CN1099155C - 双凸极无刷直流发电机 - Google Patents

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严仰光
孟小利
邓智泉
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Suzhou DSM Green Power Co Ltd
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Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
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Abstract

一种双凸极无刷直流发电机属电机类的直流发电机，它包括定子(1)和无绕组的转子(2)，定子上套装有电枢绕组(3)和励磁绕组(4)，三相电枢绕组产生的交流电通过二极管整流电路输出直流电。本电机结构简单，体积小，重量轻，功率密度大，可靠性好，成本低，具有广阔的应用前景，尤其在航空航天领域中更具有重要意义。

Description

双凸极无刷直流发电机
本发明的双凸极无刷直流发电机属电机类的直流发电机。
目前国内外所使用的直流发电机，无论是民用的，还是航空航天用的，主要有以下几种：第一种是，有刷直流发电机，这种直流发电机是最老的，它必需配置电刷和换向器，其可靠性差，寿命短，制造工艺要求高，成本高，且污染环境，维修也困难；第二种是，旋转整流器式无刷同步发电机，这种发电机虽可靠性好，功率重量比高，但转子结构复杂，且转子上还有二极管，转子故障成为这种电机的主要故障；第三种是，无刷爪极发电机和伦特尔发电机，这两种电机的共同缺点是，有附加气隙，有效磁路长，因而电机功率重量比小，性能差；第四种是，感应子发电机，它的主要缺点是气隙磁通无交变，磁的利用率低，故功率重量比低；第五种是，永磁发电机，其主要缺点是输出电压调节困难和内部短路故障时无法灭磁；第六种是，开关磁阻发电机，这种电机的主要优点是没有电刷，转子上也无绕组，结构简单，可高转速运行，体积小，重量轻，但它必需配置变换器和转子位置传感器才能工作，其可靠性受到限制；第七种是，90年代初美国威斯康星大学Lipo教授等发明的双凸极永磁无刷电机，这种电机无论是作电动机用，还是作发电机用，也都必需配置功率变换器和转子位置检测器，因而其结构仍较复杂，它同样存在永磁电机所特有的那些缺点和不足。
本发明的目的在于提出一种结构简单，重量轻、体积小，功率密度大，可靠性好，成本低的无刷直流发电机。
本发明的双凸极无刷直流发电机，包括定子，转子，转子上无绕组，定子上套有集中电枢绕组和励磁绕组，相对的两个齿上的电枢绕组正向串联构成一相、三相绕组通过二极管整流电路，发出直流电，励磁绕组可装在定子轭部。其基本工作原理是，当励磁绕组通有恒定电流，外加机械力传动转子使其按某一方向旋转时，由于每相电枢绕组所匝链的磁链发生变化，绕组将感应电动势、当绕组与外接负载连接时，则电机发电，向负载输送电能。电枢电流所产生的磁场在前半周为去磁，后半周为增磁，由于磁路饱和的影响，总的电枢反应为去磁反应，当负载或转速变化时，可通过调节励磁绕组的电流大小来维持恒定电压输出。
本发明的双凸极无刷直流发电机，由于转子上不仅无绕组、无换向器，而且无转子位置检测器，发电工作时也不需要功率变换器，只是在定子上设有集中电枢绕组和励磁绕组，其中由于设置了励磁绕组，从而取替了永磁结构，因此本电机的结构是当今最为简单的，制造工艺也是最简单的，因而可靠性好，成本低。又由于本电机转子齿进入或离开定子齿，均产生能量变换，故其功率密度大，与开关磁阻电机相比有成倍的增加，因而在同功率下，体积小，重量轻。所以本发明的电机，不仅在船舶、汽车等民用场合具有广阔的应用前景，尤其作为航空航天和舰艇等领域中的电源电机更具有重要意义。
本发明有如下两个附图：
附图1、双凸极无刷直流发电机的截面结构示意图。
附图2、电枢绕组连接方式示意图。
本发明的双凸极无刷直流发电机的定子(1)与转子(2)均由硅钢片叠压而成，其基本结构为6N/4N齿结构，即定子齿数6N，转子齿数为4N，如3相6/4齿结构，12/8齿结构等多种结构形式，附图1所示的是3相6/4齿结构的截面示意图。定子齿宽为π/6N弧度，上式中的N为正整数1、2、3、4......等。转子上无绕组，定子齿上套装集中电枢绕组(3)，励磁绕组(4)可装在定子轭部，亦可套装在定子齿上。励磁绕组的数量为定子的齿数被6除，如定子齿数为6时，设置一个励磁绕组，当定子齿数为12时，设置二个励磁绕组，其它以此类推。定子电枢绕组的连接方式如附图2所示，即定子相对的两个齿上的电枢绕组正向串联构成一相，组成A-X，B-Y和C-Z的三相绕组，三相绕组再通过二极管整流电路发出恒定的直流电。本发明的电机还可通过定子齿上电枢线圈的不同连接方式，可构成单个发电机，也可构成两个或多个发电机。

Claims (1)

1、一种双凸极无刷直流发电机包括定子(1)和无绕组的转子(2)，定子齿上套装有集中电枢绕组(3)，相对的两个齿上的电枢绕组正向串联构成一相，三相绕组由二极管组成整流电路，其特征在于在定子轭部或在定子齿上装有励磁绕组(4)。
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Assignee: Nanjing Da Ling Amperex Technology Limited

Assignor: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics

Contract record no.: 2012320000005

Denomination of invention: Mixed excitation dual protruding pole brushless DC generator

Granted publication date: 20030115

License type: Exclusive License

Open date: 20000112

Record date: 20120110

EC01 Cancellation of recordation of patent licensing contract

Assignee: Nanjing Da Ling Amperex Technology Limited

Assignor: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics

Contract record no.: 2012320000005

Date of cancellation: 20130426

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20000112

Assignee: DSM GREEN POWER CO., LTD.

Assignor: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics

Contract record no.: 2013320000396

Denomination of invention: Mixed excitation dual protruding pole brushless DC generator

Granted publication date: 20030115

License type: Exclusive License

Record date: 20130427

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TR01 Transfer of patent right

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Patentee before: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics

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