专利名称：无槽静激磁同步发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无槽铁芯定磁场式发电机。
通用的发电机，主要包括定子和转子两大部分，其定子铁芯是由彼此绝缘的圆形矽钢片叠压而成，在每个叠片上都需冲制若干凹槽，凹槽内嵌有定子线圈，转子包括转轴，转轴上套装有用矽钢片或钢板冲制并叠压而成的转子磁极，转子磁极上绕有激磁线圈。这种传统结构的发电机存有以下的不足1、体积大、铁损高，发电效率低，由于定子铁芯和转子磁极都需要冲槽，因此所用的矽钢片不能用高矽矽钢片，而只能用低矽矽钢片，低矽矽钢片导磁率低，磁通密度小，在发电机功率相同的条件下，矽钢片的用量大，因而造成发电机的体积大，笨重，铁损高，发电效率低；2、材料利用率低、成本高，在制作定子铁芯时，是在长方形的矽钢片条料上冲裁出圆形芯片，矽钢片的利用率只有60％，这是成本高的因素之一，成本高的因素之二是定子线圈分别嵌在间隔一个节距的两个凹槽内，线圈的跨度大，而且线圈伸出槽口外的部分不能切割磁力线，不切割磁力线的部分占整个定子线圈的20-40％，亦即漆包线的有效利用率低，成本高的因素之三是需要精度要求高、价格昂贵的复合冲模，该复合冲膜在频繁使用中易损环，使用寿命低；3、维修困难，在三相发电机中，经常出现一相定子线圈烧坏的故障，在维修中，大都将其余完好的两相定子线圈随同被烧坏的一相一起拆除，重新绕制，既费工、又浪费；4、碳刷易磨损，碳刷是发电机必不可少的部件，在使用过程中，碳刷极易磨损，磨损了就要停机更换，影响使用。
申请号95105914.9公开了一种无铁芯激磁发电机，这种发电机的转子铁芯实质上是一对磁极，其上绕有激磁线圈，无新颖性，转子部分由于没有铁芯，磁通密度要小几十至几百倍，实用价值小，推广困难。
本发明的目的是提供一种成本低、发电效率高的无槽静激磁同步发电机。
这种无槽静激磁同步发电机包括定子和转子，其结构特点是定子包括由空心圆柱体和与该空心圆柱体的两端连为一体的两个圆盘构成并用非导磁材料制作的定子支架，每一圆盘上设有呈幅射状均布的缺口，在两圆盘相对应的每一对缺口内装有一定子铁芯，每一定子铁芯上绕有定子线圈，各定子线圈按星形或三角形连接，在空心圆柱体上绕有激磁线圈；转子包括转轴，在转轴上套固有转子铁芯和与该转子铁芯的两外端面固定的两个极盘，转子铁芯位于空心圆柱体内腔中，两个极盘分别位于两个圆盘的外侧，每一极盘的外环面上均布有凸极，凸极与定子铁芯的耦合面之间、极盘与圆盘之间和转子铁芯与空心圆柱体之间均留有间隙。
上述的无槽静激磁同步发电机，凸极的数量是≥2的整数，定子铁芯的数量是凸极数量的3的整数倍，每个凸极弧长的圆心角是相邻的两个凸极的间距所占弧长的圆心角的2倍，凸极与定子铁芯的耦合面是弧面或平面，弧面包括圆柱形弧面和圆台形弧面，两个极盘与转子铁芯的接触面最好是锥面，该锥面与转轴的夹角为40°-50°，定子铁芯和极盘是用高矽矽钢片叠压制成，转子铁芯是用高矽矽钢带卷制，定子铁芯的截面形状与圆盘上的缺口形状相对应。为方便使用，无槽静激磁同步发电机还包括通过轴承套装在转轴上的左端盖和右端盖，在左端盖和右端盖之间接有固定螺栓，两圆盘分别固定在左端盖和右端盖上。
