专利名称：复合励磁稀土永磁同步发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于发电机，具体涉及稀土永磁同步发电机的结构改进。
背景技术：
电机是以电磁场为媒价进行机械能和电能相互转换的电磁装置，为了在电机内建立进行机电能量转换所必需的气隙磁场，可以有两种方法。一种是在电机绕组内通过以电流来产生磁场，例如普通的直流电机和同步电机。这种电励磁的电机既需要有专门的绕组和相应的装置，又需要不断地供给能量以维持电流流动；另一种是由永磁体产生磁场，由于永磁材料的固有特性，它经过预先磁化(充磁)以后，不需要外加能量就能在其周围空间建立磁场，这既可简化电机结构，又可节约能量。随着铝镍钴永磁、铁氧体永磁，特别是稀土永磁的相继问世，永磁体的磁性能有了很大的提高，许多电励磁电机又纷纷改用稀土永磁体励磁。对于稀土磁同步发电机来说，它的结构简单、运行可靠、体积小、质量轻、损耗小、效率高。但是稀土永磁体的励磁磁场无法调节，因此，当发电机的负载或转速变化时，这类发电机保持恒压是比较困难的，使得其应用受到很大的限制，特别是在对供电质量要求较高的领域难以推广应用。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术不足，提供一种能调节输出电压并保持电压稳定，实现电机无刷励磁和高速运转，可靠性和稳定性好，能用于供电质量要求高的领域的复合励磁稀土永磁同步发电机。
解决上述技术所采用以下技术方案本实用新型包括一种复合励磁稀土永磁同步发生机，包括转轴、端盖、机壳，电枢绕组，其特征在于转轴上装有主励磁用稀土永磁体转子和调压用辅助电励磁转子，所述稀土永磁体转子和辅助电励磁转子共用电枢绕组，产生的磁势在磁路中并联合成。
作为本实用新型的进一步改进，采用稀土永磁体转子和辅助电励磁转子同轴向相连。辅助电励磁转子为爪极式结构，它由爪数相等且为极数的一半的前爪、后爪，及夹在两爪中间的电励磁线圈组成，两爪之间通过非导磁材料连接，爪相互错开，沿圆形均匀分布。辅助电励磁线圈通过导磁托架(3)固定于端盖(2)上。
由于本实用新型采用了复合励磁的技术方案，较好的解决了稀土永磁同步发电机的调压难题，辅助电励磁转子采用爪极结构，实现电机无刷励磁和电机高效运行，可靠性得以提高；同时辅助电励磁线圈和电压调节电路相连，可通过改变励磁电流极性来改变辅助电励磁磁场极性，从而调节输出电压(增加或减小)。本实用新型主励磁永磁体转子与辅助电励磁转子共一个转轴和电枢绕组，并同轴向安装，结构简单紧凑，制造工艺合理；既有效地提高了永磁体发电电压的稳定性，又控制了电机体积和重量。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为辅助电励磁转子的结构简图。
图3为前爪结构简图。
图4为图3的左视图。
图5为后爪结构简图。
图6为图5的左视图。
图7为本实用新型可实现电压调节的原理框图。
以下结合附图说明对本实用新型作进一步的说明。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括一种复合励磁稀土永磁同步发生机，包括转轴1、端盖2、机壳11，电枢绕组8，其特征在于转轴1上装有主励磁用稀土永磁体转子9和调压用辅助电励磁转子，所述稀土永磁体转子和辅助电励磁转子共用电枢绕组8，产生的磁势在磁路中并联合成。
如图1-6所示，本实用新型中，所述辅助电励磁转子为爪极式结构，它由爪数相等且爪数为极数的一半的前爪4、后爪6，夹在两爪中间的电磁线圈5组成，两爪之间通过非导磁材料连接，爪相互错开，沿圆形均匀分布；辅助电励磁转子通过导磁托架3固定于端盖2，从而实现了整个电机的无刷化。
