CN101841217A

CN101841217A - 一种高效发电机

Info

Publication number: CN101841217A
Application number: CN200910106306A
Authority: CN
Inventors: 石为民
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2010-09-22

Abstract

本发明公开了一种高效发电机，包括壳体、转动支撑在壳体上的主轴、安装在壳体内具有若干电枢绕组的第一定子、安装在主轴上产生交变磁场的第一转子，所述壳体内还安装有至少一增设定子，所述主轴上对应增设定子设置至少一增设转子。本发明通过增设至少一组定子转子发电组，提高发电机的效率。

Description

一种高效发电机

技术领域

本发明涉及一种发电机，具体涉及一种可充分提高发电效率的发电机。

背景技术

在传统发电机领域里自发电机诞生以来，发电机的机电转换效率向来就很低。全球火力发电的平均效率只有31％。

就三相发电机来讲，定子、转子极数通常都是三的公倍数。发电机在每一个静止的工作点上，只有三个正对旋转磁场的线包绕组会产生正向的电动势。而与该线包相邻的线包绕组不但不能产生正向的电动势，而且接受相反磁场极性的线包绕组还会产生相反的电动势。而三个产生正向电动势的线包绕组，必须通过诸多的做半工、逆向做工的线包绕组才能够将发电机的电传导出来，从而导致传统发电机发电效率较低。

如果要使发电机的每一个线包绕组都能够同时产生电动势，就必须将发电机旋转磁场的极数和定子线包绕组的极数之比设计为1∶1。该定子转子结构设计是使发电机效率提至最高的结构。但是，就传统发电机而言，如果定子转子的极数设计成1∶1的话，发电机根本无法启动。原因是转子的旋转磁场的每一极要越过定子槽隙间的约2.5毫米的间隔，再加上极数为1∶1，就意味着旋转磁场必须同时越过“N”数个2.5毫米的间隔才能启动。对传统发电机来讲根本无法逾越。

申请人在中国专利申请号为：200810066078.8；200810065958.3；2008100659598的申请中揭露了发电机启动巨大扭矩的新型发电机技术方案。

通过在发电机定子的槽隙间增加铁质嵌条，使发电机定子内面形成了一个相对平滑的环面，减少电枢绕组和发电磁场之间的作用力，从而克服发电机启动时带载扭矩的阻碍，使发电机顺畅的运行。

但是，发电机的发电效率仍有待提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是弥补上述现有技术的不足，提供一种可充分提高发电效率的发电机。

本发明的技术问题是通过以下技术方案予以解决的：一种高效发电机，包括壳体、转动支撑在壳体上的主轴、安装在壳体内具有若干电枢绕组的第一定子、安装在主轴上产生交变磁场的第一转子，所述壳体内还安装有至少一增设定子，所述主轴上对应增设定子设置至少一增设转子。

优选的，所述发电机的第一转子的极数与第一定子的电枢绕组极数比例是1∶1，所述增设转子的级数与增设定子的电枢绕组极数比例是1∶1。

作为转子的再一种实施方式，所述第一转子和第二转子整合为一体。

就转子结构而言，所述转子装设永磁体，产生永久磁场。

装设永磁体转子的结构实施例之一可为：所述装设永磁体的转子包括固磁壳和隔磁板，所述隔磁板分别安装在所述固磁壳的两端而组成为一体部件，所述一体部件安装在主轴上，所述固磁壳上设有固磁槽，所述永磁体嵌设在所述固磁槽内。

