CN108683299A - 无刷同步主辅一体发电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发电机领域，具体是一种无刷同步主辅一体发电机，旨在解决现有缺乏无刷主辅一体发电机的技术问题。主要采用以下技术方案：包括转轴和后端盖，转轴上从前向后依次套装有主发电机转子、辅发电机转子、辅发励磁机转子和主发励磁机转子，主发励磁机安装在电机的外部，主发励磁机和辅发励磁机定子皆固定在后端盖上，主发励磁机转子上固定有主发整流器，所述转轴的中部设置有通道，主发整流器引线穿过所述通道与主发电机转子的引线连接，辅发励磁机转子上固定有辅发整流器，辅发整流器引线与辅发电机转子的引线连接。本发明主要用于提供一种无刷同步主辅一体发电机的具体结构设计与布置。

Description

无刷同步主辅一体发电机

技术领域

本发明涉及发电机领域，具体是一种无刷同步主辅一体发电机。

背景技术

长期以来，内燃机车主牵引系统多采用电励磁同步发电机，经柴油机拖动，输出三相交流电，后经整流提供给机车牵引电动机，辅助供电采用独立的交流辅助发电机，经齿轮箱驱动，输出三相交流电，经整流后为蓄电池，通风机、冷却风机等辅助系统提供电源。近年来随着大功率以及系统高集成度的要求，使得具有一定集成度的主辅一体发电机得到了广泛的应用。然而，主辅一体发电机均需要通过滑环碳刷提供励磁，这种结构存在以下缺点：a.由于碳刷的存在，增加了接触电阻，随着励磁电流的增大，碳刷和滑环常常因接触不良导致放电，严重时会烧损刷盒和滑环，并且碳刷的质量也直接影响了运行的稳定性，因而故障率较高；b.碳刷磨损时产生的碳粉会对环境造成一定的影响，而且容易污染轴承，潮湿的空气还易使碳粉附着在电机内部，降低其绝缘性，给安全运行带来隐患；c.由于滑环阳极蒸发以及阴极粉化效应的存在，需要每3个月调换一次励磁引线的正负极；d.由于碳刷易磨损，运行人员要经常巡视、定期维护、更换碳刷。以上缺点严重限制了主辅一体发电机的应用范围。

发明内容

本发明旨在解决现有缺乏无刷主辅一体发电机的技术问题。为此，本发明提出一种无刷同步主辅一体发电机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种无刷同步主辅一体发电机，包括转轴和后端盖（电机其他部件采用常规设置即可），所述转轴上套装有主发电机转子和辅发电机转子，所述辅发电机转子相邻安装在所述主发电机转子的后方（所谓的后方是针对整个主辅一体发电机而言，主辅发电机转轴需与其他驱动装置连接，如柴油机等，与驱动装置连接的一端为前端，另一端为后端，从而前/后方与前/后端对应即可），所述转轴穿过后端盖伸至电机外部形成有外伸部，所述外伸部套装有主发励磁机转子，所述转轴上还套装有安装在电机内部的辅发励磁机转子，所述辅发励磁机转子与辅发电机转子相邻设置，主发励磁机定子固定在后端盖的外侧，辅发励磁机定子固定在后端盖的内侧，主发励磁机转子上固定有主发整流器，所述转轴的中部设置有通道，主发整流器引线穿过所述通道与主发电机转子的引线连接，辅发励磁机转子上固定有辅发整流器，辅发整流器引线与辅发电机转子的引线连接。主发励磁机转子套装在转轴上、且缠绕有电枢绕组，主发励磁机定子固定在后端盖上、且缠绕有励磁绕组，工作时，主发励磁机的励磁绕组通以外部电流，主发励磁机转子在转轴带动下转动，外部电流会相对主发励磁机转子产生旋转磁场，主发励磁机转子的电枢绕组上产生感应电动势，从而产生交流电，经过主发整流器将交流电转变为直流电，再输送给主发电机转子上的励磁绕组，主发电机转子在转轴作用下旋转产生旋转磁场，使主发电机定子上的电枢绕组产生感应电动势，与外界相连进行供电；辅发电机的供电过程与主发电机相同，这里不再赘述。

