子是安装在定子中间旋转部分的设计主要包括转轴、钢股、凹钢圈、筐笼、铁心冲片、电枢绕组、集电环、风扇、轴承、安全夹圈。转轴、钢股、凹钢圈采用钢制浇注而成，铁心冲片采用0.5～1.5mm厚的低碳钢板制做，筐笼是用铝铸或铝钛合金浇注成形，铁心冲片制做成“凹”字形导磁体，“凹”字形导磁冲片排列在“凹”字形的筐笼槽内，“凹”字形的两边凸出位置是极靴呈外弧圆，极靴弧圆是朝向定子铁心片“凹”字形两边凸出的极靴内弧圆相对称，相对称空隙间即是气隙位置，筐笼的凹槽开的方向是同转轴横向平衡方向开槽的，槽与槽是筐笼隔条，槽的两边凸出形状是呈扇形状扇的大弧圆向外小弧圆向内，“凹”字形铁心冲片同样也制做成扇形状大小刚好放进筐笼体槽内即可，筐笼和铁心冲片即在转子外圆形成整圈都是呈“凹”字形，筐笼隔条是铁心冲片极与极隔开的设计，在并极的每组转子外圆圈“凹”字形凹进去空隙圆形位置是来直接绕制绝缘线圈，绕组线圈可采用绝缘铜线或者铝制绝缘线两种，线圈绕成规律整齐有序绕匝数跟据需要而定，这种直接绕制线圈能够节省绝缘线用量而且制做又快，外圈“凹”字形及绕组的转子一圈即是一组，再跟据需要的组数一组一组排列连接在一起，铁心冲片也是一次冲成形铆紧制做或是并联连接，多组组合也是合拼放置在总的一个一次铸成形的筐笼，转子“凹”字形设计有几组并联那么定子“凹”字形也是同样设计几组相对称，筐笼是安置在圆形凹钢圈内固定与转轴连接起来，凹钢圈和钢股是一次性注浇而成一体外圆两边是凸出中间钢股呈凹斗圆形状，体圆形状，凹钢圈和钢股中间圆心用来穿放置转轴的圆孔，凹形钢圈两边凸出的边圆是可活动用紧固件加紧，转轴和钢股的圆孔间是开有小槽是装上定位销定位起来，凹钢圈和钢股是合成一体铸成 形状即是 形圈股，凹钢圈在外而钢股在内这种 设计是减轻转子的重量。
直励、自励、串励三种设计都是由前面所述的定转子及结构为基础，三种发电机定子及转子制做工艺基本相同，直励就是直接采用单相电220V或直流电直接接入转子电枢产生励磁，自励是增加永磁体安放位置自身产生励磁，串励是与另单一台励磁机所产生的励磁电流串联到主定子的辅助绕组并且产生励磁，三种发电机的磁通采用对吻式设计，对吻式磁通就是把定子和转子“凹”字形导磁硅铁心材料相对称通过气隙转输磁场进循环路径磁通，定转子凹字形磁通是组与组和极与极都是相对称，对吻式磁通在转子转动产生的磁链和时变电势通过定子建立电压输出。
直励设计方法采用单相或三相交流电源、直流电源直接通过电刷再经过集电环把电压导入转子电枢绕组，在机械运动引起磁链变化并与定子绕组产生时变电势而建立新的电流输出，这种直励设计主要是适用变频发电装置，用单相220V交流电源经转子电枢绕组与定子产生时变电势并转换建立成三相电压，其动力是由电动机来驱动与发电机互相结合，三相的建立输出是由定子绕组转换输出，汽车发电机应用其原理也基本相同。
自励设计方法采用永磁体安置在转子“凹”字形同一边的凸极与凸极的铝铸筐笼隔条中间，永磁体是长方体状安放在转子凸极的凸外圆面上相平衡，永磁体安置在两边“凹”字形凸出位置但是分别磁极N、S向上错位排列，又在定子增加辅助绕组经集电环电刷转换与转子相串联，转子经机械运动并在定子主绕组接出和建立电压，其它制做方法基本同前面定转子制做方法相同。另一种自励不用电刷和集电环制做方法是无刷设计，其方法较简单但只适用于制造小型发电机和高转速的发电机，制做工艺与前面定转子方法相近，不同的是直接不用电刷和集电环装置，转子绕组的导线两端头是连接相应值的电阻和电容，其它制做方法基本同前面定转子制做方法相同。
