专利名称：平波高压直流发电机及该机种串联直接发平波超高压电远输的制作方法
技术领域：
无刷无控平波高压直流发电机。和用该机种多串联、仅需普通风冷就能使平波直流电压无上限的发电方法。及不设始端升压、换流站的平波超高压直流电远输方案。
背景技术：
已有的无刷直流机做为发电机时不是平波。该平波高压直流发电机的单机直接平波电压可高达广2万伏左右、电压能与交流发电机等同。改变了以往有刷直流发电机平波电压只有800伏左右的落后状况。可更广泛高效地方便满足对优良平直电的巨量需求。 还可以用该机种串联的方法仅需普通风冷、电厂(或几个分散电厂单线串联)就能直接发出 100万伏及以上的平波超高压直流电直接远输，而不再用始端升压、换流站。这也是此前没有的。并使发电设备和技术通俗简单、安全可靠、检修灵活。
发明内容
一、平波高压直流发电机。该平波高压直流发电机(以下简称‘平高机’)的特征是将普通有刷直流机的定、转子置换为转场式。无换向极和电刷，也不用电子线路开关控制换向。原理
图1 图示该发明一目了然。谨略加说明；为争取平波(也可外加简单虑波)外定子直流电枢用多线圈(以往有刷直流机一对极可有上百个线圈)绕组、(为提高电压)线圈采用多匝。各线圈的端线上都接有反向并联整流二极管，整流二极管的另一端凡是正向的都集结于‘平高机’的正电端，凡是负向的都集结于‘平高机’的负电端。当转子磁极旋转发电、(电枢反应形成的、并随同磁场一起旋转的)定子物理中性(虚线)面(电枢反应较有定位电刷时对磁极前半部分的减磁更大些。)瞬时处于某两个相临线圈的中间时，该间端线必然成为定子绕组感应电势的最高端压点。这是因为(分别集结于电机正、负电端的)同向整流二极管阻止了每条支路(包括各线圈或任意几个相临线圈串联)的电势电流短路、由各线圈感应电势串联而生成的。若外接负载闭路、绕组感生电流也必然寻从电势最高端压点(符合克希荷夫第二定律)、并经连接该点端线的整流二极管(图中实心二极管表示有电流)从‘平高机’的(与磁极转向无关的)正、负电端导出。图2中、(当随同磁极一起旋转的)定子物理中性(虚线)面(从几何中性面开始发生偏转角度的大小是随绕组电流的大小而变)转到下一个线圈(所在槽)的中心线时、该线圈 (换向)电势瞬时为零(理论依据上可将该线圈假设是一种依次排列十多相、每相各自独立、 并同时都接负载的交流发电机中的某一相绕组、在电流交变过程中瞬间处中性面时的零电势状态。这是该‘平高机’可行性理论佐证之一)，所以该换向线圈头尾的(2个)端线、在此时并列成为定子直流绕组感应电势最高端压点，在绕组感应电势的正、负最高端压处才各有2个整流二极管在此瞬间同时导通电流。(随同磁场一起旋转的)定子物理中性(虚线)面每掠过一个线圈、这个线圈的电流就会自然换向。定子直流绕组感应电势的最高端压点也就随之顺转向不断地逐个端线位移 (从理论接受上也可把这种现象看作是、为使单相交流发电机在发电时始终保持最大值不变而为最高端压提供了随转、位置可变的输出点。在这里实际却是获得了无刷无控的平波直流发电。这也是‘平高机’可行性理论佐证)。这样直流发电绕组感应电势就总是处于似单相交流发电机的最大值状态时。负载时、电流就会自然地始终从处于定子物理中性(虚线)面上不断逐一端线位移的绕组感应电势最高端压点(符合克希荷夫第二定律)及连接该点端线的整流二极管导出(完全不需要任何位置控制)。经‘平高机’的正、负电端便能直接对外提供高达广2万伏左右的平波直流电源(电压等同无换向困扰的交流发电机的直接电压)了。若不作为高压直流发电机时线圈无需多匝、只用多线圈获平波既可。图3用电池(似表示线圈电势)串联组(似代表支路电势)、整流二极管、电压表、电阻线路图，为保证‘平高机’电势、电流导出而串联整流二极管的可行性分析提供了(理论佐证之一)简单实验在电动势作用下、电压表显示出串联电池组的总电压。同向整流二极管阻止了串联电池组及其中任意段的电势电流短路。外接电阻闭路、电流必然、也只能经由电势最高端压处的(实心)整流二极管导通(符合克希荷夫第二定律)。由于是转场式、轴磁热损极少，为便于提高‘平高机’电压、减小波动、最好只用一对磁极。旋转磁极根据发电要求可任选，磁极可分三种永磁；励磁；永磁加励磁(由安培环路定律、磁动势总是可以叠加的，实验证明在所谓饱和时仍如此)。励磁方式也分三种环刷；无刷整流盘；及该‘平高机’式的励磁机、将多个整流二极管固定在旋转大整流盘的无刷平波励磁方式。各线圈绝缘端线要分组(或单条)从多个机壳绝缘孔引出，为防高压短路只允许相邻的几条绝缘端线从同一机壳孔中引出。整流二极管随机一体不便时，配专用整流箱；机、箱可直接固定连接、接线。，也可机、箱分体略远距连线，既利于‘平高机’散热也方便下述‘平高机’串联发电机组的空间场地安排。二、用‘平高机’串联仅以普通风冷直接发平波超高压电远输。鉴于直流电无相差、无频率、无电抗，既直流发电机无同步运行问题可以直接串联。最主要的还是依赖上述解决了换向问题、单机直接发电电压能等同交流发电机广2万 ν左右的‘平高机’、仅用普通风冷多机串联发电，电厂(或几个分散电厂单线串联)就能直接发出100万ν及以上的超高压平波直流电，直接进行远输，而再也不用升压变压器和技术实施难度最大、昂贵的始端换流站。