专利名称：双等极双段定转子磁阻发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于发电机技术领域，涉及一种磁阻发电机，尤其涉及一种双等极双
段定转子磁阻发电机。
背景技术：
现有的开关磁阻电机(SRM)系双凸极磁极结构的电动机，它的定子、转子均由普 通硅钢片叠压制成凸极式，在定子磁极上绕有集中绕组，而转子既无绕组也无永磁体；该电 机按相数可分为单相、两相、三相、四相和多相开关磁阻电机，又以三相6/4极结构，12/8极 结构和四相8/6极结构居多；开关磁阻电机的优点是结构简单，容易制造，运行效率高，功 率因数高，启动电流小，启动转矩大，过载能力强，同时在宽调速范围内都具有高效率。因其 转子无线圈绕组，故增加了开关磁阻电机发电机的复杂性，定子绕组既是励磁绕组又是发 电绕组，当依次给各相绕组通电，电机才会产生电磁转矩，使电机连续旋转，在电动机状态 时电流是单向的。然而，现有技术的开关磁阻电机(SRM)由机械驱动在开关磁阻发电机(简 称SRG)状态时励磁是单向可控分时性的，而发电是单向分时性不可控的，并且发电状态电 流也是单向的；更重要的是原有的开关磁阻电机SRM转换为开关磁阻发电机SRG状态下输 出的是直流电能而不是交流电能。 由于开关磁阻电机双凸极磁极结构存在差极即定转子磁极不相等，定子磁极数大 于转子磁极数，以及在发电状态也需要开关管控制定子绕组的励磁电流并控制其励磁控制 角的时间，这样增加了制造成本和运行成本1/3 2/5，并且励磁方式是分相分阶段励磁 的方式，也就是说开关磁阻电机在可逆状态作为发电运行中它的控制更复杂，在电机旋转 一周时通过电子控制功率管分相励磁分时性的轮流励磁分相发电，如控制的好最多二相发 电，由于分时励磁占据了一定的时间，发电功率仅为电机功率的60%，所以影响了发电效 率。 本人已申请的实用新型专利《开关磁阻电机发电机》(专利号200820028231. 3)是 在转子不励磁的状态下通过电子控制定子绕组，通电产生旋转磁场作为电动机使用，由机 械驱动旋转力的作用下通过励磁产生电能输出，并且定转子磁极数不相等，定子磁极大于 转子磁极数，可以由不同相数不同极数组成，属于分相发电技术，转子只能是带有绕组的电 激磁极转子组成，而不能采用永磁磁极。由于依据开关磁阻电机不同相数和定转差极技术， 发出的电能与现有用电系统不兼容，只能经整流器转化成直流电才能应用，而且控制技术 比较复杂，制造成本高。 本人已申请的专利《单相磁阻发电机》(专利号200820028927. 6)体积小、重量轻， 由于采用了定转子等极技术，并不需用电子控制，所以只能作单相交流发电机而不能一机 两用。但该发电机定转子均为凸极，转子可采用永磁磁极，转子磁极可采用带激磁绕组的电 励磁极、永磁电激磁合型、爪极混合型等，应用非常灵活，并能满足不同功率、不同电压、不 同频率的需要，输出功率大，输出电压正弦波形好，经整流输出直流电压脉动小，在微型小 功率、多极数、中高速运行时效果好。但在中功率、少极数、运行在低速时效果就不那么完美了 ，尤其是采用了定转子等极技术提高功率输出后，定转子等极技术的磁极相当于定转子 N、 S、 N、 S磁路在静止磁极闭合状态，所以形成静态阻力特别大，从而造成发电启动阻力大、 低速耗能大、低速噪声大、高速噪声小、低速振动大、高速振动小。经测试发现，其振动的振 幅噪声的大小与极数多少有关，极数越少振幅越大，噪声越大；振动的频率与转速有关，转 速越低振幅越高，噪声越大。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种发电效率更高、应用广泛、制造成本 低的双等极双段定转子磁阻发电机。 