CN1067991A - 两相鼠笼永磁交流发电机 - Google Patents

Abstract

一种由两相定子绕组和鼠笼式永磁转子组成的 永磁交流发电机，其两相定子绕组，并能与其他结构 的转子组成两相发电机和两相电动机；鼠笼式永磁转 子同样能与单相或三相定子结构组成单相或三相发 电机和电动机。本发明的两相鼠笼永磁交流发电机 兼有单相和三相电机的优点，主要使用于车辆照明发 电机和其它独立电源工作的中小型发电机。

Description

本发明属于永磁交流同步发电机技术领域。

在已有的电机中只有单相和三相之分，没有两相电机。这是由于每个国家的电网都有统一而固定的频率和电压而决定的，例如我国的交流电频率为50Hz，单相电压220V，三相电压380V。电机的频率和电压必须与电网相符方可并网使用。所以在人们的心目中也只有单相和三相电机了。但是在日常生活中有很多小型发电机，例如车辆的照明发电机和风力发电机等，它们都是独立电源工作，不与电网发生任何关系，因此发电机的频率和电压，以及相数就不受电网的限制，所以在独立电源工作的地方使用两相发电机，和与两相发电机配套的两相电动机是完全可能的。

本发明的两相定子结构体现了许多优点：

一、磁极都是成对的，所以定子铁心的槽数一定是偶数，但是三相电机的定子铁心不仅是偶数还必须有3的倍数。例如16槽的定子铁心不能制成三相电机，但完全可以制成单相和两相电机，体现了定子铁心的通用性。

二、电流通过单相绕组是形成脉动磁势，三相对称电流则产生基波合成磁势，其幅值是单相电机的二分之三倍，所以同体积的电机中三相电机功率高，由于两相绕组同样可以组成对称电流，所以具有三相电机的长处。

三、凡是独立电源工作的发电机，均为纯电阻性负载，最大功率的利用是按每个单相功率分配的。例如：小四轮拖拉机用的三相90W永磁交流发电机，最大负载只有30W（30W×3＝90W）但是造价相同的两相90W永磁交流发电机，最大负载是45W，（45W×2＝90W），所以在同功率的电机中两相电机实用功效大。

四、两相定子绕组各支路的并联调节，最适宜多级调速。串联电感线圈L，具有通低频、阻高频的特性，使发电机在不同转速下达到灯光同样亮的目的。

本发明的鼠笼永磁转子，是把鼠笼式转子铁心的槽孔加大，采用异性永久磁块代替原来的铸铝导条，设计了一种新型鼠笼式永磁转子。克服了过去单用磁性材料制作的永磁转子的磁性能差并易破碎的缺点。若采用稀土磁体鼠笼转子，可制造中型发电机和电动机。钢质整体结构的鼠笼永磁转子，不仅功效大，而且为电机的高速旋转和实现高效益提供了保障。

结合附图说明本发明的主要内容

附图一是12槽两相6极定子绕组模拟图

附图二是两相6极双层绕组展开图（只标1相）

附图三是两相交流发电机的工作原理图

附图四是两相绕组各2路并联，火线调压电路图。

附图五是两相绕组各2路并联，0线调压电路图。

附图六是鼠笼转子铁心硅钢冲片示意图。

附图七是鼠笼转子的异性磁条示意图。

附图八是鼠笼转子铁心与永磁块装配示意图。

附图九是鼠笼转子磁极组合示意图。

本发明的两相定子结构是这样实现的，采用单相或三相电机的定子铁心，槽数、极数、绕组圈数都不需改变，只把绕组对称地接成两个单相工作即可（参见附图一、二）两相交流发电机的工作原理参见附图三。

本发明的两相导体调压与第8卷、第19号发明专利公报上发表的申请号90106291.X专利原理相同，其不同之处是绕组的多路并联，通过调节并联支路的接触点实现变速导体调压（参见附图四、五）并增加了在定子绕组中串联电感线圈（参见附图一、三中的L）利用高频扼流圈通低频，阻高频的特性，限制高速电流的增加，保证低速性能的改善。

本发明的鼠笼永磁转子是这样实现的，以定子铁心的内园和极数，用硅钢片冲制成鼠笼转子铁心冲片（参见附图六）把予制的异性磁块（参见附图七）按一定方向装入转子铁心的槽内。（参见附图八）制成鼠笼式磁钢转子（参见附图九）由两相定子结构和鼠笼永磁转子组成的发电机，就是本发明的两相鼠笼永磁交流发电机。

结合实施例作详细说明

实施例一    以原小四轮拖拉机配用的JYF-90型，12槽4极三相永磁交流发电机，改成6极两相发电机为例：因为4极和6极定子铁心可以通用，所以4极电机改成6极是可行的。12槽定子铁心在6极时的极距等于2个槽（12÷6＝2）。因为双层绕组的线圈数等于槽数。所以12槽的定子铁心必须是12个绕组线圈。（俗称24个边）。两相工作，每相占有6个绕组线圈。在6极电机中每相6个线圈构成整距极相组。所以按双层极相组的嵌线规律，对称地按排两相绕组即可（参见附图一）。

