CN104092341A - 一种柱式电枢轴向通磁发电机 - Google Patents

Abstract

一种柱式电枢轴向通磁发电机，包括柱式电枢、盘式转子、主轴、外壳。柱式电枢平行于主轴，转子磁场从柱式电枢的两端面进入柱式电枢，并随转子的转动产生N-S周期变化，从而使绕在定子铁芯柱上的定子线圈里面产生电势。柱式电枢的定子铁芯柱呈工字型，由多层矽钢片叠制而成，中间为直通柱形，截面积小，端面为扇形，截面积大。定子线圈绕在定子铁芯柱中间截面积小的位置。各个独立定子绕组的定子铁芯柱的两端固定在机壳的定子支撑环上，拼合成整个柱式电枢，并形成环形端面。本发明彻底脱离了切割磁力线发电特征，其磁场导入率高，磁路利用率高，利于散热，抗过流能力强。

Description

一种柱式电枢轴向通磁发电机

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，特别是涉及一种柱式电枢轴向通磁发电机。

背景技术

1885 年，费拉里斯与特斯拉同时发明了感应电动机，在此基础上，1889 年，多利夫多布-罗夫斯基又进一步提出了采用三相制的建议，并设计和制造了三相感应电动机。三相电动机结构简单，工作可靠，很快得到了大量应用。到20 世纪初，交流三相制在电力工业中就占据了绝对统治地位。现有的发电机设计都是遵循切割磁力线发电原理进行设计的，特别是常见的筒形槽齿定子的三项发电机及常用的盘式发电机，由于受到体积和齿槽绕组容积率的影响，绕组线圈的匝数有限。由于筒形槽齿定子的三项发电机采用的是铁包铜的形式，散热性能很差，布置强制散热措施也很难，当发电机发生电流过大时，容易造成烧毁。盘式发电机受到结构限制，通常容量都不高，或者漏磁严重，在大容量发电机上极少应用。

发明内容

本发明目的是提供一种全新特征的柱式电枢轴向通磁发电机，该发电机采用平行于主轴的柱式电枢，转子磁场从柱式电枢的两端进入柱式电枢，并随转子的转动产生N-S周期变化，从而使绕在定子铁芯柱上的定子线圈里面产生电势，彻底脱离了切割磁力线发电的发电机形式。定子线圈不与转子磁场直接面对，不切割磁力线，转子全部磁场都被导入到定子铁芯内部，绕组完全基于铁芯内的磁通量变化发电。

采用的技术方案是：

一种柱式电枢轴向通磁发电机，包括由上机壳和下机壳组成的机壳、盘式转子、柱式电枢、主轴及励磁滑环。所述的柱式电枢由多个独立定子铁芯柱及其定子绕组构成，由多个独立定子铁芯柱及其定子绕组构成的柱式电枢内套主轴，并由机壳的定子支撑环支撑定位。所述盘式转子由同轴的、其侧面圆周上安装有多个转子励磁铁芯及其转子励磁绕组的两个转子盘构成，两个转子盘分别布设在柱式电枢两端，并与发电机的主轴固定，所述主轴通过两端轴承支撑在机壳上。所述引入励磁电源的励磁滑环装在主轴上。盘式转子磁场从柱式电枢的两端进入定子铁芯柱，并随盘式转子的转动在定子铁芯柱内产生N-S周期变化，从而使绕在定子铁芯柱上的定子绕组里面产生电势。

上述的柱式电枢的定子铁芯柱呈工字型，由多层矽钢片叠制而成，中间为截面积小的直通柱形，端面为截面积大的扇形，定子绕组绕在定子铁芯柱中间截面积小的直通柱形位置上。

上述的柱式电枢的各个定子铁心柱平行于发电机的主轴，各个独立定子绕组的定子铁芯柱的两端固定在机壳的定子支撑环上，拼合成整个柱式电枢，并形成环形端面。

上述的柱式电枢的独立定子绕组的数量为3的倍数。

上述的每个转子盘上的多个转子励磁绕组极性按N-S间隔排布。两个转子盘的转子励磁绕组数量相同，转子励磁绕组沿轴向对齐，磁极方向N-S对应。单个转子盘上的励磁绕组的数量为柱式电枢的独立定子绕组数量的2/3。

上述的布设在柱式电枢两端的转子盘，转子盘与柱式电枢端面之间设有一定的气隙。

与现有技术相比，本发明带来的有益效果是：

1、本发明所述的柱式电枢轴向通磁发电机，没有传统电机所必须有的齿槽，转子励磁绕组完全在定子铁芯柱端面环范围内运行，其磁场导入率非常高，转子磁场完全进入定子铁芯柱，不会产生传统电机所特有的高次谐波，也不存在齿槽间力。

2、本发明所述的柱式电枢轴向通磁发电机，磁路利用率高，磁场在定子铁芯柱内直接从N级到S打通，整个定子磁路上除两端用于固定的区域外，可以完整的填满绕组线圈，比传统的内槽齿式发电机的磁路利用率提高很多。

3、本发明所述的柱式电枢轴向通磁发电机，其结构特别利于散热，很容易采用强制冷却，抗过流能力强。整个发电机的各个部分都能进行有效的通风散热。并且铜质线圈绕在铁芯的外面，铜的导热性能比铁的导热性能高很多，比传统的线圈含在铁芯槽内部的情况散热有效很多。

附图说明

图1是本发明所述的柱式电枢轴向通磁发电机原理示意图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是本发明的多组定子铁芯柱与定子线圈组合示意图。