本发明的有益效果是：本发明采用两个相互独立的励磁机取代碳刷滑环，避免了由于碳刷滑环结构带来的系列技术问题（如背景技术中所述的a-d）；将辅发电机与辅发励磁机相邻设置，将主发电机与主发励磁机通过空心轴结构相连，将尺寸相对较大的主发励磁机安装在电机的外部、尺寸相对较小的辅发励磁机安装在电机的内部，结构布置合理，既充分利用了电机内部的空间，又有效减小了电机的轴向尺寸，节省了电机空间尺寸。

附图说明

图1是本发明安装结构示意图。

图2是现有技术的有刷同步主辅一体发电机的结构图。

具体实施方式

参照图1，一种无刷同步主辅一体发电机，包括转轴15和后端盖11（电机其他部件采用常规设置即可），所述转轴15上套装有主发电机转子2和辅发电机转子5，主发电机由主发电机定子1和主发电机转子2组成，主发电机定子1固定在电机机座上，主发电机转子2套装在转轴15上，辅发电机由辅发电机定子4和辅发电机转子5组成，辅发电机定子4固定在电机机座上，辅发电机转子5套装在转轴15上，所述辅发电机转子5相邻安装在所述主发电机转子2的后方（所谓的后方是针对整个主辅一体发电机而言，转轴15需与其他驱动装置连接，如柴油机等，与驱动装置连接的一端为前端，另一端为后端，从而前/后方与前/后端对应即可），所述转轴15穿过后端盖11伸至电机外部形成有外伸部15-1，所述外伸部15-1套装有主发励磁机，所述转轴15上还套装有安装在电机内部的辅发励磁机转子8，所述辅发励磁机转子8与辅发电机转子5相邻设置，主发励磁机定子12固定在后端盖11的外侧，辅发励磁机定子9固定在后端盖11的内侧，主发励磁机转子13上固定有主发整流器14，所述转轴15的中部设置有通道（即：转轴15设置为空心轴，并且转轴15在主发电机位置处还设置有径向的通孔，以让引线穿出与主发电机转子2相连），主发整流器引线3穿过所述通道与主发电机转子2的引线连接，辅发励磁机转子8上固定有辅发整流器10，辅发整流器引线6与辅发电机转子5的引线连接。主发励磁机转子13套装在转轴15上、且缠绕有电枢绕组，主发励磁机定子12固定在后端盖11上、且缠绕有励磁绕组，工作时，主发励磁机的励磁绕组通以外部电流，主发励磁机转子13在转轴15带动下转动，外部电流会相对主发励磁机转子13产生旋转磁场，主发励磁机转子13的电枢绕组上产生感应电动势，从而产生交流电，经过主发整流器14将交流电转变为直流电，再输送给主发电机转子2上的励磁绕组，主发电机转子2在转轴15作用下旋转产生旋转磁场，使主发电机定子1上的电枢绕组产生感应电动势，与外界相连进行供电；辅发电机的供电过程与主发电机相同，这里不再赘述。

作为上述技术方案的进一步限定，所述主发整流器14位于主发励磁机转子13的后方，所述主发励磁机的外部设置有外罩16，所述外罩16固定在后端盖11上。外罩16主要用于将主发励磁机罩住，以防止灰尘等进入主发励磁机，对其工作造成影响。当需要对主发整流器14进行维修更换时，拆下外罩16即可进行，使得主发整流器14的维护更换更加方便。

作为上述技术方案的进一步限定，所述辅发整流器10位于辅发励磁机转子8的后方，所述后端盖11上设置有便于更换和维修辅发整流器10的窗口18。不需拆卸后端盖11等结构即可实现对辅发整流器10的检测和拆装，更加方便，效率更高。

作为主发励磁机、主发整流器14的一种优选安装结构，所述转轴15上套装有第一安装座19，所述主发励磁机转子13套装在第一安装座19的径向外壁上，所述主发整流器14安装在第一安装座19的远离后端盖11的轴向外壁上。作为辅发励磁机、辅发整流器10的一种优选安装结构，所述转轴15上套装有第二安装座20，所述辅发励磁机转子8套装在第二安装座20的径向外壁上，所述辅发整流器10安装在第二安装座20的靠近后端盖11的轴向外壁上。进一步的，所述第一安装座19和第二安装座20皆由热套在转轴15上的套筒和过盈安装在套筒上的转子安装座组成，所述主发励磁机转子13和辅发励磁机转子8皆固定在转子安装座上，所述转子安装座和套筒螺栓连接。下面以辅发励磁机的安装为例简介安装过程：安装时，首先将辅发励磁机转子8与转子安装座固定在一起，具体通过叠片嵌线等工序可实现，再将内筒热套在转轴15上，然后将转子安装座以较小的过盈量过盈安装在内筒的外表面上（这里所谓较小的过盈量是相对热套而言的，主要目的是为了在之后如果主发励磁机转子13发生故障需要拆卸时，由于较小过盈量方便拆卸），最后用螺栓将转子安装座和套筒固定到一起，保障连接的牢固性，图中螺栓连接结构未画出。主发励磁机的安装与辅发励磁机类似，这里不再赘述。

