专利名称：多功能发电机的制作方法
技术领域：
本发明属于发电机领域。
据悉和本发明有关的背景技术有1、三相同步发电机。2、单相同步发电机。3、交流电焊发电两用机。4、发电电焊两用机。
背景技术：
虽各具特点和优点，但和本发明相比，在技术含量上稍差一些，比如，它们有的没有三相功能，有的没有电焊功能，有的将额定功率全部用于照明时要三路供电，须考虑平衡配电，它们都不能驱动较大较多的单相电动机和单相电器，而且两用机都是由两套绕组组成。体积和重量较大，成本偏高。
本发明想用一台发电机，根据需要随时将额定功率1、全部由三相输出(具有三相功能)；2、全部由一相输出(单相功能)；3、直接用电焊条作负载(电焊功能)；4、直接用蓄电池作负载(充电功能)；总之，想实现一机多能，节约成本的目的。
技术方案根据三相交流发电机有功功率公式P＝3UxgIxgcosθ而3UxgIxgcosθ＝Uxg3Ixgcosθ所揭示的规律，把三相发电机去掉两相，把剩下的一相绕组的导线截面积增大至原来的三倍，这样就把三相发电机变成了和自身功率相等的单相发电机。(把参加改制的三相发电机和改制后具备单相功能的发电机称为相关三相发电机和相关单相发电机)。根据这一技术思想发明了一种方法，叫做“三线并绕法”。“三线并绕法”的三线必须是截面积相等的三根(或三组)导线，这三根(或三组)导线截面积的和必须等于绕制相关三相发电机主绕组的极相组所用导线截面积的三倍，(主绕组并联路数为一时，不管绕制极相组用的导线是一根或是一组)。
用“三线并绕法”绕制组成多功能发电机主绕组的多功能元件组，以下简称“多元组”。一个“多元组”串连元件的个数等于相关三相发电机一个极相组串连元件的个数。“多元组”每个元件的匝数等于极相组每个元件匝数的三分之一。所绕“多元组”的个数等于相关三相发电机所有极相组的个数(三倍极数)。这样的“多元组”就使得相关三相和单相发电机之间产生了质的联系，即把并绕“多元组”的三根(或三组)导线头尾串接起来，“多元组”就变成了相关三相发电机的极相组(导线截面积一样大，匝数一样多)，可联接成相关三相发电机的主绕组。如果把三个“多元组”头尾串接起来(把并绕“多元组”的三根或三组导线视为一根)，成为一个“极绕组”，那么，把所有的“多元组”联接成若干个“极绕组”，再把若干个“极绕组”头与头尾与尾串联起来就成了相关的单相发电机的主绕组。到此多功能发电机首先已具备了三相功能和单相功能。
实施例现以型号为T2S-8三相同步发电机为例，将其制成多功能发电机。
该发电机为三相四极，定子有36槽，主绕组是双层叠绕式，共36个元件分配在12个极相组内，每个极相组3个元件(称三连把)，每个元件9匝，节距y＝1-9，极相组是用2根直径1.12毫米高强度漆包线并绕而成。一个极相组用数学式表示2根/(9匝+9匝+9匝)＝2根/27匝。一个相的绕组用教学式表示2根/(9匝+9匝+9匝)×4个极相组＝2根/108匝。三相的绕组按四极接成星形(Y)，相与相间隔120°电角度对称平衡。输出交流电压400/230伏，电流14.4安，功率8KW。在定子槽中，位于主绕组上面还钳放着谐波绕组，它由18个元件接成三相+二极，作星形(Y)联接，用一根直径1.12毫米高强度漆包线绕成，节距y＝1-4槽。改制成多功能发电机将有如下功能1、输出电压400/230伏，电流14.4安，功率8KW(三相功能)；2、输出电压230伏，电流43.2安，功率8KW(单相功能)；3、输出电压45-70伏；电流250安。功率12KW(交流电焊功能)；4、输出直流电压40-65伏，电流200安，功率10KW(直流电焊功能)；5、输出直流电压20-65伏电流173安，功率8KW(充电功能)；现在，按照相关三相发电机主绕组的数据，改绕组成多功能发电机主绕组的“多元组”，数量12个(3×4极)，一个“多元组”如图1所示。表示用6根直径1.12毫米高强度漆包线连续并绕三个元件，每个元件3匝(每两根表示一根)，用数学式表示一个“多元组”＝6根/(3匝+3匝+3匝)＝6根/9匝。