CN103595203A - 一种异步永磁同步发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种异步永磁同步发电机，其特征在于：包括绕线定子、主动转子、从动转子、端盖、轴承和转轴，所述的绕线定子与两侧端盖固接，所述的主动转子与转轴连接，并通过转轴上的轴承支承在绕线定子内的两侧端盖上，所述的从动转子通过轴承固定在主动转子和绕线定子之间，所述的转轴与动力机联接。该卧式发电机能够异步运行同步发电，发电机的原动力机速度可在一定范围内变化，且具有同步发电机的特性，不需要投入复杂的逆变系统，像异步发电机一样简洁、安全、可靠的运行。

Description

一种异步永磁同步发电机
技术领域
本发明涉及发电机，尤其涉及一种可以异步运行同步发电的发电设备。
背景技术
传统的发电机有异步和同步发电机之分，其主要部件包括定子和转子。不管是同步发电机还是异步发电，均有着个自的优缺点，适用于不同原动力机。
异步发电机简捷、可靠、便于维护，可以直接接入网上发电，且原动力机转速可变范围，但异步发电机需要从网上吸收无功功率，影响其功率因数，且发动机的效率相对较低，且存在低电压穿透问题。同步发电机是电网发电的基础，发电机效率相对较高，但同步发电要求发电机的转速与电网频率相适应，原动力机的转速要固定，不能随原动力要求而改变，为了瞒着速度变化动力发电需要，需增加电子逆变系统，由于逆变系统的复杂性和技术的难度，影响系统的可靠性，且增加了投资，在运行过程中还要产生高次谐波，影响供电质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种卧式异步运行同步发电的发电设备。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种异步永磁同步发电机，由绕线定子、主动转子、从动转子、端盖、轴承、电源引接线和转轴构成内转子式发电机或外转子式发动机；
所述的内转子式发电机的绕线定子与两側端盖固接，所述的主动转子与转轴连接，并通过转轴上的轴承支承在绕线定子内的两側端盖上，所述的从动转子通过轴承固定在主动转子和绕线定子之间，所述的转轴与动力机联接；
所述的外转子式发动机的主动转子与两側端盖固接，转轴与主动转子联接，所述的端盖上通过轴承固定有穿过主动转子内部的轴杆，所述的绕线定子固定在主动转子内的轴杆上，所述的从动转子通过轴承固定在主动转子和绕线定子之间，所述的转轴与动力机联接。
所述的绕线定子是由定子铁芯和绕组构成。
所述的主动转子是由转子铁芯和导体构成。
所述的主动转子是通过铁芯铸铝或铜而构成，即鼠笼转子。
所述的主动转子是通过铁芯与绕制线圈而构成，即绕线转子。
所述的从动转子是由沿圆周方向间隔相连磁极而构成。
所述的从动转子是由永磁磁瓦按N、S极间隔用强力胶粘接，经环氧树脂封装而成滚筒状，端部设有轴承室。
所述的从动转子是由永磁磁瓦按N、S极间隔镶嵌在铝或铜质龙骨架上形成滚筒状，端部设有轴承室。
所述的从动转子是由铁芯上绕线而成的他励磁极，由环氧树脂封装而成滚筒状，端部设有轴承室。
本发明的优点在于该卧式发电机能够异步运行同步发电，发电机的原动力机速度可在一定范围内变化，且具有同步发电机的特性，不需要投入复杂的逆变系统，像异步发电机一样简洁、安全、可靠的运行。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为内转子式异步永磁同步发电机结构示意图；
图2为外转子式异步永磁同步发电机结构示意图；
图3为图1、2中从动转子结构示意图；
图4为内转子式异步永磁同步发电机截面结构示意图；
图5为图1、2中从动转子他励磁极结构示意图；
上述图中的标记均为：1、绕线定子；2、从动转子；3、主动转子；4、转轴；5、轴承；6、端盖；7、轴承；8、导体；9、绕组；10、电源引接线；201、S极磁条；202、N极磁条；203、固定框架。
具体实施方式
参见图1可知，异步永磁同步发电机主要由绕线定子1、主动转子3、从动转子2、端盖6、轴承5、7、电源引接线11和转轴4构成外定子式发电机或内定子式发动机；本申请发电机是在现有卧式发电机绕线定子1和主动转子3之间增加一个从动转子2。
其中内转子发电机的绕线定子1与两側端盖6固接，主动转子3与转轴4连接，转轴4与动力机联接，主动转子3通过转轴4上的轴承5支承在绕线定子1内的两側端盖6上，从动转子2通过轴承7固定在主动转子3和绕线定子1之间。