图4是本发明的定子铁芯柱与定子线圈与机壳安装示意图。

图5是本发明的单个转子盘示意图。

图6是本发明的盘式转子示意图。

图7是本发明的下机壳示意图。

图8是本发明的上机壳示意图。

具体实施方式

一种柱式电枢轴向通磁发电机，包括由上机壳13和下机壳8组成的机壳、盘式转子、柱式电枢、主轴6及励磁滑环9。所述的柱式电枢本例由六个独立定子铁芯柱1及其定子绕组2构成，由六个独立定子铁芯柱及其定子绕组构成的柱式电枢内套主轴6，使柱式电枢平行于主轴6，并由机壳的定子支撑环14支撑定位。所述柱式电枢的定子铁芯柱1呈工字型，由多层矽钢片叠制而成，中间为截面积小的直通柱形，端面为截面积大的扇形，定子绕组2绕在定子铁芯柱1中间截面积小的直通柱形位置上。各个定子线圈之间的关系可以按照发电需要进行并联或者串联，也可以单独引出使用。所述机壳为便于定子构件的安装，由上机壳13和下机壳8组成，下机壳8和上机壳13内部都设有定子支撑环14，定子铁芯柱1两端通过定子铁芯固定螺丝12及垫片11固定在定子支撑环14上，见图4，拼合成整个柱式电枢，并形成环形端面。所述盘式转子由同轴的、其侧面圆周上本例安装有四个转子励磁铁芯4及其转子励磁绕组3的两个转子盘5构成，通过转子励磁铁芯固定螺丝10固定在转子盘5上，两个转子盘5上的转子励磁铁芯4的安装位置在轴向上重合，每个转子盘上的转子励磁铁芯4的位置在圆周上均布。通过控制转子励磁线圈3通过的励磁电流方向，使每个转子盘上的磁场为N-S间隔，两个转子盘上相对位置的磁场为N-S对应。两个转子盘5分别布设在柱式电枢两端，转子盘5与柱式电枢端面之间设有一定的气隙，转子盘上的转子励磁铁芯转动区域完全在定子铁心柱组成的环形端面范围之内。所述转子盘5与柱式电枢两端的主轴6固定，主轴通过两端轴承7支撑在机壳上。转子励磁电源可以采用励磁滑环9接入直流电，也可以在励磁滑环9的位置安装交流励磁机整流后对转子励磁。盘式转子磁场从柱式电枢的两端进入柱式电枢，并随盘式转子的转动产生N-S周期变化，从而使绕在定子铁芯柱上的定子绕组里面产生交流电势。当每个转子盘上磁极数与定子绕组数相同的时候，发出的电流是单一频率的交流电。独立定子绕组的数量为三的倍数，单个转子盘上的励磁绕组的数量为独立定子绕组数量的三分之二。当每个转子盘上的磁极数是定子绕组数的三分之二，本例如六个定子绕组，转子四个磁极时，相邻的三个绕组之间可以发出三项交流电。

本发明所述的柱式电枢轴向通磁发电机其原理与变压器的副绕组通过铁芯内磁通量变化产生电势的原理相同。

本发明定子铁心柱的结构形式不限于技术方案中所述的结构形式，定子铁心柱的中间任何部分设计成折线或者曲线形式都在本专利权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种柱式电枢轴向通磁发电机，包括由上机壳和下机壳组成的机壳、盘式转子、柱式电枢、主轴（6）及励磁滑环（9），其特征在于所述的柱式电枢由多个独立定子铁芯柱（1）及其定子绕组（2）构成，由多个独立定子铁芯柱及其定子绕组构成的柱式电枢内套主轴（6），使柱式电枢平行于主轴，并由机壳的定子支撑环（14）支撑定位，盘式转子由同轴的、其侧面圆周上安装有多个转子励磁铁芯（4）及其转子励磁绕组（3）的两个转子盘（5）构成，两个转子盘（5）分别布设在柱式电枢两端，并与柱式电枢两端的主轴（6）固定，所述主轴通过两端轴承（7）支撑在机壳上，引入励磁电源的励磁滑环（9）装在主轴（6）上，盘式转子磁场从柱式电枢的两端进入柱式电枢，并随盘式转子的转动产生N-S周期变化，从而使绕在定子铁芯柱上的定子绕组里面产生电势。

2.根据权利要求1所述的一种柱式电枢轴向通磁发电机，其特征在于所述的每个转子盘（5）上的多个转子励磁绕组（3）极性按N-S间隔排布，两个转子盘的转子励磁绕组数量相同，转子励磁绕组沿轴向对齐，磁极方向N-S对应。

3.根据权利要求1所述的一种柱式电枢轴向通磁发电机，其特征在于所述的柱式电枢的各个定子铁心柱（1）平行于发电机的主轴（6），各个独立定子绕组的定子铁芯柱（1）的两端固定在机壳的定子支撑环（14）上，拼合成整个柱式电枢，并形成环形端面。

4.根据权利要求1所述的一种柱式电枢轴向通磁发电机，其特征在于所述的布设在柱式电枢两端的转子盘（5），转子盘与柱式电枢端面之间设有一定的气隙。

5.根据权利要求1所述的一种柱式电枢轴向通磁发电机，其特征在于所述的柱式电枢的定子铁芯柱（1）呈工字型，由多层矽钢片叠制而成，中间为截面积小的直通柱形，端面为截面积大的扇形，定子绕组（2）绕在定子铁芯柱中间截面积小的直通柱形位置上。

6.根据权利要求1所述的一种柱式电枢轴向通磁发电机，其特征在于所述的独立定子绕组的数量为3的倍数，单个转子盘上的励磁绕组的数量为独立定子绕组数量的2/3。