例如按发电量100万kw、远输电压100万ν计算串联50台同样的‘平高机’发电就可以满足远输电压要求，其中每台单机发电容量只需2万kw即可，电压2万ν、电流仅 IOOOA0完全不用始端升压变流，而且只要额定电流一致、不同容量、电压的‘平高机’都可以任意串联，从而获得所需平波超高直流电压。只是原动传动轴与每个‘平高机’在连接的某段要采用绝缘。串联机组头尾的两台‘平高机’绝缘等级为最高。关于波动整个串联发电的‘平高机’组的全部电枢绕组可看作是其中任一台‘平高机’的电感滤波。其二串联的几十台‘平高机’的线圈总数达几千个、，由于安装允许的误差或有意设计各机线圈差时换向、虽然是在相对极短的时间内、但各机的线圈电流换向时间就绝对不会一致(同时处于零电势)了、这也使得电流更加平直(若需要、也可再外配简单滤波)。所以根本不用换流站，由串联发电机组的正、负电端就能直接进行平高远输。只要用多串联‘平高机’的方法发电，既可以使直流发电总容量达到原动力极限。 只要末端换流站技术允许甚至也能使直流发电总电压无上限，减小电流使整流二极管和线路减少热损、节约输电线材。发电电压、容量一定时就更可以用多串‘平高机’的方法降低每台单机电压、保证绝缘安全。还可以使每台单机容量小到极易理想化的最普通风冷发电。 不再用复杂的氢、水冷。改用小容量‘平高机’多机串联发电后，大容量交流发电机时的转子径限、轴长等设备制约、制造难度、及诸多复杂技术问题也就不用考虑了。还因‘平高机’ 的正、负电端与转向无关、这可极大方便原动力传动设备和串联‘平高机’组各个单机的配置安装。发电状态中循环性全面检修方便在发电设备场内或场外专设一台与串联‘平高机’组中的单机同等容量、电压的‘平高机’，用以并接在串联‘平高机’组中任一台要检修的单机，在将待修单机做机械离合后便可进行方便维修。这样可保证串联‘平高机’组在正常运行发电的状态下，逐机循环、全面检修。还有、串联‘平高机’组中的任何一台(或几台)‘平高机’只要停转(或绕组断开路时)，无需任何转换开关，串联‘平高机’组的电势、电流就会自动避开停机的绕组，降压减流而不停电。因为每台‘平高机’的绕组在无电势状态时、由单机的负电端到正电端只是经2 个整流二极管直接串联导通的。发生此种状况时及时为剩余机组加速、增励磁可恢复机组原电压。依赖‘平高机’串联发电方案可免除始端升压、换流站、降低平高远输成本。并使发电设备无难度和笨重制造，运输容易、安装灵活，风冷发电易行、技术通俗简单、运行安全可靠。除短输外，只要有末端换流站，众多发电厂照上述简易方案都会直接发出平波超高压直流电输送。从而全面开创世界电力行业简便安全、节源降耗新局面。
权利要求
1.一种无刷无控、用整流二极管阻止绕组感应电势短，靠定子物理中性面感应零电势而使线圈电流自然换向、绕组感生电流自然寻从电势最高端压点导出的平波高压直流发电机(以下简称‘平高机’)；特征是将普通有刷直流电机的定、转子置换为转场式、定子直流电枢仍用多线圈绕组，发高压电时可用多匝线圈；各线圈的端线都接有反向并联整流二极管，整流二极管的另一端分正、负各集结于电机的正、负电端；磁极旋转发电时，每条支路 (各任意线圈串联段)的感应电势由分别集结于电机正、负电端的同向整流二极管阻止短路而自然串联；瞬时处于定子物理中性(虚线)面上、(电流自然换向)的线圈(图示)端线、便自然成为绕组感应电势的最高端压点；外接负载、绕组感应电流也就必然寻从逐一端线位移的电势最高端压点、并经连接该点端线的整流二极管(图中实心二极管)导出；‘平高机’的正、负电端就可直接对外提供高达广2万伏左右的平波直流电源(电压可以等同无换向困扰的交流发电机的任何直接电压)。
2.根据权利要求1、依赖‘平高机’进行多机串联发超高压平波直流电的方法。
3.根据权利要求1、2，不用始端升压、换流站而进行中、远距直接输送平波超高压直流电的方案。
4.根据权利要求1和说明书中的励磁方式，用‘平高机’方式的励磁机、结合用多个整流二极管固定在旋转大整流盘上的无刷近似平波励磁方法。
全文摘要
该平波高压直流发电机是在转场式定子上直流绕组各线圈的端线都接反向并联二极管。二极管另一端分正、负各集接于该机正、负电端。发电中各线圈感应电势由同向二极管阻止短路而自然串联。定子物理中性面瞬时处某两相临线圈中间时、该间端线即为绕组感应电势最高端压点，负载时电流只能由此(符合克希荷夫定律)经二极管导出。随同磁场旋转的物理中性面每掠过一个线圈、该线圈电流便自然换向，最高端压点也随之逐端线位移，直流电势就总似单相发电机最大值时。该机正、负电端就能对外直接提供高达1~2万伏左右的平波直流电。因该机无同步运行问题、用该机种多串联的方法仅普通风冷就能发出电压无上限的平波直流电，不用始端升压换流就能直接远输。
文档编号H02K11/00GK102364832SQ20111031298
公开日2012年2月29日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年10月14日
发明者光迪君 申请人:光迪君