CN109450202A - 双12脉波双流无刷发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双12脉波双流无刷发电机，其特征在于所述转轴上由驱动端至非驱动端依次固定安装有直流发电机转子、交流发电机转子、轴承和励磁机转子，励磁机转子上设有旋转整流器，机座内由驱动端至非驱动端依次固定设有直流发电机定子、交流发电机定子和励磁机定子，轴承外圈与端盖固定连接，端盖外周与机座连接，直流发电机定子上圆周阵列嵌有四组且每两组相位互差30°的直流绕组，四组直流绕组输出后分别经整流器整流形成两组12脉波直流输出，即双12脉波直流输出，两组直流输出可并联，也可串联输出功率。该发电机具有结构简单、供电特性灵活、励磁源无干扰、性能稳定等优点。
Description
技术领域
本发明涉及特种电机生产制造领域，具体地说是提供一种双12脉波双流无刷发电机。
背景技术
目前，飞机地面电源车实现交、直流供电的主要模式有以下2种：一种是由内燃机拖动三相交流发电机发出交流电源，直流电源则是将上述的交流电源通过变压器降压后整流，形成直流电源。此种交、直流的供电方式存在以下弊端，直流电源的输出电压没有自动调节功能，只有一种固定的直流电压等级，且直流部分电压的纹波较大，交流电源和直流电源不能同时使用，不适用于交、直流需要同时供电的工况。
另一种是带2个交流励磁机的双流无刷发电机，此种发电机包括交流主发电机和直流主发电机，所述交流主发电机配置一个励磁机，所述直流主发电机配置一个励磁机，且都是一种极数的发电机，虽然可以实现交、直流单独供电，但存在结构复杂，励磁源干扰大。
为了发电机结构更加简洁合理，性能稳定，供电特性灵活。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构简单、供电特性灵活、励磁源无干扰、性能稳定、可实现一台电机上的交流电源和直流电源同时供电的双12脉波双流无刷发电机。
本发明解决上述技术问题采用的技术手段是：
一种双12脉波双流无刷发电机，主要包括机座、直流发电机定子、直流发电机转子、转轴、交流发电机定子、交流发电机转子、端盖、励磁机定子、励磁机转子、轴承、整流器、旋转整流器和控制系统，其特征在于所述转轴上由驱动端至非驱动端依次固定安装有直流发电机转子、交流发电机转子、轴承和励磁机转子，所述励磁机转子上设有旋转整流器，直流发电机转子和交流发电机转子共用一个转轴旋转，在电磁结构上相互独立，并能够根据交流和直流需要的频率来分别设置交流转子极数和直流转子极数，所述机座内由驱动端至非驱动端依次固定设有直流发电机定子、交流发电机定子和励磁机定子，所述轴承外圈与端盖固定连接，所述端盖外周与机座固定连接，以使端盖将励磁机和交流发电机间隔。
所述直流发电机定子与直流发电机转子相套接，所述直流发电机定子上圆周阵列嵌有四组且每两组相位互差30°的直流绕组，四组直流绕组输出后分别经外接的4组桥式整流器整流形成4组6脉波直流输出，所述4组直流输出中互差30°的两输出分别并联后，输出即为双12脉波直流输出，所述双12脉波直流输出的“+”、“-”输出端与控制系统连接。
所述交流发电机定子与交流发电机转子相套接，所述交流发电机定子上嵌有三套交流发电机定子绕组，其包括一套三相交流主输出绕组和两套三相交流辅助绕组，所述交流发电机定子绕组输出端与控制系统连接。
所述励磁机定子与励磁机转子相套接，所述励磁机定子和励磁机转子均采用倍极式结构，所述励磁机定子铁芯上嵌有相互独立的4极激磁绕组和8极激磁绕组，所述励磁机转子上嵌入相互独立的4极电枢绕组和8极电枢绕组，所述4极电枢绕组和8极电枢绕组互不干扰，所述4极电枢绕组和8极电枢绕组分别经旋转整流器与直流发电机转子激磁绕组和交流发电机转子激磁绕组连接。