(如果相关三相发电机极相组的每个元件的匝数不是3的整倍数，如果是1、三个8匝。2、三个10匝。3、四个7匝。4、五个5匝。那么如何把他们改成“多元组”。用各个极相组所用导线三倍根数的导线并绕1、三个8匝可绕成二个3匝+一个2匝。2、三个10匝可绕成二个3匝+一个4匝。3、四个7匝可绕成三个2匝+一个3匝。4、五个5匝可绕成三个2匝+二个1匝。最好是先把相关极相组每个元件的匝数改成接近原数的3的整倍数，而后把多功能发电机谐波绕组的匝数作些许调整就行了。)把12个“多元组”按相关三相发电机主绕组的节距y＝1-9依次钳放在定子槽中。把12个“多元组”各自的导线(用万用表)分成3根(这里把每两根合成1根，六根合成三根)，这样12个“多元组”共有36根导线，把36根导线的头尾编号第一个“多元组”的第一根导线头为1，尾为2，第二根导线头为3尾为4，第三根导线头为5，尾为6，第二“多元组”的第一根导线头为7，尾为8，第二根导线头为9，尾为10，第三根导线头为11，尾为12，......依此类推，第十二个“多元组”的第一根导线头为67，尾为68，第二根导线头为69，尾为70，第三根导线头为71，尾为72。到此，多功能发电机主绕组已经完成，如图2，表示12个“多元组”组成多功能发电机主绕组，它的72个线端用不同方法进行联接，它就具备不同的功能。
1、如需三相功能时，用“多元组”联接成三相发电机主绕组，如图3所示。表示把12个“多元组”各自的三根导线分别串联，即把第一根导线的尾接第二根导线的头，第二导线的尾接第三根导线的头。这样就把12个6根/9匝的“多元组”变成了12个2根/27匝的极相组。
把第1个极相组的尾6接第4个极相组的尾24，第4个极相组的头19接第7个极相组的头37，第7个极相组的尾42接第10个极相组的尾60作为第一相，把2、5、8、11四个极相组，3、6、9、12四个极相组作为另两相，按第一相的接法接好。每相串联匝数为2根/27匝×4个极相组＝2根/108匝，和相关三相发电机一相串联匝数相等。设第一极相组的头1为A，第10极相组的头55为X，第3极相组的头13为B，第12极相级的头67为Y，第11极相组的头61为C，第2极相组的头7为Z，A、B、C作为三个相线(火线)引出，X、Y、Z接在一起作为零线引出，此时主绕组为三相四极，和相关三相发电机主绕组等效；输出电压400/230伏，电流14.4安，功率8KW。
2、如需单相功能时，用“多元组”联接成单相发电机主绕组，如图4所示，表示把12个“多元组”每3个头尾串联在一起，成为4个“极绕组”，每个“极绕组”＝6根/9匝×3个“多元组”＝6根/27匝，然后把第1个“极绕组”的尾14、16、18接第2个“极绕组”的尾3234 36，第2个“极绕组”的头19 21 23接第3个“极绕组”的头37 39 41，第3个“极绕组”的尾50 52 54接第4个“极绕组”的尾68 70 72，第一极绕组的头1 3 5和第四极绕组的头55 57 59作为两个端线A和B引出。此时，主绕组成单相四极，总串联匝数为6根/27匝×4个“极绕组”＝6根/108匝，输出电压230伏电流43.2安，功率8KW。
这里还要说明一点单相功能的“极绕组”和三相功能的极相组，虽然串联匝数都是27匝，但是极相组分布在3个槽内，而“极绕组”却分布在9个槽内，二者能否发出同样高的电压？答案是肯定的。因为极相组分布在3槽内，它的分布系数是0.96，“极绕组”分布在9槽它的分布系数是0.956，仅相差千分之四，无须计较。
