CN101377149A - 一种采用外转子永磁发电机的小型沼气发电机组 - Google Patents

Abstract

现有6KW以下的小型沼气发电机组，普遍采用内转子式的电励磁发电机。它存在以下两方面的缺点：一是由于内转子的直径小，转动惯量小，发电机组在带动电灯泡这类负载时，灯光有明显的闪烁现象；二是结构复杂，工作可靠性差。本技术发明的一种沼气发电机组，主要由沼气发动机、外转子式永磁发电机、输出面板、机架等组成，由于是用外转子永磁发电机替代了电励磁内转子发电机，转子的直径较大，转动惯量大，使沼气发电机组在带动电灯泡时无灯光闪烁现象，而且充分发挥永磁发电机结构简单、工作可靠的优点。

Description

一种采用外转子永磁发电机的小型沼气发电机组

技术领域

本技术发明涉及沼气发电机组，尤其是采用外转子永磁发电机的沼气发电机组。

背景技术

沼气发电机组是以燃烧沼气产生动力的沼气发动机带动发电机发电的一种发电设备。现有6KW以下的小型沼气发电机组，普遍采用内转子式的电励磁发电机。它存在以下两方面的缺点：一是由于沼气发动机输出转矩是脉动量很大的脉动转矩，这个脉动转矩会导致发电机的输出波形产生畸变，在带动电灯泡这类负载时，灯光有明显的闪烁现象。只有在发动机与发电机之间设置一个很大的飞轮或者使发电机转子具有很高的转动惯量，靠这个大的机械惯量来稳速“平波”，才能消除灯光闪烁现象。现有的沼气发电机组的发动机上已设置有一个飞轮，发动机转子获得的转动惯量是飞轮的转动惯量加上发电机转子的转动惯量。但受限于发电机组本身对体积和重量的要求，发动机的飞轮不可能做得很大，转动惯量有限，而电励磁发电机的转子是内转子，直径较小，转动惯量不大，所以无法消除灯光闪烁现象；二是由于采用的是电励磁发电机，有碳刷、滑环和励磁绕组，存在发电效率低，工作可靠性差的缺点。

发明内容

本技术发明的目的是提供一种沼气发电机组，既能够克服现有沼气发电机组在带电灯泡这类负载时存在的灯光闪烁现象，又具有很高的工作可靠性。

本技术发明的目的是通过下述的技术方案来实现的：一种沼气发电机组，主要由沼气发动机、外转子式永磁发电机、输出面板、机架等组成，其中，沼气发动机、输出面板等与传统沼气发电机组完全相同，只是用外转子永磁发电机替代了电励磁内转子发电机。外转子永磁发电机主要由永磁转子、定子、端盖等组成，转子由导磁性能好的10#钢或Q235钢加工而成，形状为杯状，在杯状转子的内圆粘贴有瓦片形磁钢构成永磁外转子，转轴部分加工成锥套的形式，锥套的锥度与沼气发动机输出锥轴的锥度相同，由一颗螺栓将转子压紧在发动机输出轴上，转子的锥套与发动机输出轴的圆锥面配合传递扭矩。发电机的定子固定在电机端盖上，再由螺栓将电机端盖固定在发动机的壳体上。发电机的交流输出通过导线连接到输出面板的接线端子上，输出面板上设有电源插座、电源开关、交流电压表等，沼气发动机和外转子永磁发电机组装成一个刚性体，通过减震胶垫安装在机架上，输出面板也安装在机架上。工作时沼气发动机是动力源，其输出轴带动发电机的永磁转子旋转，使发电机定子绕组产生交流电压输出，输出面板上的电源插座通过导线与发电机输出端连接成为沼气发电机组的电源输出接口，由电压表指示沼气发电机组的输出电压。

如上所述的沼气发电机组，其特征在于：沼气发电机组上的发电机是外转子结构的永磁发电机。由于采用了外转子结构的永磁发电机来替代传统的内转子电励磁发电机，可以发挥永磁发电机本身就具有的结构简单、效率高、功率因数高、工作可靠等优点。而且因为是外转子结构，转子的直径较大，根据旋转体转动惯量的公式：J_Z＝r²m/2可知，转动惯量J_Z是与旋转体半径的平方r²和物体的质量m成正比的，由于外转子的直径远大于内转子的直径，在转子质量接近的情况下，永磁外转子的转动惯量远大于电励磁内转子的转动惯量，所以发动机获得的总惯量就高。当总惯量达到无闪烁运行所需要的最小飞轮惯量时(见公式(CD²)_min＝(K_eN_e/d_n ²)×10²，式中：Ke—系数，由发动机示功图计算，Ne—发动机额定功率，单位Ps(马力)，d—发动机转速不均匀度，n—发动机转速r/min)，即可消除灯光闪烁现象。

本技术发明产生的有益效果是：

1.由于采用了外转子结构的永磁发电机，外转子的直径较大，转动惯量大，使沼气发电机组在带动电灯泡时无灯光闪烁现象。

2.充分利用了永磁发电机结构简单、工作可靠、发电效率高的优点，既节约能源，又能提高整机的工作可靠性。

附图说明

附图1是本技术发明沼气发电机组的结构示意图；

图中：1.机架，2.输出面板，3.沼气发动机，4.电源开关，5.交流电压表，6.外转子永磁发电机，7.输出插座，8.减震胶垫。

附图2是本技术发明沼气发电机组上的外转子永磁发电机装配图。

图中：1.沼气发动机机壳，2.沼气发动机输出锥轴，3.连接螺栓，4.紧固螺栓，5.永磁外转子，6.瓦片形磁钢，7.定子绕组，8.定子铁芯，9.发电机端盖，10.发电机安装挂脚。

具体实施方式

下面结合附图对本技术发明作进一步描述。

附图1反映了本技术发明沼气发电机组主要组成部分的结构布置，外转子永磁发电机6安装在沼气发动机3上成为一个刚性的整体，再通过减震胶垫8安装在机架1上；输出面板2安装在机架1的正面，便于操作和观察交流电压表的指示情况；输出插座7是发电机组的电源输出接口，使用时通过插头与用电器连接；电源开关4控制发电机组与用电器接通或关断。

在附图2所示的具体实施例中，发电机的杯形转子内圆粘有瓦片形磁钢6构成永磁外转子5，永磁外转子5由紧固螺栓4压紧在沼气发动机输出锥轴2上，靠圆锥面配合来传递扭矩，这样设计的好处是结构最简单、紧凑。定子绕组7和定子铁芯8构成发电机的定子，发电机的定子固定在电机端盖9上，再由螺栓3将电机端盖9固定在发动机的壳体1上，发电机端盖9上有安装挂脚10，便于发电机在机架上的安装。沼气发电机组工作时，发动机输出锥轴2带动永磁外转子5旋转，使定子绕组7上产生交流电压输出。由于永磁外转子的直径较大，转动惯量大，使沼气发电机组在带动电灯泡时无灯光闪烁现象。

Claims (3)

1.一种小型沼气发电机组，主要由沼气发动机、永磁发电机、机架和输出面板组成。其特征在于：永磁发电机是外转子结构的永磁发电机。

2.根据权利要求1所述的沼气发电机组，其特征在于：永磁发电机的永磁外转子由紧固螺栓压紧在沼气发动机输出锥轴上，靠圆锥面配合来传递扭矩。

3.根据权利要求1所述的沼气发电机组，其特征在于：发电机的定子固定在电机端盖上，再由螺栓将电机端盖固定在发动机的壳体上。

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