本发明的发电机，在工作时，首先在激磁线圈中通入直流电流，该直流电流产生磁场，磁场的磁力线的走向是S极极盘凸极→S极极盘→转子铁芯→N极极盘→N极极盘凸极→N极极盘凸极与定子铁芯耦合面间隙→定子铁芯+定子线圈→定子铁芯与S极极盘凸极耦合面间隙→S极极盘凸极，当原动机带动转轴高速旋转时，转子铁芯和两个极盘也随之高速旋转，极盘每旋转一周，每个定子铁芯上的定子线圈内所通过的磁力线数量呈周期性的变化，即当定子铁芯对应每个凸极的中心部位时，定子线圈内通过的磁力线最多，左右偏离凸极的中心部位，定子线圈内通过的磁力线减少，偏离越长，磁力线减少越多，当定子铁芯对应于凸极之间的空隙时，定子线圈内无磁力线通过，由于每个定子线圈内通过的磁力线呈密、疏、无、疏、密周期性的变化，相当于定子线圈周期性地切割磁力线，于是便在每个定子线圈上产生感应电动势，各定子线圈按星形或三角形连接，便可向负载供电。
这种无槽静激磁同步发电机具有以下的特点1、体积小、铁损低、发电效率高，由于定子铁芯和转子铁芯都不需冲槽，因而可以用高矽矽钢片制作，高矽矽钢片的导磁率是低矽矽钢片的2.5倍，在磁通密度相同的条件下，用高矽矽钢片制作的定子铁芯和转子铁芯体积就比用低矽制作的小2.5倍，重量也相应的减轻，其铁损低3-5倍，发电机的效率由传统结构的80-85％提高到90-95％；2、材料利用率高、制造工艺简单、成本低，由于定子铁芯是长条形叠片，在制作时几乎无边角废料，材料的利用率可达99％，由于定子线圈直接绕在体积小的定子铁芯上，无跨距，而且全都切割磁力线，因而定子线圈所用的漆包线少，与传统结构的发电机相比，可节铜40-60％，其铜损也相应降低，由于定子铁芯和转子铁芯都不需冲槽，因而省去了造价昂贵的复合冲模及制造中的冲压工序，使机加工手段简化，由上所述，该发电机的成本可大幅度降低；3、维修方便，由于各定子线圈绕在各自的定子铁芯上，彼此之间不交叉叠压，这就大大方便了维修，维修时，只需更换损坏的定子线圈，其余完好的定子线圈照常使用，节约了维修费用；4、省去了碳刷，由于采用静激磁结构，从而省去了极易磨损的碳刷，杜绝了停机更换碳刷、影响使用的现象发生；5、简化了冷却装置，由于采用了高矽矽钢片和静激磁结构，对小型发电机，可省去冷却装置，对大型发电机，简化了冷却装置，保证了电机运转的可靠性。
本发明的实施例结合附图详细说明。
在附图中，
图1是无槽静激磁同步发电机实施例的主视图，图2是图1的左视图，图3是带左、右端盖的无槽静激磁同步发电机的主视图，图4是凸极与定子铁芯的耦合面是圆台形弧面的示意图，图5是凸极与定子铁芯的耦合面是圆柱形弧面的示意图，图6是凸极与定子铁芯的耦合面是平面的示意图。
在本实施例中，无槽静激磁同步发电机包括定子和转子，定子包括由空心圆柱体1和与该空心圆柱体1的两端连为一体的两个圆盘2构成的定子支架，定子支架用非导磁材料铝、塑料或胶木制作，每一圆盘2上设有呈幅射状均布的9个方形缺口，在两圆盘2相对应的每一对方形缺口内装有定子铁芯3，定子铁芯3用高矽矽钢片叠压制成，其截面形状与圆盘2的方形缺口相对应，每一定子铁芯3上绕有定子线圈4，各定子线圈4按星形或三角形连接，在空心圆柱体1上绕有激磁线圈5，转子包括转轴6，在转轴6上套固有用高矽矽钢带卷制的转子铁芯7和与该转子铁芯7的两外端固定并用高矽矽钢片叠压制成的两个极盘8，两个极盘8与转子铁芯7的接触面最好是锥面，该锥面与转轴6的夹角为40°-50°，极盘8与转子铁芯7之间的固定方式可以用固定螺丝，转子铁芯7位于空心圆柱体1内腔中，两个极盘8分别位于两个圆盘2的外侧，每一极盘8的外环面上均布有3个凸极9，每个凸极9弧长的圆心角是相邻的两个凸极9的间距所占弧长的圆心角的2倍，凸极9与定子铁芯3的耦合面可以是弧面，也可以是平面，弧面包括圆柱形弧面和圆台形弧面，凸极9与定子铁芯3的耦合面之间的间隙为0.15-0.30mm，极盘8与圆盘2之间的间隙为0.30-0.50mm，转子铁芯7与空心圆柱体1之间的间隙为0.25-1.20mm，为方便使用，本发电机还包括通过轴承10套装在转轴6上的左端盖11和右端盖12，在左端盖11和右端盖12之间接有固定螺栓13，两圆盘2分别固定在左端盖11和右端盖(12)上。