为解决上述问题，本实用新型所述的一种双等极双段定转子磁阻发电机，包括呈 凸极磁极结构的二段定子和转子；所述定子包括定子外壳、第一段定子磁轭、第二段定子磁 轭、第一段定子电枢集中绕组、第二段定子电枢集中绕组、第一段定子磁极、第二段定子磁 极以及机座；所述转子包括第一段转子永磁磁极、第二段转子永磁磁极、第一段电励磁转子 磁极、第二段电励磁转子磁极、第一段电励磁转子励磁绕组、第二段电励磁转子励磁绕组、 第一段转子磁轭、第二段转子磁轭、转子轴、第一段转子磁轭固定键槽、第二段转子磁轭固 定键槽、第一段转子轴孔、第二段转子轴孔以及前轴承、后轴承；所述定子凸极磁极上设有 电枢集中绕组或分层绕组，绕组依电枢绕组的N、 N极性串联或并联构成一相，电枢绕组的 S、S极性串联或并联构成另一相，其特征在于 a、所述转子上设有和定子极数相等的旋转磁极，磁极有绕组电励磁磁极或永磁磁 极以及永磁电励磁混合磁极； b、所述转子可分为内转子和外转子式，其上绕组为励磁绕组，其结构分为磁极励 磁绕组、爪极励磁绕组、永磁磁极式隐极式磁极以及爪极永磁励磁混合绕组和磁极永磁励 磁混合绕组； c、所述转子励磁装置安装在电机轴上，电机轴上有电机旋转轴电励磁出线孔，将 发电机的励磁绕组用电励磁旋转供电滑环组件转子励磁绕组引出线经电机旋转轴电励磁 出线孔的转子励磁引线通过电励磁旋转供电滑环组件V+导电铜镙杆和电励磁旋转供电滑 环组件V-导电铜镙杆与旋转的电励磁旋转供电滑环组件V+旋转滑环、电励磁旋转供电滑 环组件V-旋转滑环连接，电励磁旋转供电滑环组件V+旋转滑环、电励磁旋转供电滑环组 件v-旋转滑环之间设有电励磁旋转供电滑环组件滑环绝缘套，电励磁旋转供电滑环组件 滑环绝缘套内有电励磁旋转供电滑环组件金属固定套通过转子轴的固定键槽固定在转子 轴非轴伸端即非负载端并与电机轴同步旋转；电励磁旋转供电滑环组件V+供电碳刷盒、电 励磁旋转供电滑环组件v-供电碳刷盒通过电励磁旋转供电滑环组件供电碳刷架支承镙杆 及法兰盘与电励磁旋转供电滑环组件安装支承固定法兰盘带轴承外盖制造为一体连接在 后端盖上，电励磁旋转供电滑环组件供电碳刷架支承镙杆上设有电励磁旋转供电滑环组件 供电碳刷架支承镙杆绝缘套管；电励磁旋转供电滑环组件V+旋转滑环、电励磁旋转供电滑 环组件V-旋转滑环分别与电励磁旋转供电滑环组件V+供电碳刷、电励磁旋转供电滑环组 件V-供电碳刷接触并与电励磁旋转供电滑环组件V+供电碳刷盒、电励磁旋转供电滑环组 件V-供电碳刷盒的碳刷对应安装；电励磁旋转供电滑环组件V+供电碳刷盒、电励磁旋转供
电滑环组件v-供电碳刷盒与碳刷架连为一体，正、负碳刷架相互绝缘并固定于后端盖静止不旋转。 所述两段定子、转子均为隐极磁极结构，该隐极磁极上设有电枢集中绕组。 所述同段转子相邻磁极绕组反极性串联构成N、 S、 N、 S……多组，也可隔极同极性
并联为N、N、S、S、……多组。 两段转子激磁绕组可同极性并联运行，也可同极性串联运行。 所述定子绕组可组成每相绕组多组反极性串联或同极性并联，亦可部分反极性串 联后再同极性并联。 所述定转子极数由2极、4极、6极、8极、10U2极……n极组成，并且都是偶数极 组成，即对极组成。 定转子可由不同极对数组成，定转子极对数必须相等，两段定子、转子的两段长度 必须相等；其中两段转子铁心极齿对齐，第一段定子磁极中心与第二段定子磁极互差1/2 极距角，即第一段与第二段定子电枢输出电压互差90度相位角；两段定子铁心极齿对齐， 第一段转子永磁磁极中心与第二段转子永磁磁极互差1/2极距角，即第一段与第二段转子 电枢输出电压互差90度相位角。 所述两段转子永磁磁极均采用直长条形磁极或斜面长条形磁极，且永磁极的底部 凹面制成凸燕尾形状。 本实用新型与现有技术相比具有以下优点 1、由于本实用新型打破常规，使开关磁阻电机由差极(定子磁极Ns〉转子磁极Nr) 变为等极(Ns = Nr)，转子上加装了永磁磁极或电励磁磁极，所有定子磁极绕组均同时处在 发电状态，并使定子的所有磁极区域都得到利用，也使定子绕组所有绕组均得到同时利用， 因此根据功率合成原理使得发电功率密度可以成倍增加，发电机的性能和效率也得到了有 效提高，同时降低了运行温升。 2、本实用新型利用绕组串并联的动态组合，使输出电压调节更为方便并能提高绕
