CN114400854A - 一种同极式四相无刷交流发电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种同极式四相无刷交流发电机，其内部的对应相之间的电枢反应磁场可以相互抵消，从而减少对主磁通的影响，有效保证了输出功率。其包括定子和转子，定子包括两个定子铁心，转子设于定子铁心之间，转子通过驱动机构驱动且能够相对于两个定子铁心转动，两个定子铁心外侧分别设有固定连接的端盖，两端盖之间分布有固定连接的励磁支架绕组，两个定子铁心的相向面上分布有径向的定子槽，沿定子槽内均匀分布有四相电枢绕组，四相电枢绕组交叠布置于定子槽内、且相邻的两相电枢绕组之间相差90°电角度，每相电枢绕组的组数与转子凸极的数量相等、且每相电枢绕组每组的跨距与转子每个凸极的宽度相等。

Description

一种同极式四相无刷交流发电机

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，具体为一种同极式四相无刷交流发电机。

背景技术

在同步发电机中，当电枢绕组中有电流通过时，绕组本身产生一个磁场，称为电枢磁场。电枢磁场将使主磁场发生畸变和削弱，产生电枢反应。特别是在同极式发电机中，如中国发明专利CN201710725188.X公布了一种无刷交流发电机及发电技术，由于其转子凸极旋转切割电枢绕组时，电枢绕组中磁通为单向，仅大小变化，非正反向交变，从而使得其各相绕组仅产生直轴电枢反应，而无交轴电枢反应，该直轴电枢反应磁场对于主磁通产生严重削弱和使其产生畸变，因而导致各相输出电压低，输出功率低。

发明内容

针对现有的无刷交流发电机在发电过程中，因其各相绕组产生了电枢反应，各相电枢反应磁场对于主磁通产生严重削弱和使其产生畸变，因而导致输出电压低，功率低的问题，本发明提供了一种同极式四相无刷交流发电机，其内部的对应相之间的电枢反应磁场可以相互抵消，从而减少对主磁通的影响，有效保证了输出功率。

其技术方案是这样的：一种同极式四相无刷交流发电机，其包括定子和转子，所述定子包括两个定子铁心，所述转子设于所述定子铁心之间，所述转子通过驱动机构驱动且能够相对于两个所述定子铁心转动，两个所述定子铁心外侧分别设有固定连接的端盖，两所述端盖之间分布有固定连接的励磁支架绕组，其特征在于：两个所述定子铁心的相向面上分布有径向的定子槽，沿所述定子槽内均匀分布有四相电枢绕组，四相所述电枢绕组交叠布置于所述定子槽内、且相邻的两相电枢绕组之间相差90°电角度，每相所述电枢绕组的组数与所述转子凸极的数量相等、且每相所述电枢绕组每组的跨距与所述转子每个凸极的宽度相等。

其进一步特征在于：所述四相电枢绕组包括第一至第四相电枢绕组，所述第一至第四相电枢绕组交叠布置、且交叠的距离为每相每组电枢绕组的跨距距离的一半；

所述定子铁心的定子槽的槽数等于所述转子的凸极数量的4n倍，其中n为自然数；

所述转子的每个凸极宽度与其空隙的宽度相等并等于每相每组电枢绕组的线圈宽度；

每个所述电子铁心内部的每相电枢绕组的每组线圈之间通过串联或并联连接，两个所述电子铁心内的相对应的两相所述电枢绕组之间通过串联或并联连接；

所述励磁支架绕组的数量等于所述转子凸极的数量、且与所述转子凸极的径向分布角度相同；

所述励磁支架绕组串联连接，所述励磁支架绕组与外部直流电连接、使得所述励磁支架绕组的两端分别为N极和S极。

采用了上述结构后，通过四相电枢绕组分别均匀交叠布置于两个定子铁心的定子槽内部、且两两电枢绕组之间相差90°电角度，同时每相电枢绕组的组数与转子凸极的数量相等、且每相每组电枢绕组的跨距与转子每个凸极的宽度相等，由于四相电枢绕组采用上述布置方式，则使得第一相与第三相位置处的电枢绕组相差180°电角度，第二相与第四相位置处的电枢绕组相差180°电角度，从而其两两产生的电枢电流相反，产生的电枢反应磁通也相反，相互抵消，消除了对于主磁通的削弱或畸变反应，有效的保证了输出功率。

附图说明

图1为本发明的整体结构图；

图2为本发明的整体结构的爆炸图；

图3为本发明的单个定子铁心的四相电枢绕组分布图；

图中：1、转子；2、定子铁心；21、定子槽；3、端盖；4、励磁支架绕组；5、电枢绕组；51、第一相电枢绕组；52、第二相电枢绕组；53、第三相电枢绕组；54、第四相电枢绕组。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种同极式四相无刷交流发电机，包括定子和转子1，定子包括两个定子铁心2，转子1设于两个定子铁心2之间，转子1通过驱动机构驱动且能够相对于两个定子铁心2转动，两个定子铁心2的外侧分别设有固定连接的端盖3，两端盖3之间分布有固定连接的励磁支架绕组4，两个定子铁心2的相向面上分布有径向的定子槽21，沿定子槽21内均匀分布有四相电枢绕组5，该四相电枢绕组包括第一至第四相电枢绕组51、52、53、54，第一至第四相电枢绕组51、52、53、54交叠布置、且交叠的距离为每相每组电枢绕组的跨距a长度的一半。相邻的两相电枢绕组之间相差90°电角度，每相电枢绕组的组数与转子1的凸极的数量相等、且每相电枢绕组的跨距a与转子1的凸极的宽度b相等。