在工业生产中，极盘8上凸极9的具体个数，在满足≥2的条件下，其确定的原则是由原动机的转速决定发电机的转速，由发电机的转速决定定子铁芯条数，定子铁芯条数+3的商即为凸极的个数。
权利要求
1.一种无槽静激磁同步发电机，包括定子和转子，其特征是定子包括由空心圆柱体(1)和与该空心圆柱体(1)的两端连为一体的两个圆盘(2)构成并用非导磁材料制作的定子支架，每一圆盘(2)上设有呈幅射状均布的缺口，在两圆盘相对应的每一对缺口内装有一定子铁芯(3)，每一定子铁芯(3)上绕有定子线圈(4)，各定子线圈(4)按星形或三角形连接，在空心圆柱体(1)上绕有激磁线圈(5)；转子包括转轴(6)，在转轴(6)上套固有转子铁芯(7)和与该转子铁芯(7)的两外端面固定的两个极盘(8)，转子铁芯(7)位于空心圆柱体(1)内腔中，两个极盘(8)分别位于两个圆盘(2)的外侧，每一极盘(8)的外环面上均布有凸极(9)，凸极(9)与定子铁芯(3)的耦合面之间、极盘(8)与圆盘(2)之间和转子铁芯(7)与空心圆柱体(1)之间均留有间隙。
2.根据权利要求1所述的无槽静激磁同步发电机，其特征是还包括通过轴承(10)套装在转轴(6)上的左端盖(11)和右端盖(12)，在左端盖(11)和右端盖(12 )之间接有固定螺栓(13)，两圆盘(2)分别固定在左端盖(11)和右端盖(12 )上。
3.根据权利要求1所述的无槽静激磁同步发电机，其特征是凸极(9)的数量是≥2的整数，定子铁芯(3)的数量是凸极(9)数量的3的整数倍，每个凸极(9)弧长的圆心角是相邻的两个凸极(9)的间距所占弧长的圆心角的2倍。
4.根据权利要求1所述的无槽静激磁同步发电机，其特征是定子铁芯(3)的截面形状与圆盘(2)上的缺口形状相对应。
5.根据权利要求1所述的无槽静激磁同步发电机，其特征是凸极(9)与定子铁芯(3)的耦合面是弧面或平面。
6.根据权利要求5所述的无槽静激磁同步发电机，其特征是弧面包括圆柱形弧面和圆台形弧面。
7.根据权利要求1所述的无槽静激磁同步发电机，其特征是两个极盘(8)与转子铁芯(7)的接触面是锥面，该锥面与转轴(6)的夹角为40°-50°。
8.根据权利要求1所述的无槽静激磁同步发电机，其特征是凸极(9)与定子铁芯(3)的耦合面之间的间隙为0.15-0.30mm，极盘(8)与圆盘(2)之间的间隙为0.30-0.50mm，转子铁芯(7)与空心圆柱体(1)之间的间隙为0.25-1.20mm。
9.根据权利要求1所述的无槽静激磁同步发电机，其特征是定子铁芯(3)和极盘(8)是用高矽矽钢片叠压制成，转子铁芯(2)是用高矽矽钢带卷制。
全文摘要
本发明涉及一种无槽铁芯定磁场式发电机,该发电机的定子包括定子支架,在定子支架的两个圆盘上装有均布的定子铁芯,每一定子铁芯上绕有定子线圈,在定子支架的空心圆柱体上绕有激磁线圈,转子包括转轴,在转轴上套固有转子铁芯和与转子铁芯固定的两个极盘,转子铁芯位于空心圆柱体内,两个极盘位于两个圆盘的外侧,每一极盘的外环面上均布有凸极。这种无槽静激磁同步发电机的特点是体积小、铁损低、发电效率高、材料利用率高、成本低、便于维修。
文档编号H02K1/06GK1188341SQ9712612
公开日1998年7月22日 申请日期1997年12月31日 优先权日1997年12月31日
发明者肖振霞 申请人:肖振霞