组的利用率调节不同的转速可得到不同的频率不同的电压，使发电机在发电状态下省去
了定子电枢绕组电子控制装置，而只有转子可调直流电源励磁装置，没有开关功耗(不需
要电枢电子开关管控制)，因而降低了设备成本1/3 2/5，提高了设备的可靠性；同时，使
其没有了开关间歇期，解决了定子绕组电感在发电状态整流续流效率不高的影响。 3、由于本实用新型将通常的转子设置成内转子和外转子的形式，因此当电枢绕组
置于外转子需要滑环供电时，而内定子励磁磁极则不需要滑环；当励磁磁极置于外转子时，
只适用于凸极磁极，并且外转子需要滑环；当采用永磁式外转子时则不需要滑环。 4、由于本实用新型输出的电能是交流电能，因此其输出应用时不需要安装逆变装
置。如果本实用新型采用直流输出，则可以采用分相分极性绕组整流器，其效果比常规产品
效果更佳，无论对发电机或外部电子整流器、逆变器，均可降低损耗，减小发热。 5、由于本实用新型磁路设计新颖，因此可有效地增强工作气隙间的磁通密度，保
证磁间隙内的强磁作用和功率密度，不产生单边磁拉力，并且不产生磁拉力振动。 6、采用本实用新型设计，有效地解决了单相单段发电机固有的磁共振所引起的机
械共振振动和磁机共振噪声，使其运行振动减小，噪声降低；同时也解决了静态磁场阻力，
减小了静态阻力及运行阻力。 7、由于本实用新型采用了定转子等极数技术，即采用"两段定对齐， 一段定转子一对齐，而另一段定转子错位"或"两段转子对齐， 一段定转子对齐，而另一定转子错位"磁极 错位技术，因此使静动态磁阻减小。 8、由于本实用新型采用了两段定转子错位技术，两段绕组之间相位差为90度，因 此同一段的电枢绕组在并联时同为首端或同为尾端没有电位差，各绕组段首尾有电位差； 但绕组串联可提高输出电压，输出电流等于绕组的额定电流，并联可降低电压增加输出电 流。由于各绕组串联电压是各绕组电压的和，电流是单绕组的额定输出电流，但并联时各绕 组电压相等，输出电流是各绕组电流的和，因此绕组串并联的动态组合使输出电压调节更 为方便，并通过调节驱动机械的转速，可调节发电的输出频率以适应不同频率条件的场合。 9、由于本实用新型绕组经变极性灵活组合，因此经分段整流器整流输出波纹比常 规单相整流降低一倍，且优于三相整流。经测试，本实用新型与单相磁阻发电机相比，虽然 体积、长度增加30%，但功率可增加一倍。 10、本实用新型还可以在发电极数定型情况下，运行于不同的速度，即可得到不同 的电源频率，如磁阻发电机SRG8/8每分钟750转=50赫兹、速度升每分钟3000转=200 赫兹，又如SRG20/20每分钟300转=50赫兹，速度提升到每分钟3000转=500赫兹。所 以本实用新型适用于各种变频变速、变频变压、变频变功的新技术领域。
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细的说明。 图la为本实用新型内转子发电机正弦集中绕组8/8两段定子极机械角度相同
(对齐)，两段转子磁极互差22. 5°机械角度，第一段定子与转子磁极同机械角度剖面原理