进一步的，定子铁心2的定子槽21的槽数等于转子1的凸极数量的4n倍，其中n为自然数。本发明采用的是定子槽21为32槽，若设置为64槽，则可以有效降低槽齿效应。

进一步的，转子1的凸极b的宽度与其空隙的宽度相等并等于每相电枢绕组的跨距a。由于发电机输出功率同转子1的凸极的有效面积相关，由于同极式发电机凸极极性相同，因而转子1的凸极旋转在电枢里产生的磁通变化为单向变化，非交变，故采用转子1的凸极和间隙等宽的设计才能使其有效磁路面积最大。

进一步的，每个定子铁心2内部的每相电枢绕组的每组线圈之间通过串联或并联连接，两个定子铁心2内的相对应的两相电枢绕组之间通过串联或并联连接。

进一步的，励磁支架绕组4包括励磁支架，励磁支架外部缠绕有励磁线圈，励磁支架的两端分别与两侧端盖3的外缘部固定连接，励磁支架绕组的数量等于转子1的凸极的数量、且与转子1的凸极的径向分布角度相同。同时所有的励磁支架绕组串联连接，励磁支架绕组4与外部直流电连接、使得励磁支架绕组4的两端分别为N极和S极。转子1的凸极在旋转时，将引导各个励磁支架绕组的磁通在其单元内变化，而不需要跨到其他区域，减小了磁路长度。

本发明的工作原理如下：

在本发明的同极式发电机中，每个定子铁芯为同极，为S极或N极，同时由于每个定子铁心中布置有四相电枢绕组，且第一相电枢绕组51和第三相电枢绕组53，第二相电枢绕组52和第四相电枢绕组54相差180°电位角，则其两两电枢绕组的电枢电流方向相反，则相应的产生的电枢反应磁通也相反，可以相互抵消，从而可以消除其对于主磁通产生畸变，保证了输出功率；进一步的，由于第一相电枢绕组与第三相电枢绕组无交叠且跨距均匀分布于整个定子铁芯，第二相电枢绕组与第四相电枢绕组无交叠且跨距均匀分布于整个定子铁芯，第一、第二相电枢绕组每组交叠半个绕组跨距，即a/2, 同样第二、第三相，第三、第四相，第四、第一相电枢绕组每组交叠半个绕组跨距，即a/2。又转子1的凸极的宽度b等于每相电枢绕组的跨距a宽度，当转子1的凸极转到正对一相，如第一相电枢绕组时，这时转子1的凸极在另外与此相相差90度电位角的两相（即第二相和第四相电枢绕组）内的凸极宽度相等，且其电枢反应磁通方向相反，使其电枢反应磁通形成回路产生抵消，同时与此相相差180度电位角的一相（即第三相电枢绕组）此时在转子凸极间隙处磁通为最小，进而使得主磁通全部经过此相电枢绕组且没有被其他相电枢反应削弱。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种同极式四相无刷交流发电机，其包括定子和转子，所述定子包括两个定子铁心，所述转子设于所述定子铁心之间，所述转子通过驱动机构驱动且能够相对于两个所述定子铁心转动，两个所述定子铁心外侧分别设有固定连接的端盖，两所述端盖之间分布有固定连接的励磁支架绕组，其特征在于：两个所述定子铁心的相向面上分布有径向的定子槽，沿所述定子槽内均匀分布有四相电枢绕组，四相所述电枢绕组交叠布置于所述定子槽内、且相邻的两相电枢绕组之间相差90°电角度，每相所述电枢绕组的组数与所述转子凸极的数量相等、且每相所述电枢绕组每组的跨距与所述转子每个凸极的宽度相等。

2.根据权利要求1所述的一种同极式四相无刷交流发电机，其特征在于：所述四相电枢绕组包括第一至第四相电枢绕组，所述第一至第四相电枢绕组交叠布置、且交叠的距离为每相每组电枢绕组的跨距距离的一半。

3.根据权利要求2所述的一种同极式四相无刷交流发电机，其特征在于：所述定子铁心的定子槽的槽数等于所述转子的凸极数量的4n倍，其中n为自然数。

4.根据权利要求3所述的一种同极式四相无刷交流发电机，其特征在于：所述转子的每个凸极宽度与其空隙的宽度相等并等于每相每组电枢绕组的线圈宽度。

5.根据权利要求4所述的一种同极式四相无刷交流发电机，其特征在于：每个所述电子铁心内部的每相电枢绕组的每组线圈之间通过串联或并联连接，两个所述电子铁心内的相对应的两相所述电枢绕组之间通过串联或并联连接。

6.根据权利要求5所述的一种同极式四相无刷交流发电机，其特征在于：所述励磁支架绕组的数量等于所述转子凸极的数量、且与所述转子凸极的径向分布角度相同。

7.根据权利要求6所述的一种同极式四相无刷交流发电机，其特征在于：所述励磁支架绕组串联连接，所述励磁支架绕组与外部直流电连接、使得所述励磁支架绕组的两端分别为N极和S极。

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