作为所述第二安装座20上轴向贯穿设置有连线柱，辅发整流器引线6通过所述引线柱引至辅发励磁机的前方以与辅发电机转子5电连接。这样的结构设计主要目的是为了让辅发整流器10能够安装在辅发励磁机的后方，便于拆卸。采用引线柱的结构，可使电机内布线更加调理，避免发生缠线等现象。进一步的，所述连线柱的前端部与辅发电机之间的连线通过线夹7固定在转轴15上。

作为辅发励磁机定子9的一种优选安装结构，所述后端盖11的内端面凸起设置有若干筋板17，所述辅发励磁机定子9螺栓固定在所述筋板17上。这样有效克服了辅发励磁机转子8和后端盖11相距较远的技术问题。

以上具体结构和尺寸数据是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种无刷同步主辅一体发电机，包括转轴（15）和后端盖（11），所述转轴（15）上套装有主发电机转子（2）和辅发电机转子（5），其特征在于：所述辅发电机转子（5）相邻安装在所述主发电机转子（2）的后方，所述转轴（15）穿过后端盖（11）伸至电机外部形成有外伸部（15-1），所述外伸部（15-1）套装有主发励磁机转子（13），所述转轴（15）上还套装有安装在电机内部的辅发励磁机转子（8），所述辅发励磁机转子（8）与辅发电机转子（5）相邻设置，主发励磁机定子（12）固定在后端盖（11）的外侧，辅发励磁机定子（9）固定在后端盖（11）的内侧，主发励磁机转子（13）上固定有主发整流器（14），所述转轴（15）的中部设置有通道，主发整流器引线（3）穿过所述通道与主发电机转子（2）的引线连接，辅发励磁机转子（8）上固定有辅发整流器（10），辅发整流器引线（6）与辅发电机转子（5）的引线连接。

2.根据权利要求1所述的无刷同步主辅一体发电机，其特征在于：所述主发整流器（14）位于主发励磁机转子（13）的后方，所述主发励磁机的外部设置有外罩（16），所述外罩（16）固定在后端盖（11）上。

3.根据权利要求2所述的无刷同步主辅一体发电机，其特征在于：所述辅发整流器（10）位于辅发励磁机转子（8）的后方，所述后端盖（11）上设置有便于更换和维修辅发整流器（10）的窗口（18）。

4.根据权利要求3所述的无刷同步主辅一体发电机，其特征在于：所述转轴（15）上套装有第一安装座（19）和第二安装座（20），所述主发励磁机转子（13）套装在第一安装座（19）的径向外壁上，所述主发整流器（14）安装在第一安装座（19）的远离后端盖（11）的轴向外壁上，所述辅发励磁机转子（8）套装在第二安装座（20）的径向外壁上，所述辅发整流器（10）安装在第二安装座（20）的靠近后端盖（11）的轴向外壁上。

5.根据权利要求4所述的无刷同步主辅一体发电机，其特征在于：所述第一安装座（19）和第二安装座（20）皆由热套在转轴（15）上的套筒和过盈安装在套筒上的转子安装座组成，所述主发励磁机转子（13）和辅发励磁机转子（8）皆固定在转子安装座上，所述转子安装座和套筒螺栓连接。

6.根据权利要求4所述的无刷同步主辅一体发电机，其特征在于：所述第二安装座（20）上轴向贯穿设置有连线柱，辅发整流器引线（6）通过所述引线柱引至辅发励磁机转子（8）的前方以与辅发电机转子（5）的引线连接。

7.根据权利要求6所述的无刷同步主辅一体发电机，其特征在于：所述连线柱的前端部与辅发电机之间的连线通过线夹（7）固定在转轴（15）上。

8.根据权利要求1-7任一项所述的无刷同步主辅一体发电机，其特征在于：所述后端盖（11）的内端面凸起设置有若干筋板（17），所述辅发励磁机定子（9）螺栓固定在所述筋板（17）上。