示意图。 图lb为本实用新型内转子发电机正弦集中绕组8/8两段定子极机械角度相同 (对齐)，两段转子磁极互差2.5。机械角度，第二段转子与定子磁极互差22.5。机械角度 剖面原理示意图。 图2a为本实用新型内转子发电机正弦双层绕组8/8两段定子磁极互差22. 5°机 械角度，两段转子磁极机械角度相同(对齐)，第一段定子与转子磁极同机械角的剖面原理 示意图。 图2b为本实用新型内转子发电机正弦双层绕组8/8两段定子机械角度磁极其互 差22.5° ，两段转子磁极角度同(对齐)，第二段定子与转子磁极互差22.5。机械角度剖面 原理示意图。 图3a为本实用新型内转子电励磁发电机定子正弦集中绕组6/6两段定子磁极机 械角度相等(对齐)，两段转子磁极互差30。，第一段定子与转子磁极同机械角度剖面示意 图。 图3b为本实用新型内转子电励磁发电机定子正弦集中绕组6/6两段定子磁极机 械角度相等(对齐)，两段转子磁极互差30。，第二段定子与转子磁极互差30。机械角度剖 面示意图。 图4a为本实用新型外转子永磁发电机定子正弦集中绕组6/6两段定子磁极机械 角度相等(对齐)，两段转子磁极互差3(T ，第一段定子与转子磁极同机械角度剖面示意 图。[0037] 图4b为本实用新型外转子永磁发电机定子正弦集中绕组6/6两段定子磁极机械 角度相等(对齐)，两段转子磁极互差30。，第二段定子与转子磁极互差30。机械角度剖面 示意图。 图5为本实用新型永磁转子磁极斜体式整体结构示意图。 图6为本实用新型电励磁转子外滑环供电整体结构示意图。 图7为本实用新型分段电励磁转子内滑环供电整体结构示意图。 图8为本实用新型永磁极外转子整体结构示意图。 图9为本实用新型电励磁转子8/8极两段绕组串并联接线示意图其中a为第一 段定子电枢绕组N极顺极性串联、S极反极性串联后，N、S两极并联接线图；b为第二段定子 电枢绕组N极顺极性串联、S极反极性串联后，N、S两极并联接线图；c为第一段定子电枢绕 组N极顺极性串联、S极反极性串联后，N、S两极反相串联接线图；d为第二段定子电枢绕组 N极顺极性串联、S极反极性串联后，N、S两极反相串联接线图；e为两段转子绕组电压高电 流小时的并联接线图；f为两段转子绕组电压低电流大时的串联接线图。
图10为本实用新型8/8极两段定子电枢输出电压波形合成图其中a为第一段N 极电枢绕组顺极性串联在转子旋转一周所示波形图；b为第一段S极电枢绕组顺极性串联 在转子旋转一周所示波形图；c为第二段N极电枢绕组顺极性串联在转子旋转一周所示波 形图；d为第二段S极电枢绕组顺极性串联在转子旋转一周所示波形图；e为第一、第二段N 极电枢绕组顺极性串联在转子旋转一周两段波形合成图；f为第一、第二段S极电枢绕组顺 极性串联在转子旋转一周两段波形合成图；g为第一段N极S极电枢绕组顺极性串联在转 子旋转一周两极分极性整流直流并联波形图；h为第二段N极S极电枢绕组顺极性串联在 转子旋转一周两极分极性整流直流并联波形图。 图中l-定子外壳2-第一段定子磁轭3-第一段定子电枢集中绕组4-第一 段定子磁极 5-第一段转子永磁磁极 6-第一段转子磁轭7-第一段转子磁轭固定键 槽8-第一段转子轴孔 9-第二段定子磁轭10-第二段定子电枢集中绕组 11-第 二段定子磁极12-第二段转子永磁磁极 13-第二段转子磁轭14-第二段转子磁轭固定 键槽 15-第二段转子轴孔16-第一段电励磁转子磁极 17-第一段电励磁转子励磁 绕组18-第二段电励磁转子磁极 19-第二段电励磁转子励磁绕组20-外转子旋转外壳 发电机转子 21-第一段外转子旋转磁轭22-第一段外转子旋转永磁磁极 23-第一 段内定子励磁绕组24-第一段内定子励磁磁极 25-第二段外转子旋转磁轭26-第二段 外转子旋转永磁磁极 27-第二段内定子励磁绕组28-第二段内定子励磁磁极 29-后 轴承外盖 30-后轴承31-后轴承内盖 32-后端盖固定镙杆 33-后端盖 34-发电 机外壳35-发电机轴中间固定分段套 36-前端盖37-前端盖固定镙杆38-前轴承内盖 39-前轴承40-前轴承外盖41-转子轴42-机座固定孔43-机座44-第一段永磁转 子永磁斜体磁极45-第二段永磁转子永磁斜体磁极 46-电励磁旋转供电滑环组件V+供 电碳刷49-电励磁旋转供电滑环组件供电碳刷架 