通过一个励磁机实现两个励磁机的功能， 大大缩短了电机的长度，而且交流输出和直流输出分别经控制系统控制，使得交流主输出和直流主输出互不干扰，实现了一台电机的交流输出和直流输出同时工作的作用。
本发明所述直流绕组嵌于直流定子槽中，每个定子槽中有1根零线和1根火线引出线，共有24组线，12种标号，每组标号的绕组共2组并联输出，最后共4组输出，其包括第一组（1U1、1V1、1W1）、第二组（1U2、1V2、1W2）第三组（2U1、2V1、2W1）和第四组（2U2、2V2、2W2），所述第一组（1U1、1V1、1W1）和第二组（1U2、1V2、1W2）相位互差30°，所述第三组（2U1、2V1、2W1）和第四组（2U2、2V2、2W2）相位互差30°。
本发明所述直流绕组嵌线采用单槽4层绕组嵌线结构，每套绕组的4根导线均分布于定子的4个槽的不同的1、2、3、4层，以使4组绕组的互感和自感均衡，保证输出电压幅值一致。
本发明所述控制系统包括直流自动电压调节器、交流自动电压调节器、直流压降补偿线路和交流压降补偿线路，所述交流发电机定子绕组三相输出端中的2相与交流自动电压调节器直接连接，其余1相通过穿在此相上的电流互感器经交流压降补偿线路与交流自动电压调节器相连接。所述双12脉波直流输出与直流自动电压调节器直接连接，在整流器的前端交流侧，经套在交流侧一相上的电流互感器的输出经直流压降补偿线路与直流自动电压调节器相连接。所述励磁机定子的4极励磁绕组与直流自动电压调节器相连接，所述励磁机定子的8极励磁绕组与交流自动电压调节器相连接。
通过直流自动电压调节器、交流自动电压调节器、直流压降补偿线路和交流压降补偿线路自动调节本发明的输出电压，使之达到恒定。
本发明可在所述交流发电机定子上设有直流用辅助绕组和交流用辅助绕组，所述直流用辅助绕组与直流自动电压调节器相连接，所述交流用辅助绕组与交流自动电压调节器相连接，以使交流自动电压调节器从交流发电机定子的直流用辅助绕组和交流用辅助绕组上取得励磁电源，反馈信号分别来自交流发电机和直流发电机的输出端。
本发明可在所述机座内转轴输出端安装有风扇，以使发电机正常工作时，冷却风由发电机的后端进入依次经过励磁机定子、交流发电机定子、直流发电机定子后经风扇从过渡节的出风口排出，以达到冷却的作用。
本发明可在所述机座前端安装有过渡节，所述过渡节一端通过止口与机座连接，另一端与拖动机适配的止口和安装孔连接。
本发明可在所述风扇前端的转轴上设有叠片式联轴器，叠片式联轴器外圆面与拖动机止口内圆面配合，保证发电机转轴旋转中心与拖动机旋转中心基本一致，叠片式联轴器依靠与转轴上安装平面之间的摩擦力来传递扭矩。
本发明所述旋转整流器可采用三相硅旋转桥式整流器，所述整流器采用三相全波整流器，以达到在高速旋转过程中抵抗离心力干扰的作用。
本发明由于采用上述结构，具有结构简单、供电特性灵活、励磁源无干扰、性能稳定、可实现一台电机上的交流电源和直流电源同时供电等优点。
附图说明
图1是本发明的电气原理图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是本发明中的直流绕组示意图。
