CN101771314A - 双转子(定子)发电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型发电机的制造方法。其特征在于从根本上改变了以往发电机的结构，是对发电机结构的一次革命。它不但提高了原材料利用率，还可以大幅度降低发电机每千瓦造价，降低发电费用。经过不断的技术完善，将会具有广泛的应用前景，和巨大的潜在社会经济效益。本发明的技术特征在于：采用将现有发电机的转子一分为二的简单技术，得到具有两个转子(定子)的发电机，而发电机的输出电能可以是、也可以不是工频的三相交流电，以直流输出效果最佳。本发明解决了现有发电机存在的控制系统、传动系统及整机结构复杂、发电效率低，电能输出不稳，并网、退网难以调控等一系列国内外专家学者一直潜心研究解决的问题，使整个发电系统在现在的技术条件下变的简单。

Description

双转子(定子)发电机

技术领域

本发明应用于发电机领域，目的在于提高材料及能源的利用率，并提高发电机的发电效率，由于采用了双定子(转子)结构，在提供同样电功率的情况下，可以大大降低发电成本。

背景技术

传统发电机结构由一个定子和一个转子组成，其工作方式有旋转绕组和旋转磁极两种，输出直流电或50Hz(60Hz)的三相交流电，是一种延续了一百多年的成熟技术。但是，由于材料技术和制造技术的限制，制造大功率或超大功率发电机十分困难，发电成本难以降下来，能源利用率难以提高，因而有必要进行革新。

发明内容

根据当代设备技术条件的发展，本发明在设计理念上突破了上述这种传统发电机模式，结构上由两个线圈绕组和一个旋转磁极组成，其中的一个线圈绕组是传统发电机组中的定子线圈绕组，另一个线圈绕组根据使用的方便，可以作为定子绕组也可以作为转子绕组。传统发电机中的转子在本发明的发电机中位于两个线圈绕组之间仍然作为转子，从而形成本发明所述的双定子(转子)发电机。

当发电机只有磁极旋转时，我们称之为双定子发电机；而当磁极和内线圈绕组同时逆向旋转时，我们称之为双转子发电机。

发电机以双定子方式工作时，磁极两个旋转面的线速度差别不大，可通过单独设置的整流、滤波和稳压系统，将两个定子产生的电动势稳定在相同值并联输出(或直接通过高压变频器输出)；当发电机以双转子方式工作时，磁极转子内表面的相对线速度远大于外表面线速度，可经过整流、滤波、稳压(或直接通过变频器)后，两路电压以不同值分别输出。两种工作方式产生的电压也可以先经过蓄电池贮存，最终通过大功率变频器变频后并网或送往用户。

双定子(转子)发电机可以有多对磁极和多组线圈(本文规定：每一个单独的线圈为一组)，它与传统发电机的不同点在于：

1、发电机采用(相对于50Hz/s电源)高频发电，整流、滤波后输出，并且是不分相的，因而每组线圈间的相位角可以是任意的，而不必局限于120°，这是因为我们并不将发电机产生的电能直接并网，我们关心的是更高的发电效率和相对稳定的电压。

众所周知，我们日常使用的50Hz/s的交流电，经过简单整流和滤波后的电压或电流的波动比较大，如果将电源频率提高，譬如提高一倍至100Hz/s，很明显，经过整流和滤波后的电压或电流波动将会大大减小，这将会给稳压电路减小负担，从而提高稳压器的工作效率并延长使用寿命。

本发明中采用增加磁极对数目的方式来增加电源频率。

2、本发电机系统以脉动直流方式输出电能，但又不同于传统的直流发电机。它是在每组线圈输出端单独配一组整流和滤波电路，这样做的目的是以降低对电子元器件的要求来降低成本，提高可靠性。然后将各输出端并联稳压后输出。发电频率可以根据不同的动力来源和不同的制造方法及用途确定，并且因为不是以稳定的50Hz/s三相交流电的方式输出，发电机的转速可以允许在一定范围内波动，因而大大降低了对稳速系统及控制精度的要求，使整机的制造难度大大降低，操作操更加容易。

3、若发电机采用双转子模式工作，从内线圈绕组转子可以直接输出高压直流电，变频后可供不同要求使用。

由电磁感应定律我们知道，处于变化的磁场中的导线中将产生感生电动势ε，ε的大小与磁通量的变化率dΦ/dt有关，并且有

                        ε＝BLv  (伏特V)

感应电流

                         I＝BLv/R  (安培A)

如果是线圈绕组，ε还与线圈的匝数n有关，此时ε＝nBLv，I＝nBLv/R；

式中：B——磁感应强度，T；

L——垂直于磁场方向导线的长度，M；

v——导线垂直于磁场方向运动的速度；

n——线圈匝数；

R——线圈绕组的电阻，Ω。

由此可知，在发电机中，为了提高导线两端产生的电动势ε或者说提高发电机的输出功率，应该最大限度的提高磁铁的磁感应强度B，增加线圈长度L与匝数n，并增加转子的直径以提高线圈绕组导线与磁极问的相对运动速度v。但是，这些方法都有一个度，最终都要受到制造技术和材料技术的限制。

本发明中，将转子一分为二，增加了一个旋转磁场空间和一个线圈绕组转子，相当于增加了一台发电机，若使磁极转子与内线圈绕组转子同时逆向旋转，将会使二者的相对转速有很大提高，输出功率大大增加，虽然制造发电机的材料有了一些增加(例如绕组导线等)，但整体造价却大大降低，加工制造也更加容易，因此可以大幅度降低发电成本。并且，如果外定子线圈绕组也做成转子，不仅可以大大提高发电机的输出功率。还可以降低发电机的转速，提高稳定性。

在永磁发电机中，本发明完全适合主磁场方向为切向式和径向式两种转子磁路结构，尤其适合径向式磁路结构。

本发明的发电机提供的电能经过简单的整流器——滤波器——稳压电路后即可直接给蓄电池充电，或直接经由变频器变频后供用户使用或并入电网。

图1是双定子(转子)发电机结构简图，图2是发电机系统工作流程简图。

Claims (6)

1.一种新型的发电机的制造方法，其特征在于采用了双转子(定子)结构，提高了发电效率和材料利用率，并且可以大大降低发电成本。

2.根据权利要求1的发电机的制造方法，其特征在于增加了一个绕组转子。

3.根据权利要求1的发电机的制造方法，其特征在于绕组转子根据需要也可以作为定子使用。磁极转子和绕组转子逆向旋转使用时，可以进一步降低发电成本。

4.根据权利要求1的发电机的制造方法，其特征在于可采用多对磁极，以高频方式输出电能(相对于50或60Hz交流电而言)，每组线圈单独整流或并联后整流，以脉动直流电的方式输出。

5.根据权利要求1的发电机的制造方法，其特征在于整流后的直流电可以充入蓄电池贮存，也可以通过变频器后送至用户或并入电网。

6.根据权利要求1的发电机的制造方法，其特征在于其外定子也可以做成转子形式，以降低磁极转子的转速，提高稳定性。或在转速相同的情况下进一步提高发电量。

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