串励设计方法采用另外单一体励磁机所产生的电流直接导入到定子的辅助绕组并产生建立励磁磁场，辅助绕组接法是与定子主绕组相同绕法，其绕法是先主绕组嵌在槽最内辅助绕组嵌在最外靠槽楔位置，辅助绕组匝数及导线规格根据发电机功率大小而定，转子绕组经集电环和电刷转换输出的电压再与定子绕组串联，并在定子主绕组接出三相电压。
图1是直励、自励、串励—并极发电机构造图。
图中1.机脚 2.机壳 3.端盖 4.轴承盖 5.转轴 6.轴承 7.紧固件 8.定子绕组 9.硅铁心片 10.转子绕组 11.气隙 12.吊环 13.安全内圈 14.加固圈 15.安全外圈 16.风扇 17.电刷 18.集电环 19.电刷罩 20.通风网 21.铁心冲片 22.筐笼 23.定位销 24.钢股 25.出线盒 26.凹钢圈。
具体实施方案图1中机脚(1)机壳(2)端盖(3)轴承盖(4)轴承(6)紧固件(7)定子绕组(8)硅铁心片(9)吊环(12)电刷(17)电刷罩(19)通风网(20)出线盒(25)是定子的主要部分组成，定子中间位置是安放转子部分，转子是由转轴(5)安全内圈(13)转子绕组(10)加固圈(14)安全外圈(15)风扇(16)集电环(18)铁心冲片(21)筐笼(22)定位销(23)凹钢圈(26)主要部分组成，转子装置是做机械运动旋转的主要部分，当做机械运动时转子绕组(10)经电刷(19)和集电环(18)输入励磁电压时产生磁场，磁场被限定在多极“凹”字形铁心冲片(21)，在每一极“凹”字形铁心冲片(21)两边凸出位置就与定子“凹”字形硅铁心片(9)两边凸出的位置对称即成循环磁通路径，当转子每一极经机械转动时每极凸出的位置磁场就经气隙(11)来传递磁场给定子硅铁心片(9)，当硅铁心片(9)感应到磁通时定子绕组(8)也就感应到电势从而建立电压输出，这种把电压输到转子绕组来产生励磁主要是适用于直励发电机。自励发电机是增加永磁体来产生励磁，当转子绕组(10)感应到电势经电刷(17)和集电环(18)转换输出的电流再与定子另增加的辅助绕组串接，这时在机械转动转子绕组(10)与辅助绕组形成磁链又被感应到主定子绕组(8)而建立电压输出。串励发电机在定子硅铁心片(9)线槽内增加辅助绕组来产生励磁，其转子绕组(10)经电刷(17)和集电环(18)把主定子绕组(8)串接并联，从而就在定子绕组(8)建立电压输出。
权利要求
1.发电机定子主部分组是机座、主绕组、硅铁心片、端盖、电刷装置、绝缘塑料套、机脚、接绕盒组成，转子主要包括转轴、钢股、凹钢圈、筐笼、铁心冲片、电枢绕组、集电环、风扇、轴承、安全夹圈，其特征是定子硅铁心片采用0.5～1.5mm厚的低碳钢板叠压铆紧而成，硅铁心片两面涂有绝缘漆，做成两边是凸出的中间是凹进是无槽的这就形成了“凹”字形硅铁心片，而两组以上“凹”字形铁心片联接在一起即是并极，就是极与极并接联，在“凹”字形两边凸