附图标记：过渡节1，叠片式联轴器2，风扇3，机座4，直流发电机定子5，直流发电机转子6，转轴7，交流发电机定子8，交流发电机转子9，端盖10，励磁机定子11，励磁机转子12，旋转整流器13，一个轴承14，直流绕组15，16、17、18，整流器19-1、19-2、19-3、19-4，直流输出20-1、20-2，交流发电机定子绕组21，4极电枢绕组22，8极电枢绕组24，直流自动电压调节器25，交流自动电压调节器26，直流压降补偿线路27，交流压降补偿线路28，旋转整流器29-1、29-2，直流用辅助绕组30，交流用辅助绕组31。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明：
如附图所示，一种双12脉波双流无刷发电机，主要包括机座4、直流发电机定子5、直流发电机转子6、转轴7、交流发电机定子8、交流发电机转子9、端盖10、励磁机定子11、励磁机转子12、一个轴承14、整流器、旋转整流器13和控制系统，其特征在于所述机座4内的转轴7上由前至后依次固定安装有直流发电机转子6、交流发电机转子9、一个轴承14和励磁机转子12，所述励磁机转子12上设有旋转整流器13，通过直流发电机转子6和交流发电机转子9共用一个转轴7旋转，在电磁结构上相互独立，并能够根据交流和直流需要的频率来分别设置交流转子极数和直流转子极数，所述机座4内壁由前至后依次固定设有直流发电机定子5、交流发电机定子8和励磁机定子11，所述轴承14外圈与端盖固定连接，所述端盖外周与机座固定连接，以使端盖将励磁机和交流发电机间隔，
所述直流发电机定子5与直流发电机转子6相套接，所述直流发电机定子5上圆周阵列嵌有四组且每两组相位互差30°的直流绕组15、16、17、18，四组直流绕组15、16、17、18输出后分别经外接的整流器19-1、19-2、19-3、19-4整流形成两组直流输出20-1、20-2，所述两组直流输出20-1、20-2每1组均为12脉波直流输出。
所述交流发电机定子8与交流发电机转子9相套接，所述交流发电机定子8上嵌有三套交流发电机定子绕组21，其包括一套三相交流主输出绕组和两套三相交流辅助绕组，所述交流发电机定子绕组输出端与控制系统连接，
所述励磁机定子11与励磁机转子12相套接，所述励磁机定子11和励磁机转子12均采用倍极式结构，所述励磁机定子11铁芯上嵌有相互独立的4极激磁绕组和8极激磁绕组，所述励磁机转子12上嵌入相互独立的4极电枢绕组22和8极电枢绕组24，所述4极电枢绕组22和8极电枢绕组24互不干扰，所述4极电枢绕组和8极电枢绕组分别经旋转整流器29-1、29-2与直流发电机转子磁场和交流发电机转子磁场连接， 通过一个励磁机实现两个励磁机的功能， 大大缩短了电机的长度，而且交流输出和直流输出分别经控制系统控制，使得交流主输出和直流主输出互不干扰，实现了一台电机的交流输出和直流输出同时工作的作用。
本发明所述直流绕组嵌于直流定子槽中，每个定子槽中有1根零线和1根火线引出线，共有24根线，12种标号，每组标号的绕组共2组并联输出，最后共4组输出，其包括第一组（1U1、1V1、1W1）、第二组（1U2、1V2、1W2）第三组（2U1、2V1、2W1）和第四组（2U2、2V2、2W2），所述第一组（1U1、1V1、1W1）和第二组（1U2、1V2、1W2）相位互差30°，所述第三组（2U1、2V1、2W1）和第四组（2U2、2V2、2W2）相位互差30°。
本发明所述直流绕组嵌线采用单槽4层绕组嵌线结构，每套绕组的4根导线均分布于定子的4个槽的不同的1、2、3、4层，以使4组绕组的互感和自感均衡，保证输出电压幅值一致。
本发明所述控制系统包括直流自动电压调节器25、交流自动电压调节器26、直流压降补偿线路27和交流压降补偿线路28，
