可作电动机使用的船舶轴带发电机及其运行状态切换方法
【专利摘要】本发明公开了一种可作电动机使用的船舶轴带发电机及其运行状态切换方法，解决了现有的作为轴带发电机实现发电与电动两种功能切换的技术难题。包括电机机座（2）、电机驱动轴（1）、电机接线盒（7）、励磁电源（6）、交流电机定子三相绕组（3）、励磁机定子三相绕组（9）、交流电机转子集中绕组（4）、旋转整流器（5）和励磁机转子三相绕组（8），交流电机转子集中绕组（4）与旋转整流器（5）连接在一起，励磁机定子三相绕组（9）与励磁电源（6）连接，实现了当船舶主机出现紧急停机的故障时，将轴带发电机用作电动机，用它驱动螺旋桨转动，使船舶能安全返回港口。
【专利说明】可作电动机使用的船舶轴带发电机及其运行状态切换方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种船舶轴带发电系统中的发电机，特别涉及一种可作电动机使用的船舶轴带发电机及其运行状态切换方法。
【背景技术】
[0002]随着船舶节能技术的发展，在船舶主轴系统中开始使用轴带发电机，船舶上的轴带发电机一般采用无刷同步发电机作为发电机，船舶轴带主机的发电功能的挖掘，起到了充分地发挥船舶主机效率的作用。同时，本领域技术人员开始研究，当船舶主机出现紧急停机的故障时，能否将船舶轴带发电机用作电动机驱动螺旋桨转动，使船舶返回港口的问题，要使轴带发电机实现电动机功能，需要解决轴带发电机作为电动机运行时的起动难题，并实现该机的发电和电动的两种可逆运行状态的切换。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种可作电动机使用的船舶轴带发电机及其运行状态切换方法，解决了现有的作为轴带发电机实现发电与电动两种功能切换的技术难题。
[0004]本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的:
一种可作电动机使用的船舶轴带发电机，包括电机机座和电机驱动轴，在电机机座上分别设置有电机接线盒和可同时提供三相交流励磁电流和直流励磁电流的励磁电源，在电机机座内分别设置有交流电机定子三相绕组和励磁机定子三相绕组，在电机驱动轴上从左向右依次设置有交流电机转子集中绕组、旋转整流器和励磁机转子三相绕组，交流电机定子三相绕组的三相绕组的三相引接线与电机接线盒中的三相接线端子对应连接在一起，交流电机转子集中绕组的正端引接线与旋转整流器的正接线端子连接在一起，交流电机转子集中绕组的负端引接线与旋转整流器的负接线端子连接在一起，励磁机转子三相绕组的三相绕组的三相引接线与旋转整流器的三相接线端子对应连接在一起，励磁机定子三相绕组中的三相绕组的三相引接线与三极直流开关的三个输出端子对应连接，三极直流开关的三个输入端子中的任意两个端子短接后与励磁电源的直流正接线端子连接在一起，三极直流开关的未短接输入端子与励磁电源的直流负接线端子连接在一起，励磁机定子三相绕组中的三相绕组的三相引接线还与三相交流开关的三个输出端对应连接，三相交流开关的三个输入端与励磁电源的三个交流端子对应连接。
[0005]一种可作电动机使用的船舶轴带发电机运行状态切换方法，包括以下步骤: 第一步、在电机机座上分别设置电机接线盒和可同时提供三相交流励磁电流和直流
励磁电流的励磁电源，在电机机座内分别设置交流电机定子三相绕组和励磁机定子三相绕组，在电机驱动轴上从左向右依次设置交流电机转子集中绕组、旋转整流器和励磁机转子三相绕组，交流电机定子三相绕组的三相绕组的三相引接线与电机接线盒中的三相接线端子对应连接在一起，交流电机转子集中绕组的正端弓丨接线与旋转整流器的正接线端子连接在一起，交流电机转子集中绕组的负端引接线与旋转整流器的负接线端子连接在一起，励磁机转子三相绕组的三相绕组的三相引接线与旋转整流器的三相接线端子对应连接在一起，励磁机定子三相绕组中的三相绕组的三相引接线与三极直流开关的三个输出端子对应连接，三极直流开关的三个输入端子中的任意两个端子短接后与励磁电源的直流正接线端子连接在一起，三极直流开关的未短接输入端子与励磁电源的直流负接线端子连接在一起，励磁机定子三相绕组中的三相绕组的三相引接线还与三相交流开关的三个输出端对应连接，三相交流开关的三个输入端与励磁电源的三个交流端子对应连接；
第二步、将三相交流开关断开，将三极直流开关闭合，励磁电源为励磁机定子绕组提供直流励磁电流，船舶轴带发电机处于发电运行状态；