出叠铆的铁心片是极身，极身内圆形是朝向转子电枢，凸出内圆形位置上是冲压成较小整齐有序的凹槽即是线槽，线槽是穿绕绝缘导线铜线或铝线，“凹”字形线槽铁心凸突出朝向转子位置的是极靴呈内弧圆，极靴与极靴间是槽楔位置，槽楔是安放楔条来定牢绕组线，绕组的绕制方法是顺着极身的线槽呈回曲式绕制，两组以上并极就有两个边并联组成合体线槽，电机的端盖和机壳是铸铁制做，电刷装置是安置在两个端盖其中的一个靠圆中心向内侧面或外侧面均可，转子转轴、钢股、凹钢圈采用钢制浇注而成，铁心冲片也是采用0.5～1.5mm厚的低碳钢板制做，筐笼是用铝铸或铝钛合金浇注成形，铁心冲片制做成“凹”字形导磁体，“凹”字形导磁冲片排列在筐笼槽内，“凹”字形的两边凸出位置是极靴呈外弧圆，筐笼和铁心冲片即在转子外圆形成整圈都是呈“凹”字形，转子外圆圈“凹”字形凹进去空隙圆形位置是来直接绕制电枢线圈即是直嵌式绕法，外圈“凹”字形及绕组的转子一圈即是一组，再跟据需要的组数一组一组排列连接在一起，铁心冲片也是一次冲成形制做或是并联连接，多组也是合拼放置在总的一个一次铸成形的筐笼，转子“凹”字形设计几组并联那么定子“凹”字形也是同样设计几组相对称，筐笼是安置在圆形凹钢圈内，凹钢圈是连接在钢股上，凹钢圈和钢股是一次性注浇而成一体外圆两边是凸出中间钢股呈凹斗圆形状，凹钢圈和钢股中间圆心用来穿放置转轴的圆孔，凹形钢圈两边凸出的边圆是可活动用紧固件加紧，转轴和钢股的圆孔间是开有小槽是装上定位销定位起来，凹钢圈和钢股是合成一体铸成形状即是形圈股，凹钢圈在外而钢股在内这种设计是减轻转子的重量。
2.根据权利要求1所述发电机定子设计和转子设计，其特征是定子是静止部分是感应电势和作为电机的机械支撑，转子是转动部分是产生磁场或励作用是安放在定子中间部位，定子和转子磁通采用对吻式设计，对吻式磁通就是把定子和转子“凹”字形导磁硅铁心材料相对称通过气隙转输磁场进循环路径磁通，定转子凹字形磁通是组与组和极与极都是相对称，对吻式磁通在转子转动产生的磁链和时变电势通过定子建立电压输出，其发电机又分类为直励方法、自励方法、串励方法三种，三种方法及制做工艺是分别在定子和转子做小部分增加工艺或改制工艺即可。
3.根据权利要求1所述线槽，其特征是线槽凹的两边是平衡对称大小规格相等，两组以上并极冲压的凹线槽同样也是一线对称平衡大小规格也相等，线槽是穿绕绝缘导线铜线或铝线，在穿绕绝缘线前在线槽套上绝缘塑料套，塑料套即是绝缘又是定牢铁心片，它是一次铸成分成两半合拼而成，两组以上并极就有两个边并联组成合体线槽，两个组以上的“凹”字形线槽连接并联在一起就组成多组合体线槽，合体线槽绕组方法也是回曲式绕法。
4.根据权利要求1所述回曲式绕制，其特征是回曲式是把绝缘导线绕在顺着“凹”字形圆铁心每边的线槽循环来回曲形绕制，每边绕制的主绕组绝缘线是到止不间断地绕到所需的匝数为止，回曲式绕组主要是适用于定子绕组应用，每组有两边线槽在每一边回曲式绕线可跟据发电机功率型号大小来或所要的电压并联极数来定每边的绕线是串接或并接。
5.根据权利要求1所述合体线槽，其特征是两组以上并极就有两个边并联组成合体线槽，两个组以上的“凹”字形线槽连接并联在一起就组成多组合体线槽，合体线槽绕组方法也是回曲式绕法。