所述交流发电机定子绕组21三相输出端中的2相与交流自动电压调节器26直接连接，其余1相通过穿在此相上的电流互感器经交流压降补偿线路28与交流自动电压调节器26相连接。所述双12脉波直流输出与直流自动电压调节器25直接连接，在整流器的前端交流侧，套在交流侧一相上的电流互感器的输出经直流压降补偿线路27与直流自动电压调节器25相连接。所述励磁机定子的4极励磁绕组22与直流自动电压调节器相连接，所述励磁机定子的8极励磁绕组23与交流自动电压调节器相连接。
通过直流自动电压调节器、交流自动电压调节器、直流压降补偿线路和交流压降补偿线路自动调节本发明的输出电压，使之达到恒定。
本发明可在所述交流发电机定子21上设有直流用辅助绕组30和交流用辅助绕组31，所述直流用辅助绕组30与直流自动电压调节器25相连接，所述交流用辅助绕组31与交流自动电压调节器26相连接，以使交流自动电压调节器26从交流发电机定子21的直流用辅助绕组30和交流用辅助绕组31上取得励磁电源，反馈信号分别来自交流发电机和直流发电机的输出端。
本发明可在所述机座4内转轴7输出端安装有风扇3，以使发电机正常工作时，冷却风由发电机的后端进入依次经过励磁机定子11、交流发电机定子8、直流发电机定子5后经风扇3从过渡节1的出风口排出，以达到冷却的作用。
本发明可在所述机座4前端安装有过渡节1，所述过渡节1一端通过止口与机座4连接，另一端与拖动机适配的止口和安装孔连接。
本发明可在所述风扇3前端的转轴7上设有叠片式联轴器2，叠片式联轴器2外圆面与拖动机止口内圆面配合，保证发电机转轴旋转中心与拖动机旋转中心基本一致，叠片式联轴器2依靠与转轴上安装平面之间的摩擦力来传递扭矩。
本发明所述旋转整流器可采用三相硅旋转桥式整流器13，所述整流器采用三相全波整流器，以达到在高速旋转过程中抵抗离心力干扰的作用。
当双流无刷发电机由原动机驱动旋转时，依靠交流励磁机定子磁极铁心上磁钢起励，交流励磁机转子上的8极绕组将产生一定的三相对称电势，经三相硅旋转整流器整流成直流后供给交流发电机的转子激磁绕组，从而在交流发电机定子的三相交流主输出绕组和两套三相交流辅助绕组上同时产生电势，该电势供给交流自动电压调节器工作电压，该交流自动电压调节器控制交流励磁机定子8极激磁绕组的磁场大小，从而使交流发电机的定子的三相交流主绕组迅速建立起额定电压；与此同时，另一个供直流发电机励磁的直流自动电压调节器也开始工作，控制交流励磁机4极激磁绕组，使交流励磁机4极电枢绕组产生三相对称电势，经第二个三相硅旋转桥式整流器整流成直流，向直流发电机的转子激磁绕组提供励磁，从而在直流发电机的两组输出端同时输出额定电压。
负载时，交流发电机定子绕组通过交流压降补偿线路反馈信号、直流发电机定子绕组通过直流压降补偿线路反馈信号，发电机输出的实际电压接收到反馈信号并经交流自动电压调节器和直流自动电压调节器处理后控制发电机输出电压达到恒定。
本发明由于采用上述结构，具有结构简单、供电特性灵活、励磁源无干扰、性能稳定、可实现一台电机上的交流电源和直流电源同时供电等优点。
Claims (9)
1.一种双12脉波双流无刷发电机，主要包括机座、直流发电机定子、直流发电机转子、转轴、交流发电机定子、交流发电机转子、端盖、励磁机定子、励磁机转子、轴承、整流器、旋转整流器和控制系统，其特征在于所述机座内的转轴上由驱动端至非驱动端依次固定安装有直流发电机转子、交流发电机转子、轴承和励磁机转子，所述励磁机转子上设有旋转整流器，通过直流发电机转子和交流发电机转子共用一个转轴旋转，在电磁结构上相互独立，所述机座内由驱动端至非驱动端依次固定设有直流发电机定子、交流发电机定子和励磁机定子，所述轴承外圈与端盖固定连接，所述端盖外周与机座固定连接；