因此当一个爪为S极，另一个爪为N极，形成极性相异、相互错开的多极转子。爪极式转子的爪起极靴的作用，爪极式转子的气隙磁通走向为电励磁体N→一个爪极→气隙→定子→气隙→另一个爪极→电励磁体S极，从而在抓及圆柱表面上形成N、S相间的极性。当转子旋转时，就在定子电枢绕组8中感应出交变电势。
当电机空载运行时，电枢绕组中电流为零，气隙中只有永磁体9产生的永磁磁势FM和电励磁绕组5产生的励磁磁势Fe，FM和Fe相互作用建立空载时的气隙磁场。两部分磁势在电枢绕组8中分别感应出空载感应电势 为永磁磁势与电枢绕组8交链所产生的空载电势， 为电励磁磁势与电枢绕组8交链所产生的空载电势。
当电机在对称负载下运行时，电枢绕组8上的三相电流也要建立基波电枢磁动势，电枢磁动势与永磁体9产生的磁势以及电励磁绕组5产生的励磁磁势相互作用形成负载时气隙中的合成磁动势，并建立负载时的气隙磁场。此时的气隙磁场已不同于空载时的气隙磁场，由同步电机的电枢反应理论可知，电枢绕组8的上的三相对称负载电流所产生的电枢磁动势的基波是一个与转子同方向同转速的圆形旋转磁动势，因而与永磁体产生的永磁磁势以及电励磁绕组5产生的励磁磁势在空间上是相对静止的。电枢反应的性质(助磁、去磁或交磁)取决于电枢磁动势基波与转子合成磁动势的空间相对位置。
为了保持发电机端电压的恒定，可以在负载电流变化时，调节辅助电励磁部分的磁场，改变辅助电励磁部分定子绕组的感应电势，使定子绕组总感应电势改变，进而达到稳定发电机端电压的目的。系统的总体调压原理框图如图5所示。整个电路主要由三个部分组成励磁调节电路模块，采样和保护模块以及CPU控制模块。辅助电励磁绕组(5)和电压调节电路相连，可通过改变励磁电流极性来改变辅助电励磁极性，从而调节输出电压(增加或减小)。
权利要求1.一种复合励磁稀土永磁同步发电机，包括转轴(1)、端盖(2)、机壳(11)，电枢绕组(8)，其特征在于转轴(1)上装有主励磁用稀土永磁体转子，和调压用辅助电励磁转子，所述稀土永磁体转子和辅助电励磁转子共用电枢绕组(8)，产生的磁势在磁路中并联合成。
2.根据权利要求1所述的复合励磁稀土永磁同步发电机，其特征在于所述辅助电励磁转子为爪极式结构，它由爪数相等且爪数为极数的一半的前爪(4)、后爪(6)，夹在两爪中间的电磁线圈(5)组成，两爪之间通过非导磁材料连接，爪相互错开，沿圆形均匀分布。
3.根据权利要求2所述的复合励磁稀土永磁同步发电机，其特征在于辅助电励磁转子通过导磁托架(3)固定于端盖(2)上。
4.根据权利要求1所述的复合励磁稀稀土永磁同步发电机，其特征在于辅助电励磁绕组(5)和电压调节电路相连。
专利摘要一种复合励磁稀土永磁同步发生机，包括转轴、端盖、机壳，电枢绕组，其特征在于转轴上装有主励磁用稀土永磁体转子和调压用辅助电励磁转子，所述稀土永磁体转子和辅助电励磁转子共用电枢绕组，产生的磁势在磁路中并联合成。本实用新型解决了稀土永磁同步发电机的调压难题，辅助电励磁转子采用爪极结构，实现电机无刷励磁和电机高效运行，可靠性得以提高；同时辅助电励磁线圈和电压调节电路相连，可通过改变励磁电流极性来改变辅助电励磁磁场极性，从而调节输出电压(增加或减小)。本实用新型主励磁永磁体转子与辅助电励磁转子共一个转轴和电枢绕组，并同轴向安装，结构简单紧凑，制造工艺合理；既提高了永磁体发电电压的稳定性，又控制了电机体积和重量。
文档编号H02K1/27GK2655505SQ20032011399
公开日2004年11月10日 申请日期2003年10月30日 优先权日2003年10月30日
发明者黄守道, 罗德荣, 王辉, 张大可, 肖红霞, 任光华 申请人:湖南大学