其方法：每个线圈均以跨2个槽的极距按排嵌线。先嵌放一相第1个线圈的下边，上边不嵌。不需隔槽，接嵌二相的第1个线圈的下边，上边也不嵌。（留两个起把线圈）在第3槽中嵌放一相第2个线圈的下边，上边嵌放在本相第1线圈的下边上。（即第1槽中），压好绝缘纸串上槽楔。再嵌放二相的第2个线圈的下边，上边也嵌在本相第1线圈的下边上。（即第2槽中）压好绝缘纸串上槽楔。按以上次序把各相的线圈嵌完。每槽中所嵌放的两个边都是同相的两个线圈的各一个上边和一个下边。在每个槽中放的两个线圈边的电流方向必须一致，每个线圈两个边的电流方向必须相反，才能使每个线圈的两个边组成N-S一对极。

每个线圈的极间连线（俗称过桥线）均按先尾接尾再头接头的顺序连接。使每相6个线圈的电势相加增大，而不是削弱的原则进行。（参见附图二）由于在定子绕组中串联的高频电感线圈不等于极距，所以不产生电动势，电流的自感形成感抗。有通低频、阻高频的特性。（参见附图一中的L）若采用独立的高频扼流圈，可以外接电路。

由于永磁发电机的转向可以不分。所以两相绕组引出线的火线和0线可任意决定。把两相0线合并，组成2相3线制的电路结构，（参见附图三）就是本发明的两相交流发电机。

实施例二：本发明的变速导体调压功能，是利用定子绕组可根据极对数按排支路并联的原理，调节并联支路的连接点实现变速导体调压的一种方法：

附图四是两相绕组各相2路并联电路图，各支路的0线固定，调节火线实现变速调压。其方法：把两相绕组各相并联支路的D5、D7与D6、D8合并为0线，固定搭铁。在额定转速时，发电机由D1与D2各一路供电就达到额定功率和标称电压。在低速运行时通过调节使D3并入D1，使D4并入D2，各相则变成2路并联发电，使导体得到加长，所以在低速时同样能达到标称电压。

附图五也是两相绕组各相2路并联电路图，各相并联支路的火线合并，固定接电器。通过调节0线也能实现变速导体调压。其方法：把一相的D1与D3合并;二相的D2与D4合并，为两相电机的固定火线接灯，在额定转速时使用D5与D6各相一路为0线搭铁，就能达到标称电压。在低速运行时通过调节将D7与D8和D5与D6同时都搭铁，变成各相2路并联供电，所以低速时灯光同样亮，克服了无电瓶的车辆在低速行驶时，由于灯光不亮易发生交通事故的难题。

关于调压方式，可以利用电子管或继电器自动进行。但使用拉动开关控制更实惠可靠。

实施例三：以6极发电机为例，说明鼠笼永磁转子的技术工艺。附图六是以定子内径和极数，按照槽孔的形状，用硅钢片冲制成鼠笼转子的铁心片子，再按转子所需的长度叠压成转子铁心，原则是转子外园槽孔必有齿口，槽数等于极数，槽孔应取可行的最大尺寸。附图七是在磁性材料厂订做的异性永久磁块。原则是磁块的形状和尺寸必须和槽孔配合，磁块必须是侧面异性磁体。附图八是把异性磁块按一定的方向装入转子槽内，用环氧树脂粘固后再磨削。原则：事先充好磁的磁块，在装槽时必须是两块磁块的同性极相邻。才能像附图九那样在转子铁心上组成一对极。若采用未充磁的磁块，也必须按定向装入再粘固，转子磨削后在同极数的充磁机上一次充磁也可以。但磁头的各个极端应对着两个磁块间的铁心，不是对着磁块。一体钢质结构的纯铁转子铁心也可。

本发明的两相定子绕组和鼠笼永磁转子所组成的两相鼠笼永磁交流发电机，主要使用于独立电源工作的车辆照明发电机、风力发电机和小型水利发电机。两相定子结构兼有单相和三相电机之长处，并适宜多级变速导体调压。钢质的鼠笼永磁转子坚固耐用效率高，工艺简单，造价低廉，为电机的体积小型化和旋转高速化，实现高效益开辟了一条新路。采用电感线圈和导体调压结合，使交流发电机能达到低速、高速灯光同样亮的效果，克服了车辆在低速行驶时因灯光不亮易发生交通事故的难题。

Claims (5)

1、一种两相鼠笼永磁交流发电机，其特征在于：由两相绕组线圈组成的两相电机定子结构，与鼠笼式永磁转子配合的一种新型两相鼠笼永磁交流发电机。

2、按照权利要求一所述的两相鼠笼永磁交流发电机的两相定子结构，其特征在于：两相定子结构并能与其他型式的转子组成两相发电机和两相电动机。

3、按照权利要求一所述的两相鼠笼永磁交流发电机的鼠笼永磁转子，其特征在于：鼠笼式永磁转子同样能与单相或三相电机的定子组成单相或三相发电机和电动机。

4、按照权利一所述的两相鼠笼永磁交流发电机，其特征在于：两相绕组的相线串联或并联均适宜接成多级变速的导体调压发电机。

5、按照权利一所述的两相鼠笼永磁交流发电机，其特征在于：在定子绕组中串联电感线圈L的技术方法，同样适宜单相和三相交流发电机。

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