CN1101075C - 外旋节能无刷交流发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种外旋节能无刷发电机，其座体通过轴承和电机轴相连，座体上固定有柱形磁场铁芯，栓形磁场铁芯的中部设有直流励磁绕组，一端部设有由矽钢片组成的定子铁芯，另一端部设有磁场回路铁芯，矽钢片组成的定子铁芯上设有定子电枢绕组，处于定子外面的带缺口的外旋铁芯转子与电机轴相固定。本实用新型的特点是：体积小，功率大，节能，转换效率高，寿命长，耐用，成本较低，适合普及应用。

Description

外旋节能无刷交流发电机

本发明涉及交流发电机技术领域。

目前无刷发电机的励磁绕组，所包围的原磁场铁芯均做为原磁场铁芯和转子两用，其缺点一是结构复杂，不宜加工制造；二是重量大，在发电机突然加速或突然降低转速时必然会加大转子轴与轴承、三角带的扭矩，导致部件易损等故障。耗能低，体积大。以往无刷发电机及有刷发电机的定子槽都是设计在定子内径圆周围，其缺陷是人工布线不方便，工效低，如用机器布线又受定子内径小的限制，再加上汽车用发电机都是低电压、大电流，所以电枢绕组的铜线也较粗，因此机器布线也不方便。此外，已有发电机转换效率较低。有些发电机制造厂为提高发电机的转换效率，有的采用高效导磁材料的，有的采用减小励磁功率的，有的干脆采用永久性磁钢做原磁场，也有采用超导材料的，但是用这些方法都不能从根本上解决提高发电机转换效率的问题。

本发明的目的是提供一种外旋节能无刷交流发电机，包括座体，座体通过轴承和电机轴相连，座体上固定有柱形磁场铁芯，柱形磁场铁芯的中部设有直流励磁绕组，其特征在于磁场铁芯的一端部设有由矽钢片组成的定子铁芯，另一端部设有磁场回路铁芯，在矽铁片组成的定子铁芯上设有定子电框绕组，处于定子的外面的带缺口的外旋铁芯转子与电机轴相固定。

矽钢片组成的定子铁芯电枢内线槽设在柱形磁场铁芯外径的圆周围为最佳。

磁场回路铁芯最好由矽钢片构成，矽钢片上绕有定子电枢绕组以提高其功率。

座体上可设有电极外壳。

座体可上装有桥式整流块，电机轴装有散热风轮。

上述电枢绕组可按一般方法绕制，三相隔3个槽绕制，二相隔2个槽绕制等。

柱形磁场铁芯和磁场回路铁芯可用10-15号低碳钢制成。

外旋节磁能无刷发电机的基本工作原理是：给发电机励磁绕组通一额定值的直流电源后，被励磁绕组所包围的铁芯被磁化，并产生一个一定强度的恒定原磁场，原磁场的N极磁通，穿过第一组定子铁芯外旋导磁体与第二组定子铁芯构成磁回路。因外旋转子导磁体的齿极与定子磁极少一倍，也就是说导磁体只对准定子磁极的一半，所以当外旋转子在运动一个角度时，在转子导磁体对准的定子磁极中，磁通量开始从最大向零变化，没被转子导磁体对准的定子磁极开始从零向最大变化，这样当外旋转子连续向前运动中，导致定子磁极的磁通也连续发生周期性变化，然而在包围定子磁极的绕组中产生了感应电动势，在输出端产生了端电压和端电流。

本发明具有如下显著特点：

1、由于本发明的发电机，励磁绕组所包围的原磁场铁芯是固定不动的，只是取磁回路中的其中一段导磁体来做转子，这样减轻了发电机转子重量，提高了各种物理性能，节能，体积小，效率高。

2、转换效率高。本发明是根据电磁感应定律的特点，即感应电磁场总是阻止原来磁通的变化这一定律，找出了矛盾点，设计了外旋式转子，有效地把发电机电枢绕组产生的反向磁动势消耗在固定不动的原磁场铁芯内部中，用这种创新技术可成倍地减少电枢绕组产生的反向磁动势，对转子势加的反向作用力，因此提高了发电机转换效率，达到了节能目的。用轴向磁回路设计的发电机励磁绕组，原磁场铁芯，定子铁芯均固定在一体上，用外旋转子的导磁体控制改变定子绕组所包围的磁极中磁通量，会在定子磁极上的绕组内产生感应电动势，在绕组输出端产生端电压和端电流。外旋控磁设计，是提高发电机转换效率的创新突破技术。

