一种高转速中频无刷发电机的制作方法

本发明涉及一种旋转发电机，尤其是一种高转速中频无刷发电机。

背景技术：

目前，同步发电机的转速一般在3000r/min及以下，3000r/min及以下转速的电励磁无刷同步发电机的功率密度比一般小于0.25 kW/kg，转速越低则功率密度比越低，转速越高则功率密度比越高，为大大提高电励磁无刷同步发电机的功率密度比，必须研制3000r/min以上转速的高转速中频无刷发电机，高转速无刷发电机有设计技术、制造工艺和试验技术等关键技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高转速中频无刷发电机，能实现高转速发电，提供中频交流电源。

本发明的技术方案为：一种高转速中频无刷发电机，转速为6000 r/min至12000 r/min，在涡喷发动机高转速驱动下发电，发出400Hz中频交流电源。

一种高转速中频无刷发电机，包括柔性传动轴、内花键空心轴、前轴承、机座、风扇、主发电机（由主发电机转子和主发电机定子构成）、旋转整流管、励磁机（由励磁机转子和励磁机定子构成）、永磁机（由永磁机转子和永磁机定子构成）、后轴承、后端盖，励磁机与永磁机同心立体分布，主发电机与永磁机同轴分布，机座内同轴式布置有主发电机定子和励磁机定子，内花键空心轴上与主发电机定子和励磁机定子对应布置有主发电机转子和励磁机转子，机座是前端盖与机座壳体铸为整体，机座前端盖与内花键空心轴间通过前轴承安装，前轴承与主发电机转子前侧的内花键空心轴上安装有风扇，励磁机定子后侧的机座止口上安装后端盖，后端盖与内花键空心轴间通过后轴承安装，励磁机转子后内空处的内花键空心轴上安装有永磁机转子，后端盖内侧与永磁机转子对应安装有永磁机定子，内花键空心轴与柔性传动轴啮合。

进一步优选，所述主发电机转子前侧的内花键空心轴上安装平衡块,以使内花键空心轴平稳转动。前轴承两侧安装轴承盖，内花键空心轴末端通过紧定螺母和锁紧螺母固定，发电机外部设有防尘罩。旋转整流管安装在励磁机转子左侧。

本发明的优点在于：一种高转速中频无刷发电机，转速为6000 r/min至12000 r/min，在涡喷发动机高转速驱动下发电，发出400Hz中频交流电源，该发电机电磁负荷大，效率高，结构紧凑，体积小，重量轻，可靠性高，6000 r/min转速时的高转速中频无刷发电机的功率密度比可做到1.0kW/kg。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的原理图。

图1中：1—柔性传动轴，2—内花键空心轴，3—轴承盖，4—前轴承，5—机座，6—平衡块，7—风扇，8—主发电机转子，9—主发电机定子，10—旋转整流管，11—励磁机转子，12—励磁机定子，13—永磁机转子， 14—永磁机定子，15—后轴承，16—紧定螺母，17—锁紧螺母，18—插座，19—后端盖，20—防护罩。

图2中：WZ—主绕组，WF—磁极绕组，WE—励磁绕组，WJ—电枢绕组，WY—永磁感应绕组，ZX—旋转整流管，CT—电流互感器，CR—轴承温度传感器。

具体实施方式

一种高转速中频无刷发电机由柔性传动轴1、内花键空心轴2、轴承盖3、前轴承4、机座5、平衡块6、风扇7、主发电机（由主发电机转子8和主发电机定子9构成）、旋转整流管10、励磁机（由励磁机定子12和励磁机转子11构成）、永磁机（由永磁机转子13和永磁机定子14构成）、后轴承15、紧定螺母16、锁紧螺母17、电连接器插座18、后端盖19、防护罩20等组成，该发电机转速为6000 r/min至12000 r/min，励磁机与永磁机同心立体分布，主发电机与永磁机同轴分布，机座5内同轴式布置有主发电机定子9和励磁机定子12，内花键空心轴2上与主发电机定子9和励磁机定子12对应布置有主发电机转子8和励磁机转子11，机座5是前端盖与机座壳体铸为整体，机座前端盖与内花键空心轴2间通过前轴承4安装，前轴承4与主发电机转子之间的内花键空心轴2上安装有风扇7，励磁机定子12后侧的机座止口上安装后端盖19，后端盖19与内花键空心轴2间通过后轴承15安装，励磁机转子11后内空处的内花键空心轴2上安装有永磁机转子13，后端盖19内侧与永磁机转子13对应安装有永磁机定子14, 内花键空心轴2与柔性传动轴1啮合。

进一步,所述主发电机转子8前侧的内花键空心轴2上安装平衡块6,以使内花键空心轴2平稳转动。前轴承4两侧安装轴承盖3，内花键空心轴2末端通过紧定螺母16和锁紧螺母17固定，发电机外部设有防尘罩20。旋转整流管10安装在励磁机转子11左侧。

后端盖19二侧有左、右侧出线盒，左侧出线盒内安装有中性线接线板，中性线接线板上安装有三个小型电流互感器CT，电流互感器二次侧绕组接成带中性线的星型接法且四个端子分别焊接在电连接器插座18的端子上，右侧出线盒内安装有中频电源输出接线板，后端盖上侧安装有电连接器插座18。