6.根据权利要求1所述筐笼，其特征是筐笼是用铝铸或铝钛合金浇注成形，筐笼的凹槽开的方向是同转轴横向平衡方向开槽的，槽与槽是筐笼隔条，筐笼槽的两边凸出形状是呈扇形状扇的大弧圆向外小弧圆向内，“凹”字形导磁冲片排列在“凹”字形的筐笼槽内，筐笼和铁心冲片即在转子外圆形成整圈都是呈整组“凹”字形，筐笼是安置在圆形凹筐笼隔条是铁心冲片极与极隔开的设计，钢圈内固定与转轴连接起来。
7.根据权利要求1所述直嵌式绕法，其特征是在并联的每组转子外圆圈“凹”字形凹进去空隙圆形位置是来直接绕制电枢线圈，电枢绕组线圈采用绝缘铜线或者铝制绝缘线两种，线圈绕成规律整齐有序绕匝数跟据需要而定，这种直接绕制线圈能够节省绝缘线用量而且制做又快。
8.根据权利要求2所述直励方法，其特征是采用单相或三相交流电源、直流电源直接通过电刷再经过集电环把电压导入转子电枢绕组，在机械运动引起磁链变化并与定子绕组产生时变电势而建立新的电流输出，这种直励设计主要是适用变频发电装置，用单相220V交流电源经转子电枢绕组与定子产生时变电势并建立转换成三相电压，其动力是由电动机来驱动与发电机互相结合，三相的建立输出是由定子绕组转换输出，汽车发电机应用其原理也基本相同。
9.根据权利要求2所述自励方法，其特征是采用永磁体安置在转子“凹”字形同一边的凸极与凸极的铝铸筐笼的隔条中间，永磁体是长方体状安放在转子凸极的凸外圆面上相平衡，永磁体安置在两边“凹”字形凸出位置但是分别磁极N、S向上错位排列，又在定子增加辅助绕组经集电环电刷转换与转子相串联，转子经机械运动并在定子主绕组接出和建立电压，另一种自励不用电刷和集电环制做方法是无刷设计，其方法较简单但只适用于制造小型发电机和转速高的发电机，制做工艺与方法是直接不用电刷和集电环装置，转子绕组的导线两端头是连接相应值的电阻和电容，同样也是用永磁体来产生磁场励磁。
10.根据权利要求2所述串励方法，其特征是采用另外单一体励磁机所产生的电流直接导入到定子的辅助绕组并产生建立励磁磁场，辅助绕组接法是与定子主绕组相同绕法，其绕法是先主绕组嵌在槽最内辅助绕组嵌在最外靠槽楔位置，辅助绕组匝数及导线规格根据发电机功率大小而定，转子绕组经集电环和电刷转换输出的电压再与定子绕组串联，并在定子主绕组接出三相电压。
全文摘要
直励、自励、串励—并极发电机是全新式交流发电装置，可制做各大中小型发电机，适用于各领域的发电需求，直励采用单相220V电源或直流电源做为励磁电源，自励应用永磁铁产生励磁电流并经动能转换建立输出电压，串励采用另一体励磁设备所产生的电源与主发电机串联而建立电压。三种都是应用并极方法制做，定子绕组采用回曲式绕法，转子采用直嵌式绕法，磁通采用对吻式设计，本设计技术工艺及构造能够明显节约绕组所用的电磁线，与传统发电机同功率大小相比成本至少能节省30％以上，转子极数可设计几十极或百多极，再加上并极设计相加大型发电机可以设计成几百极组合，极数多可以设计电机所需不同的转速。
文档编号H02K3/28GK1848606SQ200610010780
公开日2006年10月18日 申请日期2006年3月26日 优先权日2006年3月26日
发明者戴文育 申请人:戴文育