第三步、将三相交流开关闭合，将三极直流开关断开，励磁电源为励磁机定子绕组提供交流励磁电流，船舶轴带发电机处于电动机运行状态。
[0006]本发明解决了船舶轴带系统的发电机作为电动机使用的问题，特别是解决了船舶轴带系统的发电机的直接启动问题。在现有的技术中，在静止的转速下，励磁机转子是无法切割静止的定子磁场，因此，无法感应出电压，使同步电机没有自起动功能。本发明中励磁机的定子采用交流进行励磁，这样即使在零转速下，仍然可以产生旋转的磁场，这个旋转的磁场在切割转子绕组时会在转子绕组感应出交流电，进而为同步电机提供励磁，使同步电机有能力实现自起动。此外，本发明还减少了做为电动运行时的滑环装置，提高了系统运行的可靠性。
[0007]本发明实现了船舶轴带发电机的发电和电动二种方式的方便转换，解决了船舶轴带发电机的直接启动难题，结构简单，操作方便，并降低了整体设备的成本，实现了当船舶主机出现紧急停机的故障时，将轴带发电机用作电动机，用它驱动螺旋桨转动，使船舶能安全返回港口。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的电路连接关系的结构示意图。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图对本发明进行详细说明:
一种可作电动机使用的船舶轴带发电机，包括电机机座2和电机驱动轴1，在电机机座2上分别设置有电机接线盒7和可同时提供三相交流励磁电流和直流励磁电流的励磁电源6，在电机机座2内分别设置有交流电机定子三相绕组3和励磁机定子三相绕组9，在电机驱动轴I上从左向右依次设置有交流电机转子集中绕组4、旋转整流器5和励磁机转子三相绕组8，交流电机定子三相绕组3的三相绕组的三相引接线与电机接线盒7中的三相接线端子U、V、W对应连接在一起，交流电机转子集中绕组4的正端引接线与旋转整流器5的正接线端子连接在一起，交流电机转子集中绕组4的负端引接线与旋转整流器5的负接线端子连接在一起，励磁机转子三相绕组8的三相绕组的三相引接线与旋转整流器5的三相接线端子对应连接在一起，励磁机定子三相绕组9中的三相绕组的三相引接线与三极直流开关11的三个输出端子对应连接，三极直流开关11的三个输入端子中的任意两个端子短接后与励磁电源6的直流正接线端子Fl连接在一起，三极直流开关11的未短接输入端子与励磁电源6的直流负接线端子F2连接在一起，励磁机定子三相绕组9中的三相绕组的三相引接线还与三相交流开关10的三个输出端对应连接，三相交流开关10的三个输入端与励磁电源6的三个交流端子UF、VF、WF对应连接。
[0010]一种可作电动机使用的船舶轴带发电机运行状态切换方法，包括以下步骤: 第一步、在电机机座2上分别设置电机接线盒7和可同时提供三相交流励磁电流和直
流励磁电流的励磁电源6，在电机机座2内分别设置交流电机定子三相绕组3和励磁机定子三相绕组9，在电机驱动轴I上从左向右依次设置交流电机转子集中绕组4、旋转整流器5和励磁机转子三相绕组8，交流电机定子三相绕组3的三相绕组的三相引接线与电机接线盒7中的三相接线端子U、V、W对应连接在一起，交流电机转子集中绕组4的正端引接线与旋转整流器5的正接线端子连接在一起，交流电机转子集中绕组4的负端引接线与旋转整流器5的负接线端子连接在一起，励磁机转子三相绕组8的三相绕组的三相引接线与旋转整流器5的三相接线端子对应连接在一起，励磁机定子三相绕组9中的三相绕组的三相引接线与三极直流开关11的三个输出端子对应连接，三极直流开关11的三个输入端子中的任意两个端子短接后与励磁电源6的直流正接线端子Fl连接在一起，三极直流开关11的未短接输入端子与励磁电源6的直流负接线端子F2连接在一起，励磁机定子三相绕组9中的三相绕组的三相引接线还与三相交流开关10的三个输出端对应连接，三相交流开关10的三个输入端与励磁电源6的三个交流端子UF、VF、WF对应连接；
第二步、将三相交流开关10断开，将三极直流开关11闭合时，励磁电源6为励磁机定子绕组9提供直流励磁电流，船舶轴带发电机处于发电运行状态；
第三步、将三相交流开关10闭合，将三极直流开关11断开，励磁电源6为励磁机定子绕组9提供交流励磁电流，船舶轴带发电机处于电动机运行状态。
