专利名称：内燃机驱动的直流弧焊发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种免维护的大功率异步发电机，特别是涉及一 种内燃机驱动的直流弧焊发电机。
技术背景在现有的直流电焊机种类中，发电式电焊机是重要的一类，由于 自身带电源，非常适宜在没有电源的野外作业，故受到用户的青睐。其主要有以下几种形式 一种是利用同步发电机发电，经过整流输出 直流焊接电源，励磁电压经过整流子整流后通过碳刷和集电环输入到 转子的励磁绕组中，从而可通过控制励磁电压的大小来控制焊接电流 的大小。其存在的问题是转子体上有励磁绕组、整流子、碳刷、集电 环等，使其嵌线工艺复杂，转子体加工困难，并且碳刷、集电环等容 易损坏，从而引发机组故障。另一类是利用中频电机发电， 一部分经 过整流后输出直流焊接电源，另一部分经过逆变，为用户提供三相或 单相工频交流电源输出。该类机组由于受到电力电子元器件的功率和 性能的限制，使得机组结构复杂、体积庞大、原材料消耗多、效率低、 故障率髙、维修量大。也有使用异步发电机来做发电式电焊机，然而 由于其高次谐波的存在，使发电机的电动势波形变坏，从而降低了 供电质量，影响到用电设备的运行性能，并使发电机本身的杂散损耗 增大、温升增髙、降低了效率。此外，输电线中的高次谐波电流所产 生的电磁场，还会对邻近电讯线路的正常通讯产生有害的电磁干扰， 从而限制了其使用的范围。由于上述存在的原因，致使以上结构的发 电式电焊机还没有被市场所接受。 实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，通过对原有发 电式电焊机结构的改进，给出了一种新型的具有免维护的内燃机驱动 的直流弧焊发电机。本实用新型提供的技术方案是 一种内燃机驱动的直流弧焊发电机，包括发电机前端盖、后端盖、定子体、设于定子体空芯内的转子 体、转子轴，转子体内设转子轴，转子轴端部设有与原动机输出轴连接的锥形套，转子轴内设有转子连杆与原动机紧密连接固定，发电机 前端盖和后端盖与定子连接固定，并通过前端盖与原动机相连，发电 机后端盖与转子轴之间设有滚动轴承，转子轴外连接风扇。转子体的冲片采用DW470型冷轧硅钢片，转子体中设有30槽均 布的双笼型斜槽导条，槽形参数如下上笼，槽口宽lmm，直径6. 9mm, 槽深7. 5mm;下笼，槽口宽2mm，槽底直径3. 2mm，槽深19. 8mm。定子体的冲片采用DW470型冷轧硅钢片，定子体中设有36槽均 布的定子槽，定子槽釆用平底槽，槽口宽度3. 2mm，槽底宽度12. 5mm, 槽深26.9mm，定子槽中嵌有三套绕组，分别是主绕组、励磁绕组和 焊接绕组，各绕组间设有层绝缘纸相互绝缘，定子槽的槽底设有槽绝 缘纸，定子槽的槽口设有压条。所述的主绕组釆用15根OO. 8的铜线并绕35匝；励磁绕组采用 15根(DO. 8的铜线并绕39匝；焊接绕组釆用40根OO. 8的铜线并绕 4匝。所述的层绝缘纸、槽绝缘纸釆用F级绝缘材料。 主绕组输出辅助电源，励磁绕组连接自愈式电容器，焊接绕组三 相桥式全控整流桥，整流桥负极经由滤波电抗器输出至焊接输出端， 正极经分流器后输出至焊接输出端，控制电路板输入端从分流器和焊 接输出端釆集电流、电压信号，控制电路板输入端连接调节电位器， 控制电路板输出端连接三相桥式全控整桥。本实用新型科学合理的解决了高次谐波对供电质量以及转换效 率影响的问题，既具有体积小、重量轻、效率高、良好的交流输出波形、优异的焊接规范、能够满足各种不同焊接要求，同时简化了制造 工艺、降低了成本、提高了可靠性。经试用证明改进后的这种发电 式电焊机的发电机部分基本上杜绝了故障的发生，实现了免维护的发
明目的。本实用新型的优点是本实用新型将设备容量提高到20KVA 与500A/40V ( 3000rpm),不仅能够提供满足不同焊接工艺的焊接电 源和单/三相辅助工频交流电源，同时也使设备内部结构更趋于科学 合理，从而提供了一种体积小、结构紧凑、重量轻、性能优异、大功 率、高效率、高可靠性、免维护、低成本的内燃机驱动的直流弧焊发 电机。