3、如需电焊功能时，把12个“多元组”联接成电焊功能主绕组，如图5所示，表示把12个“多元组”先串联成4个“极绕组”，再把4个“极绕组”作4路并联，即把第1“极绕组”的头1、3、5第2“极相组”的尾32、34、36，第3“极绕组”的头37、39、41，第4“极绕组”的尾68、70、72接在一起为一端线A，把其余的两头两尾接在一起为另一端线B，此时电焊功能主绕组为单相四极3根并绕四路联接，总串联匝数为6根×4路/27匝＝24根/27匝，输出电压57.5伏，经谐波绕组抽头和可变电阻调节可使电压在45-70伏范围内任意调节，暂载率在60％时。输出电流250安，功率12KW，两端A和B为把线和搭铁线，可满足一般焊接要求。
4、如需直流电焊和充电功能时，可在交流电焊功能的两个输出端A和B接上单相桥式整流器的输入端1和2，单相桥式整流器如图6所示，表示用4个二极管D1D2D3D4接成单相桥式整流器，实施直流电焊时4处接焊把，3处接搭铁线，电压可在40-65伏之间调节，暂载率60％时电流250安，功率11KW，用于充电时，蓄电池根据情况可接在3、4两端或3、5两端，3、4两端为单相桥式输出，3、5两端为单相半波输出，输出电压在20-65之间，电流172安，功率8KW，可充24伏195安时(AH)蓄电池，25只(补充充电时)。
多功能发电机配合适当的整流电器(三相时)可输出0-500-1000伏，(单相时)可输出0-100-200伏的直流电作为备用。
多功能发电机为了使其功能转换方便，须把主绕组12个“多元组”的72个线端都引到机壳外，接在固定接线板上，如图7，表示72个线端在固定接线板上的位置。最好是把固定接线板做成有72个插孔的插座，把72个线端接在插座的72个插孔上，再配三个有72个插销的插头，并把三个插头预先联接成三种形式如图8、图9、图10所示。图8表示插头上72个插销的编号和插座上72个线端的编号相对应，插座上插上此插头，不仅把12个“多元组”改联成12个极相组，与此同时还把第一、四、七、十极相组接成第一相(A相)，把第三、六、九、十二极相组接成第二相(B相)，把第二、五、八、十一极相组接成第三相(C相)，并把三相接成星形(Y)，输出为A、C、B、O三相四线。此插头称三相功能插头。图9表示插头上72个插销的编号和插座上的72个线端编号相对应，插上此插头不仅把12个“多元组”每三个串联在一起成为4个“极绕组”，与此同时，把4个“极绕组”按4极要求串联成一相，设第一“极绕组”的头1、3、5为A，第四“极相组”的头55、57、59为B，成为单相功能主绕组，此插头称单相功能插头。图10表示插头上的72个编号和插座上的72个编号相对应，插上此插头不仅把12个“多元组”每3个一组串联起来成为4个“极绕组”，与此同时，把4个“极绕组”按四极要求作4路并联在一起，成为电焊功能主绕组，设A、B为两输出端，此插头称电焊功能插头。此为插接。也可用铂金触点做成靠接式，略)。
为了对电焊和充电功能的电压电流进行调节，把相关三相发电机的谐波绕组做成抽头式，如图11所示，它是把相关的湝波绕组每相30匝(由6个元件组成，每个元件5匝)绕成24匝，平均分成6个元件每个元件4匝，再绕一个6匝，分成6个元件。每个元件1匝，把每个元件1匝的6个元件和每个元件4匝的6个元件，按顺序一个元件配一个元件放在一起，把24匝的尾和6匝的头接起来，成每个元件5匝共30匝，再如上法串接一个6匝，成每个元件6匝，每相成36匝，在24匝处和30匝处抽头，这样每相都有4个头，设首头为1，24匝处抽头为2，30匝处抽头为3，尾头是36匝处为4，三爪开关掷0处为断，掷3(30匝)处磁场强度为百分之百，掷2(24匝)处，磁场强度为百分之八十，掷4(36匝)处，磁场强度为百分之一百二十；再用一只可调电阻串接在励磁回路中，可对电焊的建弧电压，焊接电流，对充电电流进行粗调和细调。
