CN114244019B - 一种发动机驱动发电电焊两用机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发动机驱动发电电焊两用机，属于发电机技术领域。它解决了如何提高发电电焊两用机的功率密度、降低成本、减少体积和重量。本发动机驱动发电电焊两用机，发电机包括设置在转子上的转子绕组和设置在定子上的主绕组与电焊绕组，励磁电机通过励磁电机整流电路与转子绕组连接，电焊绕组通过整流电路与电焊输出接口插座连接，主绕组和电焊绕组中的一对反相绕组串联形成串联输出端，串联输出端与交流电接口插座连接，主绕组和交流电接口插座之间连接有调节发电电压和焊接电压的控制开关。本方案中能够实现发电电焊一体的功能，同时主绕组线圈数量节约40％，从而能够减小定子的体积，增大电机的容量，降低成本、减少体积和重量。

Description

一种发动机驱动发电电焊两用机

技术领域

本发明属于发电机技术领域，特别涉及一种发动机驱动发电电焊两用机。

背景技术

发电电焊两用机是一种以汽油机或柴油机为动力旋转发电，通过整流模块提供电焊用直流电，又叫发电电焊两用机，主要作为电焊机用，同时也可以作为发电机提供电源。

现有技术中，发电电焊两用机内置有主绕组和电焊绕组，电焊绕组为三相绕组，主绕组作为发电使用，电焊绕组经整流后做电焊使用，此类发电电焊两用机不足之处在于：电焊绕组因相数少，经整流后输出直流电源波形不平稳，使电源的工作时波动大，不稳定，电机效率低，导致焊接的质量差。

如中国专利号(201020518626.9)公开了一种六边形六相全波整流桥组发电电焊两用机，控制箱设置于机器的顶部，设有旋转电流调节旋纽，整流桥组用螺栓固定在电机定子机座内腔，定子总成安装固定于机体的内部，风叶旋拧固定于转子总成位于定子总成的一端，转子总成的一端伸入到机体的内部与定子总成固定，另一端与后端盖固定，转子总成穿过前端盖连接皮带轮，通过皮带轮，原动机的机械旋转带动该发电电焊两用机发电，输出交流电可用于电动工具或照明使用，输出直流电用于电焊。

上述发电电焊两用机中定子总成上设有电焊绕组和发电绕组，但电焊绕组和主绕组的绕组相互独立，使得定子总成中的绕组线圈数量较多，从而增大了定子的体积，增加了硅钢片和铜的使用量，增加了成本，增大了体积和重量。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述问题，提供了一种发动机驱动发电电焊两用机，本发明所要解决的技术问题是：如何提高发电电焊两用机的功率密度、降低成本、减少体积和重量。

本发明通过下列技术方案来实现：一种发动机驱动发电电焊两用机,包括发电机、用于驱动发电机发电的发动机和与发动机连接的励磁电机，所述发电机包括设置在转子上的转子绕组和设置在定子上用于输出发电电流的主绕组与用于输出焊接电流的电焊绕组，所述励磁电机通过励磁电机整流电路与所述的转子绕组连接，所述电焊绕组通过整流电路与电焊输出接口插座连接，其特征在于，所述的电焊绕组为六相星型绕组，所述的主绕组和电焊绕组中的一对反相绕组串联形成串联输出端，所述串联输出端与交流电接口插座连接，所述的主绕组和交流电接口插座之间连接有调节发电电压和焊接电压的控制开关。

本发明中，发动机带动励磁电机转动，励磁电机发电传输到发电机转子的绕组上，发电机转子的绕组通电后产生磁场，又因发动机带动发电机转子转动，发电机定子上的电焊绕组和主绕组切割转子磁场产生电压，主绕组和电焊绕组中的一对反相绕组串联形成的串联输出端共同输出交流电，反相绕组在这里指的是一对绕组嵌在定子的槽中相位相反以及该对绕组的尾端与尾端相连，通过上述电路结构使交流电接口插座正常输出电压，并且能使主绕组线圈数量节约40％，从而能够减小电机的体积，减少硅钢片和铜的使用量，降低成本，减少重量；使发电机相比现有技术中电焊绕组和主绕组分开设置时，发电功率提高60％，提高了发电电焊两用机的功率密度；发电电焊两用机的功率密度是指发电电焊两用机单位质量所折合的输出功率(单位为kw/kg)，是考核一台发电电焊两用机设计好后先进性和经济性的重要指标，本方案能够在减小发电电焊两用机体积的同时，提高本发电机的发电功率，使得本发电机的功率密度大大的增加。同时利用控制开关调整交流电接口插座的输出电压，解决因发电机切换到电焊工作状态时，转子转速增加使得交流电接口插座的输出电压的增大的问题，保证了输出电压的一致性。