图i是本实用新型结构示意图；图2是本实用新型定子冲片结构示意图； 图3是本实用新型转子冲片结构示意图； 图4是本实用新型电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作详细说明。一种内燃机驱动的直流弧焊发电机，包括发电机前端盖3、后端 盖5、定子体l、设于定子体1空芯内的转子体2和转子轴4，转子 体2内设转子轴4，转子轴4端部设有锥形套9，锥形套9与原动机 输出端锥度连接，转子轴4内设有转子连杆8，转子轴4通过转子连 杆8与原动机紧密连接，发电机前端盖3和后端盖5与定子1紧密连 接，并通过前端盖与原动机相连，发电机后端盖5与转子轴4之间设 有滚动轴承7，转子轴4外连接风扇6。转子体2的冲片21釆用DW470 型冷轧硅钢片，转子体2中设有30槽均布的双笼型斜槽导条22,槽 形参数如下上笼，槽口宽lmm，直径6. 9mm，槽深7. 5mm;下笼， 槽口宽2mm，槽底直径3. 2mm,槽深19. 8mm。定子体l的冲片ll采 用DW470型冷轧硅钢片，定子体1中设有36槽均布的定子槽17，定 子槽l7釆用平底槽，槽口宽度3. 2mm，槽底宽度12. 5mm，槽深26. 9mm， 定子槽17中嵌有三套绕组，分别是主绕组41、励磁绕组42和焊接 绕组44,绕组具体参数如下槽数Q-36、虛槽数Z-36、导体数q-6、 极对数P-1、相数111=3、节距y产17，并联支路数a-2。主绕组"采 用15根①0. 8的铜并绕35匝；励磁绕组42采用15根OO. 8的铜线并绕39匝；焊接绕组44采用40根OO. 8的铜线并绕4匝。各绕组 间设有层绝缘纸14相互绝缘，定子槽17槽底设有槽绝缘纸12,定 子槽17槽口设有压条16。所述的层绝缘纸14、槽绝缘纸12采用F 级绝缘材料。主绕组41输出辅助电源31，励磁绕组42连接自愈式 并联电容器43,焊接绕组44三相桥式全控整流桥45,整流桥45负 极经由滤波电抗器46输出至焊接输出端47,正极经分流器48后输 出至焊接输出端47，控制电路板49输入端从分流器48和焊接输出 端釆集电流、电压信号，控制电路板49输入端连接调节电位器32, 控制电路板49输出端连接三相桥式全控整流桥45。在空载情况下，由原动机拖动转子体2旋转，因为转子体2中有 一定的剩磁存在，使转子体2的剩磁磁场切割定子体1中的三套绕组， 在绕组中感生剩磁电动势，并向并联电容器43送出容性电流1。； I。 通过绕组后将产生与剩磁方向一致的增磁性定子磁动势和磁场，使气 隙磁场得到加强，并使发电机的电压逐步建立起来。电机的空载曲线 和电容线的交点确定了其稳态空载电压值。当频率设定到一定范围 时，电压就会保持稳定，并向外围输出。 一路是主绕组41提供的工 频三/单相交流电源31 ( 380/220V)，供用户为一些用电设备提供电 源；另一路输出至整流桥45，经三相桥式全控整流桥45整流后其负 极经由滤波电抗器46输出至焊接输出端47,正极经过分流器48后 输出至焊接输出端47。控制电路板49从分流器48和焊接输出两端 47采集电压信号，来检测焊接输出端的电压和电流大小，并通过电 位器32来调节输出焊接电流的大小，形成一个闭环控制，以保证输 出焊接电源的波形和电流的大小，从而保证了焊接性能的稳定，满足 各种焊接工艺的要求。与现有技术相比，本实用新型具有以下特点1、 原动机与电机的连接采用了单轴承锥度轴连接方式，相对于 传统双轴承皮带传动连接方式比较，传动扭矩更大、输出效率更高、节省空间、降低了整机的外形尺寸，使大功率机组的实现更容易。2、 定、转子冲片均采用了 DW470型冷轧硅钢片，在提高磁性能
的同时，大大降低了热损耗，同时降低了整机的温升。
3、 优化定子槽形设计，在磁密与电机温升允许的范围内，尽量 增大了电机的容量。经过改进后，大大降低了电流密度，由原来的 7A/mm2降低到4. 5A/mm2;增大了功率，功率由原来的1"VA增大到 20KVA;焊接电流由原来的400A/36V增大到500A/"V;温升也得到
了很大的改善。
4、 优化绕组设计，釆用短距绕组，正弦分布，有效地抑制了谐 波电动势，输出髙质量严格意义上的正弦波形，从而降低了损耗，提 高了效率。
5、 转子采用双笼转子，斜槽，30槽均布，与36槽定子的经典配 合，有效地降低了齿谐波的影响。