50-电励磁旋转供电滑环组件V-导电 铜镙杆 51-电励磁旋转供电滑环组件滑环绝缘套52-电励磁旋转供电滑环组件金属固 定套 53-电机旋转轴电励磁出线孔54-电励磁旋转供电滑环组件转子励磁绕组引出线 55-电励磁旋转供电滑环组件V+导电铜镙杆 56-电励磁旋转供电滑环组件V+旋转滑环 57-电励磁旋转供电滑环组件V-旋转滑环58-电励磁旋转供电滑环组件V+供电碳刷盒 59-电励磁旋转供电滑环组件V-供电碳刷盒60-电励磁旋转供电滑环组件供电碳刷 架支承镙杆61-电励磁旋转供电滑环组件供电碳刷架支承镙杆绝缘套管62-电励磁旋 转供电滑环组件安装支承固定法兰盘带轴承外盖63-电励磁旋转供电滑环组件第二转子 段励磁极V+供电碳刷(适用于两段转子磁分段励磁)64-电励磁旋转供电滑环组件第二 段转子励磁极V+旋转滑环65-电励磁旋转供电滑环组件第二段转子励磁极V+供电碳刷 盒66-外转子旋转双定转子等极永磁发电机固定法兰盘67-外转子旋转双定转子等极 永磁发电机固定法兰盘固定孔68-外转子旋转双定转子等极永磁发电机固定法兰盘定子 轴固定镙帽69-外转子旋转双定转子等极永磁发电机定子轴70-外转子旋转双定转子等 极永磁发电机第一段定子电枢绕组出线71-外转子旋转双定转子等极永磁发电机第二段 定子电枢绕组出线A-电枢绕组N极首端 W-电枢绕组N极尾端 B-电枢绕组S极首端 X-电枢绕组S极尾端 101 104-第一段电枢绕组数字编号201 204-第二段电枢绕 组数字编号 WE1-第一段励磁绕组WE2-第二段励磁绕组L+-绕组首端接V+励
磁电源L一绕组尾端接V-励磁电源 Un-交流发电状态U1、U5-第一段发电机电枢绕组 首端U2、U6-第一段发电机电枢绕组尾端U3、U7-第二段发电机电枢绕组首端U4、U8-第 二段发电机电枢绕组尾端
具体实施方式—种双等极双段定转子磁阻发电机，包括均由硅钢片叠压制成呈凸极磁极结构的 二段定子和转子(如图1 图9所示)，其中图la、2a、3a、4a为第一段定子转子原理剖面 图，图lb、2b、3b、4b为第二段定子转子原理剖面图。 定子包括定子外壳1、第一段定子磁轭2、第二段定子磁轭9、第一段定子电枢集中 绕组3、第二段定子电枢集中绕组10、第一段定子磁极4、第二段定子磁极11以及机座43。 定转子极数由2极、4极、6极、8极、10U2极……n极组成，并且都是偶数极组成， 即对极组成，以适应不同的转速。 定子凸极磁极上设有电枢集中绕组或分层绕组，绕组依电枢绕组的N、 S反极性串 联构成一相；或依N、N极性串联或并联构成一相，电枢绕组的S、S极性串联或并联构成另一 相，来完成不同电压的输出和不同电流的输出，根椐不同频率的输出可运行于不同的转速。 如图9a、 b、 c、 d所示，a为第一段定子电枢绕组N极顺极性串联、S极反极性串联 后，N、S两极并联接线图；U1为第一段发电机电枢绕组首端、U2为第一段发电机电枢绕组尾 端，输出电压为发电机额定电压的1/2倍，输出电流为额定电流的2倍；b为第二段定子电 枢绕组N极顺极性串联、S极反极性串联后，N、 S两极并联接线图；U3为第二段发电机电枢 绕组首端、U4为第二段发电机电枢绕组尾端，输出电压为发电机额定电压的1/2倍，输出电 流为额定电流的2倍；c为第一段定子电枢绕组N极顺极性串联、S极反极性串联后，N、S两 极反相串联接线图，U5为第一段发电机电枢绕组首端、U6为第一段发电机电枢绕组尾端， 输出电压为发电机额定电压，输出电流为额定电流；d为第二段定子电枢绕组N极顺极性串 联、S极反极性串联后，N、 S两极反相串联接线图，U7为第二段发电机电枢绕组首端、U8为 第二段发电机电枢绕组尾端，输出电压为发电机额定电压，输出电流为额定电流；Un为交 流发电状态，U6、U8短接为两相的公共电位端；如果在直流发电状态则U6、U8不短接，两相 分组整流器输出。