在上述的发动机驱动发电电焊两用机中，所述主绕组包括第一绕组和第二绕组，第一绕组连接到第二绕组形成串联，并且在第一绕组上设有第一抽头和在第二绕组上设有第二抽头，所述的控制开关包括能够进行双掷切换的电压切换开关，所述的第一抽头与第二抽头分别与电压切换开关连接。切换开关用于调节主绕组的线圈数，从而调节交流电接口插座的输出电压。

在上述的发动机驱动发电电焊两用机中，所述整流电路为六相整流电路，所述六相整流电路输出端和电焊输出接口插座之间连接有电抗器。电抗器主要用于减少焊接起弧时产生的短路电流，同时起到滤波作用，使焊接电流平稳；电焊绕组进行六相整流，显著降低整流后直流电流的纹波系数，提高整流焊接质量。

在上述的发动机驱动发电电焊两用机中，所述电机上设有电机端盖和靠近电机端盖的散热座，所述的六相整流电路为设置在所述散热座上的六个整流二极管，所述整流二极管阳极与电焊绕组线圈连接，所述的整流二极管阴极共同与上述的电抗器连接。电机端盖上设有通风孔，整流二极管设置在散热座上，散热座靠近电机端盖有利于整流二极管的散热，防止整流二极管发热过高导致被损环。

在上述的发动机驱动发电电焊两用机中，所述六相星型绕组包括L1相、L2相、L3相、L4相、L5相和L6相，L3相和L6相尾端相连，L6相线圈的首端通过过流保护器与交流电接口插座连接，并且该首端通过导线与所述六相整流电路的一个整流二极管的阳极连接。

在上述的发动机驱动发电电焊两用机中，所述定子上的线槽为24槽、36槽、48槽或72槽，所述主绕组和电焊绕组嵌在定子的线槽内。

在上述的发动机驱动发电电焊两用机中，所述的定子上的线槽为36槽，主绕组使用线槽为6槽、7槽、8槽、9槽、10槽、11槽、12槽、13槽、14槽、15槽、16槽、17槽、24槽、25槽、26槽、27槽、28槽、29槽、30槽、31槽、32槽、33槽、34槽和35槽。

在上述的发动机驱动发电电焊两用机中，电焊绕组的L1相使用线槽为1槽、18槽、35槽、16槽、33槽和14槽，L2相使用线槽为7槽、24槽、5槽、22槽、3槽、20槽，L3相使用线槽为13槽、30槽、11槽、28槽、9槽、26槽，L4相使用线槽为19槽、36槽、17槽、34槽、15槽、32槽，L5相使用线槽为25槽、6槽、23槽、4槽、21槽和2槽，L6相使用线槽为31槽、12槽、29槽、10槽、27槽和8槽，L3相的首端从13槽中引出，L6相的首端从31槽引出，所述主绕组从24槽引出的抽头与L3相的首端连接，所述L6相的首端与过流保护器以及一个整流二极管的阳极连接。

与现有技术相比，本发动机驱动发电电焊两用机具有以下优点：

1、本方案中的发动机驱动发电电焊两用机能够实现发电电焊一体的功能，同时主绕组线圈数量节约40％，从而能够减小定子的体积，增大电机的容量，降低成本、减少体积和重量。

2、本方案中的发动机驱动发电电焊两用机，能够提高电机的功率密度，使主绕组功率相比现有技术中电焊绕组和主绕组分开设置时发电功率提高60％。

3、本方案中的发动机驱动发电电焊两用机采用六相星型绕组，发电机的转子表面损耗显著减少，励磁电机的励磁回路中的交流分量也跟着减少，有利于防止转子温度上升过高和提高发电机效率；发电机端电压波形畸变较小，有利于兼带其它动力负载提高电焊焊接质量；定子中的铁芯和绕组的磁振动将有所减小，有利于延长电机寿命。

