CN101478208A - 一种复合励磁同步发电机 - Google Patents

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    • H02K21/042—Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation with permanent magnets and field winding both rotating
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Abstract

本发明涉及一种发电机，尤其是一种复合励磁同步发电机。包括主轴、固定安装在主轴上的转子，以及环绕设置在转子周围的定子，定子通过轴承安装在主轴上，转子包括相对设置的两片爪极板，两片爪极板之间固定安装有永磁体和铁芯，铁芯上缠绕励磁线圈，永磁体和铁芯均匀分布在主轴的周围。在主轴上通过平键固定安装有连接套，两片爪极板分别固定安装在连接套的两端。该发电机采用励磁线圈改变磁通量的方法调整输出电压和无功功率，动作快、调整范围大，能满足多种工作情况的需求；便于实现多极发电机，满足大直径、低转速发电机的设计要求；结构简单、制造成本低，便于推广普及。

Description

一种复合励磁同步发电机
技术领域
本发明涉及一种发电机，尤其是一种适合用于低速多极发电机的复合励磁同步发电机。
背景技术
永磁发电机为了达到并网发电的要求，需要能够随电网电压的波动或无功负荷要求变化调整输出电压，现在普遍采用整流一逆变的方式进行电子调整输出电压，由于结构复杂、故障率高，成本高，已成为永磁发电机并网发电的一大障碍。普通永磁发电机无法实现输出电压的调整，而现有复合励磁发电机大都是采用两个转子的结构，即一个永磁转子，一个励磁转子，这种复合励磁发电机在匝间短路的时候，虽然开关能够将外部电路切断，却无法切断内部短路故障，即使切除励磁转子电流，但发电机在惯性和永磁转子作用下，仍然产生较强的电势，容易烧毁发电机。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、可直接并网且无需整流—逆变装置就可以改变输出电压、无功功率的复合励磁同步发电机。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
本发明所述的一种复合励磁同步发电机包括主轴、固定安装在主轴上的转子，以及环绕设置在转子周围的定子，定子通过轴承安装在主轴上，其特征在于：转子包括相对设置的两片爪极板，两片爪极板之间固定安装有永磁体和铁芯，铁芯上缠绕励磁线圈，永磁体和铁芯均匀分布在主轴的周围。
在主轴上通过平键固定安装有连接套，两片爪极板分别固定安装在连接套的两端。
采用上述技术方案以后，本发明具有如下优点：
1、采用励磁线圈改变磁通量的方法调整输出电压和无功功率，动作快、输出电压调整范围大，能满足多种工作情况的需求；
2、便于实现多极发电机，满足大直径、低转速发电机的设计要求；
3、结构简单、制造成本低，便于推广普及；
4、采用分布式小直径的励磁线圈结构，其电阻小，自身能耗低，有利于降低制造成本；
5、定子和转子直接安装在同一主轴上，同心度高、气隙间隙小，可节约永磁材料，降低生产成本，提高发电机的稳定性。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是爪极板的展开结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的一种复合励磁同步发电机，包括主轴1、固定安装在主轴1上的转子，以及环绕设置在转子周围的定子3，定子3通过轴承安装在主轴1上。转子包括相对设置的两片爪极板2和安装在爪极板2上的永磁体4、铁芯51，铁芯51上缠绕励磁线圈5，爪极板2为圆盘状，采用导磁性能好的材料制成，其边缘部分沿圆周均匀分布多个齿状的爪极21，爪极21的形状呈近似梯形，爪极21设置成与主轴1的轴线平行。两片爪极板2以爪极21交错排列的形式相对平行设置，两片爪极板2之间、爪极21的内侧固定安装有永磁体4和铁芯51，铁芯51上缠绕励磁线圈5，永磁体4和铁芯51均匀分布在主轴1的周围。
当然，爪极板2与主轴1的连接方式可以有多种，为了便于安装、降低生产成本，本实施例在主轴1上通过平键固定安装有连接套6，两片爪极板2分别固定安装在连接套6的两端。该连接套6应采用不导磁的材料制成，如果为了降低成本采用导磁的钢铁材料，则至少应该在连接套6与爪极板2之间设置由不导磁材料制成的垫片。
转子可以采用一个转子的形式，也可以分别采用两个小转子的形式，本实施例采用两个形状、大小相同的转子对称安装在主轴1上。定子3为两端带有端盖的筒状结构，端盖通过轴承安装在主轴1上，定子3的内侧壁与爪极21对应的位置固定安装定子线圈7。两定子线圈7按60度相位错开，形成60度相带，满足每极槽数较少的低速发电机输出电压波形的要求。
励磁线圈5的两端通过滑环11与外部的电路连接。
工作的时候，永磁体4和励磁线圈5产生的磁通量通过爪极板2的引导到达爪极21，在两组相对的爪极21之间产生强磁场，动力机构带动主轴1旋转，使爪极21之间产生的强磁场绕主轴1旋转，与固定不动的定子线圈7产生切割磁力线的相对运动，在定子线圈7中产生电势。通过相应的电路连接即可将电势转变为电能输出。
当需要改变输出电能的电压的时候，只要通过外部电路调整励磁线圈5中的励磁电流的大小，即可改变爪极21之间产生的合成磁场强度，从而最终改变改变输出电能的电压。这一部分外部调整电路为现有公知技术，在此不再详细论述。
在匝间短路时，当自动装置把励磁电流降为零的时候，铁芯51不仅不再产生磁势，而且还会将永磁体4产生的磁通短路，使爪极21之间的合成磁场降低为接近零值，使匝间短路电流大大降低，从而有效保护发电机不被烧毁。

Claims (2)

1、一种复合励磁同步发电机，包括主轴(1)、固定安装在主轴(1)上的转子，以及环绕设置在转子周围的定子(3)，定子(3)通过轴承安装在主轴(1)上，其特征在于：转子包括相对设置的两片爪极板(2)，两片爪极板(2)之间固定安装有永磁体(4)和铁芯(51)，铁芯(51)上缠绕励磁线圈(5)，永磁体(4)和铁芯(51)均匀分布在主轴(1)的周围。
2、根据权利要求1所述的一种复合励磁同步发电机，其特征在于：在主轴(1)上通过平键固定安装有连接套(6)，两片爪极板(2)分别固定安装在连接套(6)的两端。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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