所述直流发电机定子与直流发电机转子相套接，所述直流发电机定子上圆周阵列嵌有四组且每两组相位互差30°的直流绕组，四组直流绕组输出后分别经外接的4组桥式整流器整流形成4组6脉波直流输出，所述4组直流输出中互差30°的两输出分别并联后，输出即为双12脉波直流输出，所述双12脉波直流输出的“+”、“-”输出端与控制系统连接；
所述交流发电机定子与交流发电机转子相套接，所述交流发电机定子上嵌有三套交流发电机定子绕组，其包括一套三相交流主输出绕组和两套三相交流辅助绕组，所述交流发电机主输出绕组的输出端与控制系统连接；
所述励磁机定子与励磁机转子相套接，所述励磁机定子和励磁机转子均采用倍极式结构，所述励磁机定子铁芯上嵌有相互独立的4极激磁绕组和8极激磁绕组，所述励磁机转子上嵌入相互独立的4极电枢绕组和8极电枢绕组，所述4极电枢绕组和8极电枢绕组互不干扰，所述4极电枢绕组和8极电枢绕组分别经旋转整流器与直流发电机转子激磁绕组和交流发电机转子激磁绕组连接。
2.根据权利要求1所述的一种双12脉波双流无刷发电机，其特征在于所述直流绕组嵌于直流定子槽中，每个定子槽中有1根零线和1根火线引出线，共有24组线，12种标号，每组标号的绕组共2组并联输出，最后共4组输出，其包括第一组（1U1、1V1、1W1）、第二组（1U2、1V2、1W2）第三组（2U1、2V1、2W1）和第四组（2U2、2V2、2W2），所述第一组（1U1、1V1、1W1）和第二组（1U2、1V2、1W2）相位互差30°，所述第三组（2U1、2V1、2W1）和第四组（2U2、2V2、2W2）相位互差30°。
3.根据权利要求2所述的一种双12脉波双流无刷发电机，其特征在于所述直流绕组嵌线采用单槽4层绕组嵌线结构，每套绕组的4根导线均分布于定子的4个槽的不同的1、2、3、4层。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种双12脉波双流无刷发电机，其特征在于所述控制系统包括直流自动电压调节器、交流自动电压调节器、直流压降补偿线路和交流压降补偿线路，所述交流发电机定子绕组三相输出端中的2相与交流自动电压调节器直接连接，其余1相通过穿在此相上的电流互感器经交流压降补偿线路与交流自动电压调节器相连接，所述双12脉波直流输出与直流自动电压调节器直接连接，在整流器的前端交流侧，经套在交流侧一相上的电流互感器的输出经直流压降补偿线路与直流自动电压调节器相连接，所述励磁机定子的4极励磁绕组与直流自动电压调节器相连接，所述励磁机定子的8极励磁绕组与交流自动电压调节器相连接。
5.根据权利要求4所述的一种双12脉波双流无刷发电机，其特征在于所述交流发电机定子上设有直流用辅助绕组和交流用辅助绕组，所述直流用辅助绕组与直流自动电压调节器相连接，所述交流用辅助绕组与交流自动电压调节器相连接。
6.根据权利要求5所述的一种双12脉波双流无刷发电机，其特征在于所述机座内转轴输出端安装有风扇。
7.根据权利要求5或6所述的一种双12脉波双流无刷发电机，其特征在于所述机座前端安装有过渡节，所述过渡节一端通过止口与机座连接，另一端与拖动机适配的止口和安装孔连接。
8.根据权利要求7所述的一种双12脉波双流无刷发电机，其特征在于所述风扇前端的转轴上设有叠片式联轴器，叠片式联轴器外圆面与拖动机止口内圆面配合。
9.根据权利要求4所述的一种双12脉波双流无刷发电机，其特征在于所述旋转整流器采用三相硅旋转桥式整流器，所述整流器采用三相全波整流器。
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