[0050] 当交流电输出，此时相当于两台单相发电机的输出，其输出电压相等，但电压相位 不同，Un为两相绕组串联或并联后尾端接公共零电位端；如需直流输出则需两组单相整 流桥分相整流后将直流并联输出，其输出功率为两段功率的和。如果将U2、 U4短接为Un， Ul-Un、 U3-Un输出交流电压相等为220V，但两段相位差90° ，其输出波形参照图10所示； 而如果将U6、U8尾端短接为Un，此时U5-Un、U7-Un输出电压相等为440V，两段相位差90° ， 其输出波形参照图IO所示。因此使其相位差90。交流输出，可以满足某些特殊需要，并能 使直流输出脉动减小一倍。 转子包括第一段转子永磁磁极5、第二段转子永磁磁极12、第一段电励磁转子磁 极16、第二段电励磁转子磁极18、第一段电励磁转子励磁绕组17、第二段电励磁转子励磁 绕组19、第一段转子磁轭6、第二段转子磁轭13、转子轴41、第一段转子磁轭固定键槽7、第 二段转子磁轭固定键槽14、第一段转子轴孔8、第二段转子轴孔15以及前轴承39、后轴承 30。两段转子永磁磁极均采用直长条形磁极或斜面长条形磁极，且永磁极的底部凹面制成 凸燕尾形状，使之强磁场高速离心力都有稳定性。 转子上设有和定子极数相等的旋转磁极，磁极有绕组电励磁磁极或永磁磁极以及 永磁电励磁混合磁极。 转子可分为内转子和外转子式，其上绕组为励磁绕组，其结构分为磁极励磁绕组、 爪极励磁绕组、永磁磁极式隐极式磁极以及爪极永磁励磁混合绕组和磁极永磁励磁混合绕 组。如图4a、 b所示，为二相6/6双凸极永磁式等极式外转子发电机，采用的技术是将转子 改变为永磁式的外转子，即内定子外转子均不需要滑环(不励磁)，电机的外壳20为旋转的 外壳或旋转的皮带轮；此技术仅将转子的永磁极改外转子。其原理及应用与图3相同；定子 电枢串并联接线均与图3所述一样。 转子励磁装置安装在电机轴上，电机轴上有电机旋转轴电励磁出线孔53，将发电 机的励磁绕组用电励磁旋转供电滑环组件转子励磁绕组引出线54经电机旋转轴电励磁出 线孔53的转子励磁引线通过电励磁旋转供电滑环组件V+导电铜镙杆55和电励磁旋转供 电滑环组件V-导电铜镙杆50与旋转的电励磁旋转供电滑环组件V+旋转滑环56、电励磁 旋转供电滑环组件V-旋转滑环57连接，电励磁旋转供电滑环组件V+旋转滑环56、电励磁 旋转供电滑环组件V-旋转滑环57之间设有电励磁旋转供电滑环组件滑环绝缘套51，电励 磁旋转供电滑环组件滑环绝缘套51内有电励磁旋转供电滑环组件金属固定套52通过转子 轴41的固定键槽固定在转子轴41非轴伸端即非负载端并与电机轴同步旋转；电励磁旋转 供电滑环组件V+供电碳刷盒58 、电励磁旋转供电滑环组件V-供电碳刷盒59通过电励磁旋 转供电滑环组件供电碳刷架支承镙杆60及法兰盘与电励磁旋转供电滑环组件安装支承固 定法兰盘带轴承外盖62制造为一体连接在后端盖33上，电励磁旋转供电滑环组件供电碳 刷架支承镙杆60上设有电励磁旋转供电滑环组件供电碳刷架支承镙杆绝缘套管61 ;电励 磁旋转供电滑环组件V+旋转滑环56、电励磁旋转供电滑环组件V-旋转滑环57分别与电励 磁旋转供电滑环组件V+供电碳刷46、电励磁旋转供电滑环组件V-供电碳刷48接触并与电 励磁旋转供电滑环组件V+供电碳刷盒58 、电励磁旋转供电滑环组件V-供电碳刷盒59的碳 刷对应安装；电励磁旋转供电滑环组件V+供电碳刷盒58、电励磁旋转供电滑环组件V-供 电碳刷盒59与碳刷架连为一体，正、负碳刷架相互绝缘并固定于后端盖33静止不旋转。 滑环组件可外置(如图6所示)，也可内置(如图7所示)。其中图7的滑环组件增加了一组滑环将转子两段分段励磁，并通过外部控制可单段发电。 电励磁旋转供电滑环组件V+旋转滑环56供第一段转子励磁绕组WE1的L+电源， 电励磁旋转供电滑环组件第二段转子励磁极V+旋转滑环64供第二段转子励磁绕组WE2的 L+电源，电励磁旋转供电滑环组件V-旋转滑环57为WE1、WE1的负端L-电源共用滑环，分 段励磁只适合分段并联而不适应两段串联(可参阅本人申请的双定转子开关磁阻电机；专 利号200820028230. 9)。 两段转子激磁绕组可同极性并联运行，也可同极性串联为运行。 同段转子相邻磁极绕组反极性串联构成N、 S、 N、 S……多组，也可隔极同极性并联