或者，作为转子结构的第二种实施方式，所述转子装设励磁绕组，产生励磁磁场。

所述第一定子和增设定子之间或者增设定子之间互相错位。

具体来说，所述定子包括定子铁芯以及所述若干电枢绕组，定子铁芯开设若干定子线槽，所述第一定子和增设定子之间或者增设定子之间具有半个定子线槽的位置错位。

同时，所述定子铁芯的电枢绕组之间嵌设有屏蔽电枢绕组磁力线的铁质嵌条。

本发明与现有技术相比的有益效果是：1)本发明的高效发电机，通过增设至少一组定子转子组，提高发电机的效率；2)本发明的高效发电机，所述发电机的所有转子的极数与对应定子的电枢绕组极数比例是1∶1，使得定子的每个电枢绕组都能同时产生电动势，进一步了提高发电机的发电效率；3)本发明的高效发电机，其优选方案中所述转子装设永磁体，相较于励磁发电而言，永久磁场可对电枢绕组产生将近10倍的较强的磁场，使得电枢绕组产生更大的电动势，并且因为永久磁场的承受温度均在85℃，而火力发电厂的大型励磁发电机的机内温度可以达到100℃以上，必须采用水冷方式降度，本发明采用永久磁场，不用水冷降温，简化了发电机的构造；4)本发明的高效发电机，所述第一定子和增设定子之间或者增设定子之间具有半个定子线槽的位置错位，使整体的定子内壁形成一个完整的内壁环，以克服发电机启动时带载扭矩的阻碍；5)本发明的高效发电机，定子铁芯的电枢绕组之间嵌设有屏蔽电枢绕组磁力线的铁质嵌条，以防止电枢绕组的磁场从发电机定子槽隙间穿出，从而将电枢绕组的磁力线屏蔽在定子铁芯范围内，避免电枢绕组磁力线影响干扰发电机转子的旋转。

附图说明

图1是现有技术实现中的发电机电枢绕组与磁场平面的布置示意图；

图2是本发明高效发电机的主视结构示意图；

图3是本发明高效发电机的立体结构示意图；

图4是本发明高效发电机的侧视结构示意图；

图5是本发明高效发电机的主轴和转子结构示意图；

图6是本发明高效发电机的永久磁场转子结构示意图；

图7是本发明高效发电机的定子结构示意图；

图8是本发明高效发电机的铁质嵌条结构示意图；

图9是本发明高效发电机的定子铁芯的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施方式并结合附图对本发明做进一步详细说明。

根据发电机产生电动势的基本原理“愣次定律”，发电机的电枢绕组必须与磁场处在正交的位置上，产生的电动势最强。如图1所示：图中1、3、5为平铺的三个与磁场正交的电枢绕组；2表示平铺的旋转磁场；3表示磁场磁力线辐射范围及循环方向。

图中不难看出，与磁场偏移的电枢绕组是与磁场正交电枢绕组“N”的倍数。与磁场正交的电枢绕组1、3、5产生的电动势，要通过“N”数量的不能完全正相做功的线包绕组传导方可输出，输送途中消耗的能量是相当大的，致使发电机效率降低。

本发明中为了使发电机的所有电枢绕组可以同时产生电动施，将发电机的转子、定子的极数设计为1∶1。同时，为此必须克服传统发电机无法逾越的强大启动扭矩。

请参考图1至图4，本发明涉及一种高效发电机，包括发电机壳体10、转动支撑在壳体上的主轴20，安装在壳体内具有若干电枢绕组24的第一定子30、安装在主轴20上产生交变磁场的第一转子35、所述壳体内还安装有至少一增设定子50，所述主轴上对应增设定子50设置至少一增设转子55。本实施方式中，仅以增设一组定子转子为例加以说明。该增设的一组定子转子称为增设定子50和增设转子55。

所述发电机的壳体包括外壳10、前端盖12、后端盖14和支架11。前端盖12和后端盖14通过端盖固定孔16固定在外壳10的前后两端。在前端盖12和后端盖14上分别设置有用来转动支撑主轴20的轴承22。

请参考图5，所述第一转子35和增设转子55都固定套设在主轴20上。或者所述第一转子35和增设转子55一体成型，形成一个整体。

作为第一转子35和增设转子55的第一种结构，所述第一转子35和增设转子55装设永磁体，产生永久磁场。相较于励磁发电而言，永久磁场可对电枢绕组产生较强的磁场，使得电枢绕组24、52产生更大的电动势，并且因为永久磁场的承受温度均在85℃，而火力发电厂的大型励磁发电机的机内温度可以达到100℃以上，必须采用水冷方式降度，本发明采用永久磁场，不用水冷降温，简化了发电机的构造。

请参考图6，所述装设永磁体的第一转子35和增设转子55的实施方式可为：包括固定转子的主轴20、倒T字形永磁体45、固磁壳48和隔磁板44，固磁壳48为一圆筒状，固磁壳48上设有偶数个底面宽、开口窄的倒T型固磁槽47，固磁槽47依主轴轴向排列均布于所述固磁壳48上，固磁槽47里均嵌有永磁体45，固磁槽47有效地固定住永磁体45，使其在强大的离心力下不会离位；固磁壳48的两端通过铆钉或螺钉43分别固定有隔磁板44而组成为一体部件，永磁体45的两端部分别与固磁壳8两端的隔磁板44之间分别留间隙。主轴20上设有用于安装一体部件的内键槽46，一体部件设有与内键槽46配合的键，一体部件通过键与内键槽46的配合固定在主轴20上，当主轴20旋转时，一体部件可随主轴20一起旋转。

