CN101719707A - 一种齿槽效应小的复合励磁同步发电机 - Google Patents

Abstract

一种齿槽效应小的复合励磁同步发电机，它涉及同步发电机。它解决了现有启动阻力很大，启动性能差；效果并不显著；小型复合励磁同步发电机，磁极上的永磁体尺寸很厚，磁动势大影响电压调整效果的问题。本发明的电机的转子采用分极式结构，在转子极轭的表面设有多个磁体，磁体的极性相同，磁体相互间的距离保持一定的比例，在两个相邻的磁体设有非导磁空间。本发明能削弱或消除同步发电机内的齿槽效应；提高了发电机定子绕组的整矩系数，减小了发电机的启动阻力和运行噪音；可使复合励磁发电机在励磁电流增加时，主磁通量增大，提高了发电机的负载特性。

Description

一种齿槽效应小的复合励磁同步发电机

技术领域

本发明涉及励磁同步发电机，由其是涉及一种具有超强负荷特性和齿槽效应小的复合励磁同步发电机。

背景技术

目前，我国的同步发电机应用十分广泛。为了减小体积和重量，永磁同步发电机和电励磁与永磁相结合的复合励磁发电机，也在日益增多。实践中发现永磁发电机和复合励磁发电机在应用时存在着诸多的技术问题。对于较大型的永磁发电机和复合励磁发电机的齿槽效应问题极为明显，启动阻力很大，直接影响发电机的启动性能。在风力发电机上尤其明显。现有常采取利用转子斜极，定子斜槽和定子分数槽方法解决齿效应问题，但效果并不显著。而这种方法还直接影响到同步发电机定子绕组的整矩系数。而对于小型复合励磁同步发电机，多以永磁体为主励磁，磁极上的永磁体尺寸很厚，磁动势很大影响电压调整效果；电励磁为补助励磁，励磁绕组匝数很少。其负载调整特性也远不如传统的电流励磁发电机。

发明内容

本发明为了解决现有较大型的永磁发电机和复合励磁发电机的齿槽效应问题极为明显，启动阻力很大，直接影响发电机的启动性能；而解决上述问题的现有方法的效果并不显著；而现有方法还直接影响到同步发电机定子绕组的整矩系数；而对于小型复合励磁同步发电机，多以永磁体为主励磁，磁极上的永磁体尺寸很厚，磁动势很大影响电压调整效果，电励磁为补助励磁，励磁绕组匝数很少，其负载调整特性也远不如传统的电流励磁发电机的问题，提供了一种齿槽效应小的复合励磁同步发电机，解决该问题的具体技术方案如下：

本发明的一种齿槽效应小的复合励磁同步发电机，电机的转子采用分极式结构，在转子极轭的表面设有多个永磁体，永磁体的极性相同，在两个相邻的永磁体之间设有非导磁空间，非导磁空间具有一定的尺寸，永磁体的厚度能使永磁体磁饱和值达到70％～85％。

本发明的一种齿槽效应小的复合励磁同步发电机，电机的转子采用分极式结构与定子的结构相配合，能削弱同步发电机内的齿槽效应；提高了发电机定子绕组的整矩系数，减小发电机的启动阻力和运行噪音；通过对永磁体厚度磁动势的选择，能使复合励磁发电机在励磁电流增加时，主磁通量增大，提高了复合励磁发电机的负载特性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。图中3是定子槽口。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1描述本实施方式。本实施方式由定子铁芯1、定子齿2、定子齿轭4、转子极轭6、永磁体7、非导磁空间8和转子绕组9组成，在定子铁芯1上开有槽5，定子齿2设在相邻两个槽5的中间，在转子极轭6的表面上设有不完全相同或完全不同尺寸的多个永磁体7，永磁体7选用钕铁硼磁性材料，永磁体7的极性相同，在两个相邻的永磁体7之间设有非导磁空间8，永磁体7相互间的距离保持一定的比例。