6、 转子导条和端环均由铸铝代替了铜条，在满足性能的前提下 降低了转子的重量和成本，更重要的是简化了加工工艺、增加了可靠性。
7、 改善了绝缘性能。对电枢绕组及全部绝缘材料进行改进，以 适应F级绝缘等级要求。
8、 配置有电抗器，使得电弧稳定，焊接规范稳定。电抗器有以 下作用首先用来滤波，使输出的直流电波形更平滑，使得电弧稳定， 不易断弧；其次在焊条和工件断路的瞬间，电抗器就当作是一个电阻， 防止了瞬间大电流的产生。
9、 良好的风道设计。电机采用了轴向自扇冷式结构，使电机能 够得到很好的冷却。本实用新型采用的是把一个塑料风扇固定在转子 轴的端部，电机转动时带动风扇同轴转动，利用风扇所产生的风压强 迫空气流动，吹拂散热表面，从而大大增强了电机的散热能力。
权利要求1、一种内燃机驱动的直流弧焊发电机，包括发电机前端盖(3)、后端盖(5)、定子体(1)、设于定子体(1)空芯内的转子体(2)和转子轴(4)，其特征在于转子体(2)内设有转子轴(4)，转子轴(4)端部设有与原动机输出轴配合连接的锥形套(9)，转子轴(4)内设有转子连杆(8)与原动机紧密连接，发电机前端盖(3)和后端盖(5)与定子体(1)连接固定，发电机后端盖(5)与转子轴(4)之间设有滚动轴承(7)，转子轴(4)外连接风扇(6)。
2、如权利要求l所述的内燃机驱动的直流弧焊发电机，其特征 在于转子体(2)的冲片(21)釆用DW470型冷轧硅钢片，转子体(2)中设有30槽均布的双笼型斜槽导条(22),其槽形参数如下 上笼，槽口宽lmm，直径6. 9mm,槽深7. 5mm;下笼，槽口宽2mm， 槽底直径3. 2隨，槽深19.8mm。
3、 如权利要求l所述的内燃机驱动的直流弧焊发电机，其特征 在于定子体(1)的冲片(11)采用DW470型冷轧硅钢片，定子体(1)中设有36槽均布的定子槽(17)，定子槽(17)采用平底槽， 槽口宽度3. 2mm，槽底宽度12. 5mm，槽深26. 9mm，定子槽(17 )中 嵌有三套绕组，分别是主绕组(41 )、励磁绕组(42 )和焊接绕组(44 ), 各绕组间设有层绝缘纸(14 )相互绝缘，定子槽(17 )的槽底设有槽 绝缘纸(12),定子槽(17)的槽口设有压条(16)。
4、 如权利要求3所述的内燃机驱动的直流弧焊发电机，其特征 在于所述的主绕组(41)釆用15根①0.8的铜线并绕35匝；励磁 绕组(42 )釆用15根①0. 8的铜线并绕39匪；焊接绕组(44 )采用 40根①0.8的铜线并绕4匝。
5、 如权利要求3所述的内燃机驱动的直流弧焊发电机，其特征 在于所述的层绝缘纸(14)、槽绝缘纸(12)釆用F级绝缘材料。
6、 如权利要求3所述的内燃机驱动的直流弧焊发电机，其特征 在于主绕组(41)输出辅助电源(31)，励磁绕组(42)连接自愈 式并联电容器(43 ),焊接绕组(44 )连接三相桥式全控整流桥(45 ) 输入端，整流桥(45)经由滤波电抗器(46)和分流器(48)输出至 焊接输出端(47),控制电路板(49)输入端从分流器(48)和焊接 输出端(47)采集电流、电压信号，控制电路板(49)输入端连接调 节电位器(32)，控制电路板(49)输出端连接三相桥式全控整流桥 (45)。
专利摘要本实用新型涉及一种内燃机驱动的直流弧焊发电机，包括定子体、转子体，转子体内设转子轴，转子轴端部设有与原动机轴连接的椎形套，转子轴内设有转子连杆与原动机紧密连接固定，发电机后端盖与转子轴之间设有滚动轴承，转子轴外连接风扇。本实用新型的优点是将设备容量提高到20KVA与500A/40V(3000rpm)，不仅能够提供满足不同焊接工艺的焊接电源和单/三相辅助工频交流电源，同时也使设备内部结构更趋于科学合理。本实用新型具有体积小、重量轻、效率高、良好的交流输出波形、优异的焊接规范、能够满足各种不同焊接要求，同时简化了制造工艺、降低了成本、提高了可靠性。
文档编号H02K7/18GK201044396SQ20072003162
公开日2008年4月2日 申请日期2007年4月24日 优先权日2007年4月24日
发明者刘心阳, 李华芳, 杨雪峰, 王肃泉, 玲 陈, 斐 黄 申请人:西安北方电气有限公司