或者作为第一转子35和增设转子55的第二种结构，所述第一转子35和增设转子55装设励磁绕组，产生励磁磁场。

请参考图7至图9，所述第一定子30和增设定子50均固定在外壳10围成的空间内，每一定子包括定子铁芯32、51，开设在定子铁芯32、51上的若干定子线槽(未标示)、以及缠绕在定子铁芯32、51的定子线槽内的若干电枢绕组24。

所述第一定子30和增设定子50之间互相错位。具体来说，所述第一定子30和增设定子50之间具有半个定子线槽的位置错位，从而使得整体的定子内壁相对形成一个完整的内壁环，以克服发电机启动时带载扭矩的阻碍。所述第一转子35和增设转子55在旋转时就几乎感觉不到定子线槽间的间隔了。

所述定子铁芯32、51的电枢绕组24、52之间嵌设有屏蔽电枢绕组24磁力线的铁质嵌条80。同时，所述铁质嵌条80用来防止电枢绕组24、52的磁场从发电机定子的线槽隙间穿出，从而将电枢绕组24、52的磁力线屏蔽在定子铁芯32、51的范围内，避免电枢绕组24、52磁力线影响干扰发电机第一转子35和增设转子55的旋转。

本发明的高效发电机，首先通过增设至少一组定子转子，提高发电机的效率，同时如前所述，所述发电机的第一转子35的极数与第一定子30的电枢绕组24极数比例是1∶1，所述增设转子55的级数与增设定子50的电枢绕组52极数比例是1∶1。使得定子的每个电枢绕组都能产生电动势，进一步了提高发电机的发电效率。

发电机工作运行描述：发电机通过主轴20输入驱动力，使(图5)第一转子35和增设转子55旋转。安装在双转子上的磁场经过(图6)第一定子30和增设定子50，磁场感应并同步穿过所有的电枢绕组24、52，即所有电枢绕组同时工作，所有电枢绕组都是与磁场正交的。同时，本发明是双定子、双转子，发电机的定子内壁相对来讲是一个完整的内环壁，不会对发电机的双转子旋转带来太大的阻力。当发电机有电流输出时，由于不再是传统发电机电枢绕组之间的电流方向紊乱的状况。所以，本发明的每个电枢绕组都是作全功。

当发电机输出电流时每个电枢绕组24、52都会产生磁场，为了不让电枢绕组的磁场从发电机的定子槽隙间穿出，可将铁质嵌条(图7、8、)代替传统发电机的竹签，将电枢绕组的磁力线屏蔽在定子铁芯32、51范围内。其目的是避免电枢绕组磁力线影响干扰发电机的转子旋转。

进一步地，由于本发明的发电机消除了电枢绕组导线间的电流抵触现象，抑制降低了发电机的温升，发电机的温度控制有很大的改善。并且发电效率也会大幅度的提高。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种高效发电机，包括壳体、转动支撑在壳体上的主轴、安装在壳体内具有若干电枢绕组的第一定子、安装在主轴上产生交变磁场的第一转子，其特征在于：所述壳体内还安装有至少一增设定子，所述主轴上对应增设定子设置至少一增设转子。

2.根据权利要求1所述的高效发电机，其特征在于：所述发电机的第一转子的极数与第一定子的电枢绕组极数比例是1∶1，所述增设转子的级数与增设定子的电枢绕组极数比例是1∶1。

3.根据权利要求1所述的高效发电机，其特征在于：所述第一转子和第二转子整合为一体。

4.根据权利要求1所述的高效发电机，其特征在于：所述第一定子和增设定子之间或者增设定子之间互相错位。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的高效发电机，其特征在于：所述转子装设永磁体，产生永久磁场。

6.根据权利要求5所述的高效发电机，其特征在于：所述装设永磁体的转子包括固磁壳和隔磁板，所述隔磁板分别安装在所述固磁壳的两端而组成为一体部件，所述一体部件安装在主轴上，所述固磁壳上设有固磁槽，所述永磁体嵌设在所述固磁槽内。

7.根据权利要求5所述的高效发电机，其特征在于：所述定子包括定子铁芯以及所述若干电枢绕组，定子铁芯开设若干定子线槽，所述第一定子和增设定子之间或者增设定子之间具有半个定子线槽的位置错位。

8.根据权利要求1-4任意一项所述的高效发电机，其特征在于：所述转子装设励磁绕组，产生励磁磁场。

9.根据权利要求5所述的高效发电机，其特征在于：所述定子铁芯的电枢绕组之间嵌设有屏蔽电枢绕组磁力线的铁质嵌条。

10.根据权利要求8所述的高效发电机，其特征在于：所述定子铁芯的电枢绕组之间嵌设有屏蔽电枢绕组磁力线的铁质嵌条。