3、本发电机电枢线槽设计在定子外径，可提高发电机功率。现在所有发电机的电枢线槽均设计在定子铁芯内径的圆周围，而外旋无刷发电机的电枢线槽确设计在定子铁芯外径的圆周围，因此本外发电机与现在其它发电机相比，在体积外径同样大时，用同样的转速工作发电，外旋发电机的发电量输出要比在定子内径布线的发电机输出功率大得多。这是因外旋转子在运转时所经过的环绕路线长。所扫过定子绕组的磁场速度变化快，从而提高了发电机的功率输出。用这样的方法相对而言，等于缩小了发电机体积，降低了制造成本，提高了经济效率。此外，本外旋无刷发电机的定子线槽，设计在定子外径周围，无论是人工布线或机器布线都非常方便，因此即提高了布线工效，也提高了布线合格率。

以下结合附图及实施例对本发明加以详述，但不作为对本发明的限定。

图1是其结构示意图。

图2是磁场回路示意图。

图3是矽钢片绕组槽口示意图。

图4是二相电枢绕组原理示意图。

参见图1，座体1(可向后端盖、前端盖组成)通过轴承3、10和电机轴4相连，座体1上固定有柱形磁场铁芯2，磁场铁芯2中部设有直流励磁绕组6，一端部设有由矽钢片组成的定子铁芯7，另一端的定子铁芯可为回路铁芯端盖，但效果不如用矽钢片式的好。8为定子电枢绕组，外旋铁芯转子9和电机轴4相固定，12为排风叶轮，11为发电机皮带轮。5为整流块，13为外壳，14为外旋铁芯转子缺口，一周共4个，为三相转子。二相为6个缺口。

其他图上的标号同上。

实施例为1000W发电机，与国内外同类产品数据比较见下表。

序号	项目	本产品	日本产品	国内产品	备注
						1234567	磁路结构温升不运转时励磁绕组承受最大短路电流污染物浸入试验转子破坏性试验转换效率	轴向导磁不超过60度允许6小时以上15分钟不怕进油.水.泥.砂.灰.土20000转/分以上75％	径向导磁最低60度允许3小时5分钟不允许进入16000转/分52％	径向导磁高于80度允许2小时以内3分钟不允许进入12000转/分48％	通14伏直流电源破坏性试验电机在工作时本机转子不损坏只要轴承能承受住按千瓦计算

序号	项目	本产品	日本产品	国内产品	备注
						891011121314	电枢绕组易损情况使用寿命体积外观设计售价其它	大不易损坏，不用维修最少9年140×105豪华型400元/台励磁绕组能修复	较小比较易损最多9年140×125普通型700元/台一次性	很小年修1-2次3-5年145×125普通型470元/台一次性	电枢绕组内抗大短路电流小1000瓦1000-1200W其它电机不可

Claims (5)

1、一种外旋节能无刷交流发电机，包括座体(1)，座体(1)通过轴承和电机轴(4)相连，座体(1)上固定有柱形磁场铁芯(2)，柱形磁场铁芯(2)的中部设有直流励磁绕组(6)，其特征在于磁场铁芯(2)的一端部设有由矽钢片组成的定子铁芯(7)上设有定子电框绕组(8)，处于定子的外面的带缺口的外旋铁芯转子(9)与电机轴(4)相固定。

2、根据权利要求1所述的交流发电机，其特征在于矽钢片组成的定子铁芯(7)电枢内线槽设在柱形磁场铁芯(2)外径的圆周围。

3、根据权利要求1所述的交流发电机，其特征在于所述的磁场回路铁芯(2)由矽钢片构成，矽钢片上绕有定子电枢绕组。

4、根据权利要求1所述的交流发电机，其特征在于座体(1)上设有电极外壳(13)。

5、根据权利要求1、2、3或4所述的交流发电机，其特征在于座体(1)上装有桥式整流块，电机轴(4)上装有散热风轮(12)。

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