本发明与背景技术相比，优点是显而易见的，比如购制一台多功能发电机，相当拥有三相发电机、单相发电机、交流电焊机、直流电焊机和一台充电机，五台机器。功率为8KW的多功能发电机，它的各项功能的功率等于或大于8KW，交流电焊发电两用机，它的电焊功能为8KW，而它的单相功率只有3KW。这么说吧，如果多功能发电机是8KW的，背景技术铭牌标出的也是8KW，(笔者至今未发现功率大于3KW的单相发电机)几种背景技术合在一起比多功能发电机少了一项8KW的单相功能。直流电焊功能和充电功能。而且多功能发电机比交流电焊发电两用机少用铜线1公斤，比发电电焊两用机少用铜线4公斤。多功能发电机所用的绝缘和背景技术是母等级的，而且它取的导线电流密度比背景技术取的电流密度小，所以使用更安全可靠。多功能发电机为了便于它的功能转换比背景技术多了一套功能插头和一具单相桥式整流器，但是，总起来仍不失称为功能多转换快，功率大，效率高，成本低，安全可靠耐使用的多功能发电机。
图1为一个“多元组图”。
图2为多功能发电机主绕组图。
图3为三相发电机主绕组连接图。
图4为相关单相发电机主绕组连接图。
图5为交流电焊机主绕组连接图。
图6为单相桥式整流器图。
图7为因固定插座接线图。
图8为三相功能插头接线图。
图9为单相功能插头接线图。
图10为电焊功能插头接线图。
图11为谐波绕组及整流器，可调电阻连接图。
权利要求
1.多功能发电机和背景技术都是由机壳、定子、转子、主绕组，谐波绕组和励磁绕组等部件组成，但背景技术的主绕组无论是用一根导线绕成，或是用几根导线并绕而成，都是基于钳线方便考虑的，而多功能发电机却不同，其特征是它由三根或三组而且必须是由截面积相等的三根或三组导线并绕总数为三倍极数的多功能元件组(以下称“多元组”)组成，把所有“多元组”各自的三根导线或三组导线首尾串联，那么每一个“多元组”都变成一个相关三相发电机的极相组，把所有极相组分成三相按原来极数接成星形，多功能发电机的主绕组就成了三相发电机主绕组，如果把所有的“多元组”每三个首尾串联起来，就成了若干个“极绕组”，把若干个“极绕组”头与头，尾与尾串联起来就成了单发电机主绕组。
2.根据权利要求1所述，如把单相发电机主绕组并联成三路(六极、十二极时)，四路(四极或八极时)就成了单相电焊机主绕组。
3.根据权利要求2所述，如把单相电焊机的两输出端(A、B)接上单相桥式整流器的两输入端(1、2)，单相桥式整流器的输出两端(3和4)可实施直流电焊和对蓄电池实施充电，3和5两端可实施充电。再配以适当的整流器(三相时)可输出0-500-1000伏，(单相时)可输出0-100-200伏的直流电作为备用。
4.绕制组成多功能发电机主绕组的“多元组”的方法称为“三线并绕法”，任何三相发电机用“三线并绕法”都可改绕成单相发电机，每个“极绕组”的元件数能被3整除的单相发电机都能改绕成三相发电机。
5.为使多功能发电机方便快捷地转换功能，特专门为之设计一个固定插座，上边有72个插孔，分别连接主绕组的72个线端，一个三相功能插头，上边有和固定插座每个插孔相对应的插销和A、B、C、D四个接线柱，并把插头的插销预先联接成使主绕组为既定极数的三相星形联接的形式，输出端A、B、C、D接在对应的接线柱上；一个单相功能插头，上边有和固定插座每个插孔相对应的插销和A、B两个接线柱，并把插头的插销预先联接成使主绕组成既定极数的三根并绕单相主绕组的形式，两输出端A、B接在对应的接线柱上；一个电焊功能插头，上边有和固定插座每个插孔相对应的插销和两个大号接线柱A、B，把插销预先接成使主绕组成为既定极数的三根并绕四路并联的单相绕组的形式，两输出端A、B接在对应的接线柱上(固定插座和三个功能插头也可用铂金触点做成功能转换板，进行靠接)。
全文摘要
本发明属于发电机领域。它要使一台三相发电机，同时又是一台功率与之相等的单相发电机，一台交直流电焊机和一台充电机。它是靠用“三线并绕法”绕制的多功能元件组用不同的方法进行联接而实现各种功能的。由于它的功能多、转换快、方便运输、佔用空间小，所以可用在缺电、少电的边远山区，海岛、矿山、学校、建筑工地和防汛工地，以及用在军事上的战地修理所是非常方便的，还可作为城市的多能备用电源。
文档编号H02K17/06GK1459912SQ02117910
公开日2003年12月3日 申请日期2002年5月23日 优先权日2002年5月23日
发明者王勤 申请人:王勤