具体实施方式二：结合图1描述本实施方式。本实施方式的永磁体的厚度能使永磁体磁饱和值达到70％～85％。

具体实施方式三：结合图1描述本实施方式。本实施方式根据定子内径的尺寸的不同，永磁体7和定子齿2的尺寸按比例放大或缩小，但永磁体7和定子齿2的个数不变。

具体实施方式四：结合图1描述本实施方式。本实施方式的定子内径的尺寸不同，非导磁空间8的外弧长不同。

具体实施方式五：结合图1描述本实施方式。本实施方式的定子上开有36个槽，定子内径136毫米，磁极为极发电机；定子的齿轭长度为8.5毫米，槽口3长3.4毫米；转子的每极磁极(每极由三个永磁体7组成)对应定子7个齿；转子永磁体7-a为24.5毫米；永磁体7-b为25毫米；永磁体7-c为24.5毫米；非导磁空间8的外弧长为3毫米。

具体实施方式六：结合图1描述本实施方式。本实施方式的转子极面上的每组永磁体7可错位设置。

具体实施方式七：结合图1描述本实施方式。本实施方式的转子极面非导磁空间8的尺寸与定子槽口3的尺寸成比例为3∶3.4。

此例可以得出，转子每个极上的每个永磁体7对应定子上齿的表面积各不相同，当转子转动时，相对应定子上的齿面积也不相同，但有一定的比例关系。实验得出齿槽效应产生的启动阻力趋近于零。

本发明的这种分极式结构，也可组成其它形式的排列。使其在转子极面形成多个不完全相等的同极性磁极，并保持一定比例的位置关系。使之对应定子个齿之间不同方向的力相互抵消。

通过永磁体7的特性曲线可以看出。当永磁体内部磁通饱和时，外加励磁，永磁体的磁通量不在增加，并且在某个阶段还可减小[参看钕铁硼磁性材料磁能积特性曲线图]。永磁体的磁动势除与材料性能有关以外，还与磁铁厚度成正比。在同步发电机中，转子与定子形成一个有气隙的闭合磁路，永磁体过厚，相对于磁动势就会过大，永磁体内部就会饱和。在外加电励磁动势时，磁通量也不会增加。为了不影响电励磁的磁通量的增加，本发明的永磁体的厚度能使永磁体磁饱和值达到70％～85％。

本发明的工作原理是：当同步发电机额定旋转时，永磁体使发电机建立额定电压，负载增加时，励磁电流也增加，由于永磁体内部磁通没有饱和，发电机的磁通量也随之增加。发电机的电动势增加，补充了电枢反应和发电机内阻产生的电压降，达到额定输出电压。

当发电机开始旋转时由于转子极面上的各个磁极，与定子齿表面产生的正反方向的作用力互相抵消，发电机轴上的阻力接近于零。

Claims (8)

1.一种齿槽效应小的复合励磁同步发电机，其特征在于电机的转子采用分极式结构，在转子极轭(6)的表面设有几多个永磁体(7)，永磁体(7)的极性相同，在两个相邻的永磁体(7)之间设有非导磁空间(8)，永磁体(7)的厚度能使永磁体磁饱和值达到70％～85％。

2.根据权利要求1所述的一种齿槽效应小的复合励磁同步发电机，其特征在于根据定子内径的尺寸不同，永磁体(7)和定子齿(2)的尺寸按比例放大或缩小，但永磁体(7)和定子齿(2)的个数不变。

3.根据权利要求1所述的一种齿槽效应小的复合励磁同步发电机，其特征在于定子内径的尺寸不同，非导磁空间(8)的外弧长不同。

4.根据权利要求1所述的一种齿槽效应小的复合励磁同步发电机，其特征在于永磁体(7)采用钕铁硼磁性材料。

5.根据权利要求1所述的一种齿槽效应小的复合励磁同步发电机，其特征在于定子上开有36个槽，定子内径136毫米，磁极为4极发电机；定子齿轭长度为8.5毫米，槽口弧长3.4毫米的每极磁极对应定子7个齿；转子永磁体7-a为24.5毫米；永磁体7-b为25毫米；永磁体7-c为24.5毫米。

6.根据权利要求5所述的一种齿槽效应小的复合励磁同步发电机，其特征在于非导磁空间(8)的外弧长为3毫米。

7.根据权利要求5所述的一种齿槽效应小的复合励磁同步发电机，其特征在于转子极面非导磁空间(8)的尺寸与定子槽口(3)的尺寸成比例为3∶3.4。

8.根据权利要求1或5所述的一种齿槽效应小的复合励磁同步发电机，其特征在于转子极面上的每组永磁体(7)可错位设置。

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