[0011]当三极直流开关11断开和三相交流开关10闭合时，励磁电源6的三个交流端子将励磁机定子三相绕组9接交流电，励磁机定子绕组9中的交变的电磁场切割励磁机转子三相绕组8，从而在励磁机转子三相绕组8中产生励磁电流，励磁机转子三相绕组8中的产生电流，经旋转整流器5整流成直流电流后，为交流电机转子集中绕组4提供直流励磁电流，从而实现同步电机的自起动，轴带系统发电机运行于电动状态。
[0012]当三极直流开关11闭合和三相交流开关10断开时，三极直流开关11的三个输入端子中的任意两个端子短接后与励磁电源6的直流正接线端子Fl连接在一起，三极直流开关11的未短接输入端子与励磁电源6的直流负接线端子F2连接在一起，励磁电源6为励磁机定子三相绕组9提供直流励磁电流，使励磁机转子三相绕组8旋转切割磁场产生电流，从而实现轴带系统发电机运行于发电状态。
[0013]三极直流开关11的三个输入端子中的其中两端子短接。
【权利要求】
1.一种可作电动机使用的船舶轴带发电机，包括电机机座(2)和电机驱动轴(I)，在电机机座(2)上分别设置有电机接线盒(7)和同时提供三相交流励磁电流和直流励磁电流的励磁电源(6)，其特征在于，在电机机座(2)内分别设置有交流电机定子三相绕组(3)和励磁机定子三相绕组(9)，在电机驱动轴(I)上从左向右依次设置有交流电机转子集中绕组(4)、旋转整流器(5)和励磁机转子三相绕组(8)，交流电机定子三相绕组(3)的三相绕组的三相引接线与电机接线盒(7)中的三相接线端子(U、V、W)对应连接在一起，交流电机转子集中绕组(4)的正端引接线与旋转整流器(5)的正接线端子连接在一起，交流电机转子集中绕组(4)的负端引接线与旋转整流器(5)的负接线端子连接在一起，励磁机转子三相绕组(8)的三相绕组的三相引接线与旋转整流器(5)的三相接线端子对应连接在一起，励磁机定子三相绕组(9)中的三相绕组的三相引接线与三极直流开关(11)的三个输出端子对应连接，三极直流开关(11)的三个输入端子中的任意两个端子短接后与励磁电源(6)的直流正接线端子(Fl)连接在一起，三极直流开关(11)的未短接输入端子与励磁电源(6)的直流负接线端子(F2)连接在一起，励磁机定子三相绕组(9)中的三相绕组的三相引接线还与三相交流开关(10)的三个输出端对应连接，三相交流开关(10)的三个输入端与励磁电源(6)的三个交流端子(UF、VF、WF)对应连接在一起。
2.—种可作电动机使用的船舶轴带发电机运行状态切换方法，包括以下步骤: 第一步、在电机机座(2)上分别设置电机接线盒(7)和同时提供三相交流励磁电流和直流励磁电流的励磁电源(6)，在电机机座(2)内分别设置交流电机定子三相绕组(3)和励磁机定子三相绕组(9)，在电机驱动轴(I)上从左向右依次设置交流电机转子集中绕组(4)、旋转整流器(5)和励磁机转子三相绕组(8)，交流电机定子三相绕组(3)的三相绕组的三相引接线与电机接线盒(7)中的三相接线端子(U、V、W)对应连接在一起，交流电机转子集中绕组(4)的正端引接线与旋转整流器(5)的正接线端子连接在一起，交流电机转子集中绕组(4)的负端引接线与旋转整流器(5)的负接线端子连接在一起，励磁机转子三相绕组(8)的三相绕组的三相引接线与旋转整流器(5)的三相接线端子对应连接在一起，励磁机定子三相绕组(9)中的三相绕组的三相引接线与三极直流开关(11)的三个输出端子对应连接，三极直流开关(11)的三个输入端子中的任意两个端子短接后与励磁电源(6)的直流正接线端子(Fl)连接在一起，三极直流开关(11)的未短接输入端子与励磁电源(6)的直流负接线端子(F2)连接在一起，励磁机定子三相绕组(9)中的三相绕组的三相引接线还与三相交流开关(10)的三个输出端对应连接，三相交流开关(10)的三个输入端与励磁电源(6)的三个交流端子(UF、VF、WF)对应连接； 第二步、将三相交流开关(10)断开，将三极直流开关(11)闭合，励磁电源(6)为励磁机定子绕组(9)提供直流励磁电流，船舶轴带发电机处于发电运行状态； 第三步、将三相交流开关(10)闭合，将三极直流开关(11)断开，励磁电源(6)为励磁机定子绕组(9)提供交流励磁电流，船舶轴带发电机处于电动机运行状态。
【文档编号】H02K19/36GK104038005SQ201410187887
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】兰建军, 李保来, 樊双英, 乌云翔, 邵诗逸, 郭晨曦 申请人:北京赛思亿电气科技有限公司, 山西汾西重工有限责任公司