其中外转子发动机的主动转子3与两側端盖6固接，转轴4与主动转子3联接，转轴4与动力机联接，主动转子3两侧的端盖6上设有轴承5，轴承5内固定有贯穿主动转子3内部的轴杆，轴杆用于支持固定在主动转子3内的绕线定子1，绕线定子1上的电源引接线10由轴杆引出，从动转子2通过轴承7固定在主动转子3和绕线定子1之间。
从动转子2是由沿圆周方向间隔相连磁极而构成，可有S极磁条201和N极磁条202通过由强力胶粘接，经环氧树脂封装形成滚筒状结构，端部设有轴承室；也可以采用铜或铝制成龙骨架203固定，将S极磁条201和N极磁条202间隔镶嵌在固定框架203的凹槽内，形成滚筒状结构，端部设有轴承室；也可以是由铁芯上绕线而成的他励磁极，由环氧树脂封装而成滚筒状，端部设有轴承室。
绕线定子1是由定子铁芯和绕组9构成。主动转子3可以由转子铁芯和导体8构成；也可以通过铁芯铸铝或铜而构成的鼠笼转子；也可以通过铁芯绕制线圈而构成绕线转子。
本发明的异步永磁同步发电机工作原理如下：
位于中间的从动转子2，其本身没有磁轭，其磁场通过上下气隙经绕线定子1和主动转子3铁芯形成磁路，当原动力机带动主动转子3旋转时，从动转子2的磁场切割主动转子3内导体产生感应电流，产生电磁力带动从动转子2旋转（如异步电机原理一样），而从动转子2旋转时其磁场切割绕线定子1内线圈9，产生感应电流发电（如同步发电原理一样)。上述主动转子3与从动转子2相互作用如同一般意义上的异部电机，而从动转子2与绕线定子1相互作用如同一般意义上的同步电机。当接上电源后，当主动转子3转速低于从动转子2转速，即低于电网同步转速时，此时处于电动机状态，电动机向电网输送无功，相当调相机工作；当主动转子3转速高于从动转子2转速，即高于电网同步转速时，此时处于发电机状态，电机向电网输送有功功率。
本发明的优点：从动转子2可以固定的转速工作，适应电网频率的要求，趋于同步运行状态，而主动转子3相对从动转子2趋于异步运行状态，满足动力机的速度变化要求，从而实现发电机异步运行。发电机可以直接馈网发电，不需要额外的电子逆变系统，同时具有异步发电机的特性，转速可在一定范围变化，适应动力机的要求，发电机具有同步的高效率，异步发电机的速度适应性和可靠性。本发明可用于转速不可稳定控制的动力机（如风力发电）同步发电的应用。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种异步永磁同步发电机，其特征在于：由绕线定子（1）、主动转子（3）、从动转子（2）、端盖（6）、轴承（5、7）、电源引接线（10）和转轴（4）构成内转子式发电机或外转子式发动机；
所述的内转子式发电机的绕线定子（1）与两側端盖（6）固接，所述的主动转子（3）与转轴（4）连接，并通过转轴（4）上的轴承（5）支承在绕线定子（1）内的两側端盖（6）上，所述的从动转子（2）通过轴承（7）固定在主动转子（3）和绕线定子（1）之间，所述的转轴（4）与动力机联接；
所述的外转子式发动机的主动转子（3）与两側端盖（6）固接，转轴（4）与主动转子（3）联接，所述的端盖（6）上通过轴承（5）固定有穿过主动转子（3）内部的轴杆，所述的绕线定子（1）固定在主动转子（3）内的轴杆上，所述的从动转子（2）通过轴承（7）固定在主动转子（3）和绕线定子（1）之间，所述的转轴（4）与动力机联接。
2.根据权利要求1所述的异步永磁同步发电机，其特征在于：所述的绕线定子（1）是由定子铁芯和绕组(9)构成。
3.根据权利要求1所述的异步永磁同步发电机，其特征在于：所述的主动转子（3）是由转子铁芯和导体(8)构成。
4.根据权利要求1所述的异步永磁同步发电机，其特征在于：所述的主动转子（3）是通过铁芯铸铝或铜而构成，即鼠笼转子。
5.根据权利要求1所述的异步永磁同步发电机，其特征在于：所述的主动转子（3）是通过铁芯与绕制线圈而构成，即绕线转子。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的异步永磁同步发电机，其特征在于：所述的从动转子（2）是由沿圆周方向间隔相连磁极而构成。
7.根据权利要求6所述的异步永磁同步发电机，其特征在于：所述的从动转子（2）是由永磁磁瓦按N、S极间隔用强力胶粘接，经环氧树脂封装而成滚筒状，端部设有轴承室。
8.根据权利要求6所述的异步永磁同步发电机，其特征在于：所述的从动转子（2）是由永磁磁瓦按N、S极间隔镶嵌在铝或铜质龙骨架上形成滚筒状，端部设有轴承室。
9.根据权利要求6所述的异步永磁同步发电机，其特征在于：所述的从动转子（2）是由铁芯上绕线而成的他励磁极，由环氧树脂封装而成滚筒状，端部设有轴承室。
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