附图说明

图1是本发动机驱动发电电焊两用机的电路原理图。

图2是本发动机驱动发电电焊两用机布线图。

图3是本发动机驱动发电电焊两用机的部分结构示意图。

图4是本发动机驱动发电电焊两用机的部分结构分解示意图。

图中，1、六相整流电路；1a、整流二极管；1b、散热座；2、控制开关；3、怠速控制器；4、过流保护器；5、交流电接口插座；6、电焊输出接口插座；7、定子；7a、槽；8、电机端盖；8a、通风孔。

具体实施方式

下面结合附图以实施例的形式对本发明进一步说明。

实施例

如图1所示，电焊绕组为六相绕组,包括L1相，L2相、L3相、L4相、L5相和L6相，L6相绕组的首端经过过流保护器4后与交流电接口插座5连接,该首端还通过导线与六相整流电路1中对应的一个整流二极管阳极连接，怠速控制器3内置感应线圈，L6相首端引出线穿过怠速控制器3，与过流保护器4连接。电焊绕组中的L1相，L2相、L3相、L4相和L5相的首端均与六相整流电路1中对应的一个整流二极管阳极连接，六相整流电路1的共阴极与电抗器L8连接，电焊输出接口插座6的一端与电抗器L8连接，电焊输出接口插座6的另一端和电焊绕组中各相绕组的尾端共连形成的中性点N连接。对于带整流负载的同步发电机，采用这种绕组可使整流系统必然产生的线电流中的高次谐波对发电机的危害显著减小。

采用六相绕组之后可以显著降低电压。这不仅有利于绕组主绝缘的制造，并且由于需要的主绝缘厚度减簿，可以增加槽内导体截面积，从而提高槽的利用率。对于非内冷绕组，由于主绝缘厚度减薄导致散热变得更容易，因此可以提高电流密度，这样就获得既可加粗导体又可提高电流密度的双重好处，从而可以显著提高电机的有效材料利用率。对于非内冷绕组的电机，如电机的几何尺寸保持不变，则由三相电机改为电压较低的六相电机时，电机的容量可以显著提高。改用六相绕组，并保持相电压不变，和三相绕组比较，相电流即槽电流可以降低一半。当槽宽不变时，线棒受到的电磁力便减到只有原来的二分之一。由于六相绕组的电压有所降低。因此槽电流没有减小这么多，但只要电压大于原来电压的一半。槽电流有相当程度的减小。

主绕组L7的一端即从24槽引出的抽头和L3相中的首端连接，主绕组L7的另一端分为第一抽头和第二抽头，第一抽头和第二抽头均和控制开关2连接，控制开关2包括能够进行双掷切换的电压切换开关，控制开关2与交流电接口插座5连接，控制开关2可以控制交流电接口插座5的输出电压可调，电焊绕组中的L6相的其中一个抽头和过流保护器连接后与交流电接口插座5连接，主绕组和电焊绕组中的L3相与L6相绕组串联形成交流电接口插座5，上述电路结构使交流电接口插座5正常输出电源的同时能使主绕组线圈数量节约40％，从而能够减小定子的体积，增大电机的容量。

如图2所示，定子7上有36个槽7a，主绕组使用线槽为6槽、7槽、8槽、9槽、10槽、11槽、12槽、13槽、14槽、15槽、16槽、17槽、24槽、25槽、26槽、27槽、28槽、29槽、30槽、31槽、32槽、33槽、34槽和35槽，电焊绕组的L1相使用线槽为1槽、18槽、35槽、16槽、33槽和14槽，L2相使用线槽为7槽、24槽、5槽、22槽、3槽、20槽，L3相使用线槽为13槽、30槽、11槽、28槽、9槽、26槽，L4相使用线槽为19槽、36槽、17槽、34槽、15槽、32槽，L5相使用线槽为25槽、6槽、23槽、4槽、21槽和2槽，L6相使用线槽为31槽、12槽、29槽、10槽、27槽和8槽，L3相的首端从13槽中引出，L6相的首端从31槽引出，主绕组从24槽引出的抽头与L3相的首端连接，L6相的首端与过流保护器以及一个整流二极管的阳极连接。如图3和图4所示，电机上设有电机端盖8，电机端盖8上设有通风孔8a，发电机组上设有散热座1b，6个整流二极管1a设置在散热座1b上，每个整流二极管1a分别与L1相，L2相、L3相、L4相、L5相的其中一个的首端连接，散热座1b靠近电机端盖8有利于整流二极管1a的散热，防止整流二极管1a发热过高导致损坏。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