为N、N、S、S、……多组。两段转子与滑环的连接可并联也可串联，如图10e、f所示。根椐
不同频率的输出可运行于不同的转速。 定转子可由不同极对数组成，定转子极对数必须相等，两段定子、转子的两段长度 必须相等；其中两段转子铁心极齿对齐，第一段定子磁极4中心与第二段定子磁极11互差 1/2极距角，即第一段与第二段定子电枢输出电压互差90度相位角；两段定子铁心极齿对 齐，第一段转子永磁磁极5中心与第二段转子永磁磁极12互差1/2极距角，即第一段与第 二段转子电枢输出电压互差90度相位角。这样无论采用那种组合，都使一段定子铁心磁 极中心和转子磁极中心在对正状态，另一段不对正定子或转子磁极中心都在横跨对正的两 间，从而减小了磁极大面积对正单极磁拉力，并且对正单极磁拉力和不对正两极磁推吸力 互相低消，使静态磁阻力减小，启动磁阻减小，启动平稳，在少极数、低速运行更明显减少阻 力，振动大大降低，噪声明显减小，和常规三相、单相发电机比较没有什么两样；但与常规产 品单相发电机相比电励磁的体积小，永磁式体积更小重量轻，由于等极技术单极绕组，绕组 节距小绕组端部短，耗铜量减少，铜耗降低，温升降低，更容易制造多极数的低速发电机。如 图3所示，为二相6/6双凸极电励磁式等极式内转子发电机剖面示意图，其两段定子磁极安 装于同一机械角度，第一段转子与定子磁极同相位，而第二段转子与定磁极差30°机械角 度安装，第一段定子电枢绕组为集中绕组，第二段为分层绕组，两段转子铁心磁极制造为隐 极式的磁极以方便制造。 两段定子、转子也可均为隐极磁极结构，该隐极磁极上设有集中电枢绕组。
权利要求一种双等极双段定转子磁阻发电机，包括呈凸极磁极结构的二段定子和转子；所述定子包括定子外壳(1)、第一段定子磁轭(2)、第二段定子磁轭(9)、第一段定子电枢集中绕组(3)、第二段定子电枢集中绕组(10)、第一段定子磁极(4)、第二段定子磁极(11)以及机座(43)；所述转子包括第一段转子永磁磁极(5)、第二段转子永磁磁极(12)、第一段电励磁转子磁极(16)、第二段电励磁转子磁极(18)、第一段电励磁转子励磁绕组(17)、第二段电励磁转子励磁绕组(19)、第一段转子磁轭(6)、第二段转子磁轭(13)、转子轴(41)、第一段转子磁轭固定键槽(7)、第二段转子磁轭固定键槽(14)、第一段转子轴孔(8)、第二段转子轴孔(15)以及前轴承(39)、后轴承(30)；所述定子凸极磁极上设有电枢集中绕组或分层绕组，绕组依电枢绕组的N、N极性串联或并联构成一相，电枢绕组的S、S极性串联或并联构成另一相，其特征在于a、所述转子上设有和定子极数相等的旋转磁极，磁极有绕组电励磁磁极或永磁磁极以及永磁电励磁混合磁极；b、所述转子可分为内转子和外转子式，其上绕组为励磁绕组，其结构分为磁极励磁绕组、爪极励磁绕组、永磁磁极式隐极式磁极以及爪极永磁励磁混合绕组和磁极永磁励磁混合绕组；c、所述转子励磁装置安装在电机轴上，电机轴上有电机旋转轴电励磁出线孔(53)，将发电机的励磁绕组用电励磁旋转供电滑环组件转子励磁绕组引出线(54)经电机旋转轴电励磁出线孔(53)的转子励磁引线通过电励磁旋转供电滑环组件V+导电铜镙杆(55)和电励磁旋转供电滑环组件V-导电铜镙杆(50)与旋转的电励磁旋转供电滑环组件V+旋转滑环(56)、电励磁旋转供电滑环组件V-旋转滑环(57)连接，电励磁旋转供电滑环组件V+旋转滑环(56)、