内花键空心轴2用钛合金圆棒加工而成，内花键空心轴2为空心结构，前段内孔加工成内花键，柔性传动轴1由哑铃式外花键轴、万向节、连杆、螺母等组成，哑铃式外花键轴用铬钢圆棒加工而成，哑铃式外花键轴为二端粗中部细，粗端为外花键，柔性传动轴1穿入内花键空心轴2，哑铃式外花键轴的尾段与内花键空心轴的内花键啮合，连杆尾端用螺母固定在空心轴尾端，柔性传动轴能缓冲传动旋转机械动力，柔性传动轴的哑铃式外花键轴中部细段具有传动机械动力过强负荷保险功能。

主发电机定子9和主发电机转子8铁心冲片采用冷轧铁钴钒软磁合金薄片导磁材料冲制而成，主发电机定子铁心冲片内圆边均布八十四个槽，槽形为半开口平底槽，主发电机定子铁心斜一槽叠压焊接成型，主发电机转子铁心冲片为八个凸极整体结构，每凸极极靴处开有阻尼孔，主发电机转子铁心冲片叠套在内花键空心轴上，二端叠压有阻尼板和压板，用铆条在极身处铆接成一整体形成主发电机转子铁心，励磁机定子和励磁机转子铁心冲片采用冷轧硅钢薄片导磁材料冲制而成，励磁机定子铁心冲片为二十个凸极整体结构，励磁机定子铁心由励磁机定子铁心冲片叠压铆接而成，励磁机转子铁心冲片外圆边均布一百二十个槽，槽形为小开口平底槽，励磁机转子铁心冲片叠压套装在转子支架上，永磁机定子铁心冲片采用冷轧硅钢薄片导磁材料冲制而成，永磁机定子铁心冲片内圆边均布六十个槽，槽形为小开口平底槽，永磁机定子铁心斜半槽叠压焊接成型，安装在后端盖内侧支架上，永磁转子由十六块扇形永磁钢、导磁环和磁钢支架组成，磁钢支架由铝合金压制成型，外圆侧均布十六个扇形槽，扇形槽底部有一环形槽，磁钢支架中心部位是带键槽的轴孔。

主发电机定子有三相主绕组WZ，主绕组用二根漆包扁铜线绕制成单匝多圈连绕式成型叠绕组，每相并联支路数为二，三相主绕组尾端分别穿过三个小型电流互感器接在中性线接线板的端子上成为带中心线的星型接法，三相主绕组起端接在后端盖右侧出线盒内的中频电源输出接线板的端子上，主发电机转子有八个极的磁极绕组WF和阻尼，磁极绕组用一根漆包扁铜线直接绕制在包有绝缘纸的主发电机转子铁心的磁极部位，每磁极间的磁极绕组连续绕制，并能使八个极的磁极绕组依次产生N、S、N、S的磁场，相邻磁极绕组间直线部位用钛合金板成型的空心三角支架撑紧，磁极绕组端部用主发电机转子铁心二端压板挡住，励磁机转子有六相电枢绕组WJ，电枢绕组的端部用无纬玻璃丝粘带箍扎紧，电枢绕组接成带中心线的星型接法，星型的六个端子分别接至六个旋转整流管ZX阴极，六个旋转整流管的阳极对称安装在励磁机转子铝支架前环上，电枢绕组的中性线端子与磁极绕组的一端连接，磁极绕组的另一端连接在励磁机转子铝支架上，励磁机定子有二十极的励磁绕组WE，励磁绕组用一根漆包圆铜线直接绕制在包有绝缘纸的励磁机定子铁心的磁极部位，每极间的励磁绕组连续绕制，并能使二十个极的励磁绕组依次产生N、S、N、S的磁场，励磁绕组的头尾端子分别焊在电连接器插座的端子上，永磁机定子有三相永磁感应绕组WY，永磁绕组为带中性线的星型接法且四个端子分别焊在电连接器插座的端子上，前轴承内盖和后轴承内盖的外侧环面安装有电容式轴承温度传感器CR，电容式轴承温度传感器引线至电连接器插座的端子上，电连接器插座连线通过电连接器插头连线接至电压调节保护组合装置。

电压调节保护组合装置有电压测量单元、频率测量单元、电流测量单元、比较控制单元、励磁调节单元、整流单元、报警保护单元，能进行励磁调节稳定发电电压，还能实现过欠电压、过欠频率、过负载和短路等报警保护功能，电压调节保护组合装置还有电机轴承温度测量单元、轴承温度显示单元、轴承过温报警单元。

该发电机发电工作原理：发电机由涡喷发动机驱动达到额定转速，永磁感应绕组切割永磁磁场，感应出永磁交流电源，永磁交流电源经电压调节保护组合装置，为励磁机定子励磁绕组提供励磁和调节，产生励磁机磁场，励磁机转子电枢绕组切割励磁机磁场，感应出六相交流电源，六相交流电源经旋转整流管ZX进行六相半波整流，为主发电机磁极绕组提供直流励磁电源，产生主发电机磁场，主发电机定子主绕组感应输出稳定电压的三相中频交流电源。