尽管本文较多地使用了1、六相整流电路；1a、整流二极管；1b、固定片；2、控制开关；3、怠速控制器；4、过流保护器等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种发动机驱动发电电焊两用机,包括发电机、用于驱动发电机发电的发动机和与发动机连接的励磁电机，所述发电机包括设置在转子上的转子绕组和设置在定子上用于输出发电电流的主绕组与用于输出焊接电流的电焊绕组，所述励磁电机通过励磁电机整流电路与所述的转子绕组连接，所述电焊绕组通过整流电路与电焊输出接口插座连接，其特征在于，所述的电焊绕组为六相星型绕组，所述的主绕组和电焊绕组中的一对反相绕组串联形成串联输出端，所述串联输出端与交流电接口插座连接，所述的主绕组和交流电接口插座之间连接有调节发电电压和焊接电压的控制开关，一对反相绕组的其中一相的首端与交流电接口插座连接，主绕组的一端和一对反相绕组的其中另一相的首端连接，主绕组的另一端和控制开关连接后与交流电接口插座连接。

2.根据权利要求1所述的一种发动机驱动发电电焊两用机，其特征在于，所述主绕组包括第一绕组和第二绕组，第一绕组连接到第二绕组形成串联，并且在第一绕组上设有第一抽头和在第二绕组上设有第二抽头，所述的控制开关包括能够进行双掷切换的电压切换开关，所述的第一抽头与第二抽头分别与电压切换开关连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种发动机驱动发电电焊两用机，其特征在于，所述整流电路为六相整流电路，所述六相整流电路输出端和电焊输出接口插座之间连接有电抗器。

4.根据权利要求3所述的一种发动机驱动发电电焊两用机，其特征在于，所述发电电焊两用机上设有电机端盖和靠近电机端盖的散热座，所述的六相整流电路为设置在所述散热座上的六个整流二极管，所述整流二极管阳极与电焊绕组线圈连接，所述的整流二极管阴极共同与上述的电抗器连接。

5.根据权利要求4所述的一种发动机驱动发电电焊两用机，其特征在于，所述六相星型绕组包括L1相、L2相、L3相、L4相、L5相和L6相，L3相和L6相尾端相连，L6相线圈的首端通过过流保护器与交流电接口插座连接，并且该首端通过导线与所述六相整流电路的一个整流二极管的阳极连接。

6.根据权利要求5所述的一种发动机驱动发电电焊两用机，其特征在于，所述定子上的线槽为的线槽为24槽、36槽、48槽或72槽，所述主绕组和电焊绕组嵌在定子的线槽内。

7.根据权利要求6所述的一种发动机驱动发电电焊两用机，其特征在于，所述的定子上的线槽为36槽，主绕组使用线槽为6槽、7槽、8槽、9槽、10槽、11槽、12槽、13槽、14槽、15槽、16槽、17槽、24槽、25槽、26槽、27槽、28槽、29槽、30槽、31槽、32槽、33槽、34槽和35槽。

8.根据权利要求7所述的一种发动机驱动发电电焊两用机，其特征在于，电焊绕组的L1相使用线槽为1槽、18槽、35槽、16槽、33槽和14槽，L2相使用线槽为7槽、24槽、5槽、22槽、3槽、20槽，L3相使用线槽为13槽、30槽、11槽、28槽、9槽、26槽，L4相使用线槽为19槽、36槽、17槽、34槽、15槽、32槽，L5相使用线槽为25槽、6槽、23槽、4槽、21槽和2槽，L6相使用线槽为31槽、12槽、29槽、10槽、27槽和8槽，L3相的首端从13槽中引出，L6相的首端从31槽引出，所述主绕组从24槽引出的抽头与L3相的首端连接，所述L6相首端与过流保护器以及一个整流二极管的阳极连接。

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