电励磁旋转供电滑环组件V-旋转滑环(57)之间设有电励磁旋转供电滑环组件滑环绝缘套(51)，电励磁旋转供电滑环组件滑环绝缘套(51)内有电励磁旋转供电滑环组件金属固定套(52)通过转子轴(41)的固定键槽固定在转子轴(41)非轴伸端即非负载端并与电机轴同步旋转；电励磁旋转供电滑环组件V+供电碳刷盒(58)、电励磁旋转供电滑环组件V-供电碳刷盒(59)通过电励磁旋转供电滑环组件供电碳刷架支承镙杆(60)及法兰盘与电励磁旋转供电滑环组件安装支承固定法兰盘带轴承外盖(62)制造为一体连接在后端盖(33)上，电励磁旋转供电滑环组件供电碳刷架支承镙杆(60)上设有电励磁旋转供电滑环组件供电碳刷架支承镙杆绝缘套管(61)；电励磁旋转供电滑环组件V+旋转滑环(56)、电励磁旋转供电滑环组件V-旋转滑环(57)分别与电励磁旋转供电滑环组件V+供电碳刷(46)、电励磁旋转供电滑环组件V-供电碳刷(48)接触并与电励磁旋转供电滑环组件V+供电碳刷盒(58)、电励磁旋转供电滑环组件V-供电碳刷盒(59)的碳刷对应安装；电励磁旋转供电滑环组件V+供电碳刷盒(58)、电励磁旋转供电滑环组件V-供电碳刷盒(59)与碳刷架连为一体，正、负碳刷架相互绝缘并固定于后端盖(33)静止不旋转。
2. 如权利要求l所述的双等极双段定转子磁阻发电机，其特征在于所述两段定子、转 子均为隐极磁极结构，该隐极磁极上设有电枢集中绕组。
3. 如权利要求1或2所述的双等极双段定转子磁阻发电机，其特征在于所述同段转 子相邻磁极绕组反极性串联构成N、S、N、S……多组，也可隔极同极性并联为N、N、S、S、…… 多组。
4. 如权利要求1或2所述的双等极双段定转子磁阻发电机，其特征在于两段转子激磁绕组可同极性并联运行，也可同极性串联运行。
5. 如权利要求1或2所述的双等极双段定转子磁阻发电机，其特征在于所述定子绕 组可组成每相绕组多组反极性串联或同极性并联，亦可部分反极性串联后再同极性并联。
6. 如权利要求1或2所述的双等极双段定转子磁阻发电机，其特征在于所述定转子极数由2极、4极、6极、8极、10U2极……n极组成，并且都是偶数极组成，即对极组成。
7. 如权利要求1或2所述的双等极双段定转子磁阻发电机，其特征在于定转子可由 不同极对数组成，定转子极对数必须相等，两段定子、转子的两段长度必须相等；其中两段 转子铁心极齿对齐，第一段定子磁极(4)中心与第二段定子磁极(11)互差1/2极距角，即 第一段与第二段定子电枢输出电压互差90度相位角；两段定子铁心极齿对齐，第一段转子 永磁磁极(5)中心与第二段转子永磁磁极(12)互差l/2极距角，即第一段与第二段转子电 枢输出电压互差90度相位角。
8. 如权利要求1或2所述的双等极双段定转子磁阻发电机，其特征在于所述两段转 子永磁磁极均采用直长条形磁极或斜面长条形磁极，且永磁极的底部凹面制成凸燕尾形 状。
专利摘要本实用新型涉及一种双等极双段定转子磁阻发电机，包括由硅钢片叠压制成凸极磁极或隐极结构的两段定转子组成；定子凸极磁极上设有电枢集中绕组或分层绕组，绕组依电枢绕组的N、N极性串联或并联构成一相，电枢绕组的S、S极性串联或并联构成另一相；转子上设有和定子极数相等的旋转磁极转子相邻磁极绕组串联或并联构成N、S多组；转子可采用不同形式的励磁磁极和永磁磁极，以及永磁+电励磁混合磁极，且转子励磁装置安装在电机轴；并可分为内转子和外转子式，可将电枢绕组置于定子亦可置于转子。本实用新型采用定转子等极数技术，同时利用绕组串并联动态组合，不但方便了输出电压调节，提高了绕组的利用率，而且增强了发电机的功率密度及效率。
文档编号H02K21/12GK201478964SQ20092014396
公开日2010年5月19日 申请日期2009年7月23日 优先权日2009年7月23日
发明者张世清, 张红梅 申请人:张世清