CN200966021Y - 智能控制无刷发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能控制无刷发电机。它包括主发电机和为主发电机励磁的励磁机，所述主发电机的转子与励磁机的转子同轴，在主发电机的转子与励磁机的转子之间同轴安装一个电路转盘，其特征是：励磁机为电磁励磁机，它可通过改变激磁电流来改变励磁磁场的强度，它通过设置启动蓄电池、自动延时切换电路、稳压调压电路和伺服稳压控制电路等，使发电机实现了启动稳压和伺服稳压控制，输出电压精度高，工作可靠，同时，由于采用电磁励磁机，磁力功率高，使它适于做成不同输出功率规格的发电机，适用于汽车、电力、航空发电机。

Description

智能控制无刷发电机

技术领域

本实用新型涉及一种发电机，尤其涉及一种用电磁机激励的无刷发电机。

背景技术

在已有技术中，用电磁机激励的无刷发电机一般的结构都包括一个主发电机和一个励磁机，主发电机的转子与励磁机的转子同轴，励磁机的定子一般采用永磁结构，如中国专利03237461，当机械拖动转子轴转动时，励磁机的转子与主发电机转子同轴转动，励磁机的转子切割磁励线，使转子绕组中产生出交流感应电流，通过整流后送给主发电机转子绕组，使主发电机的转子产生电磁场，旋转的电磁场与定子绕组作用，使绕组中感生出电流输出。对发电机的基本要求包括三点，一是不管负载怎样变化它都应输出稳定的电压；二是发电机结构应能适应不同输出功率的规格，以适应不同用户的要求；三是启动时的输出电压要稳定。上述专利在这三点上做得不够好，首先该专利励磁机中的定子结构采用了永磁铁和电磁铁结构的组合，并以永磁铁为主，因永磁铁材料密度的限制，其剩磁量远不及电磁铁的磁力功率，而且也不具备调节磁场强弱的功能，虽然该专利说它可以用铁心调整转子三相绕组切割磁力的强弱，但实际上是不容易实现的，因此，该种结构要想做成不同功率规格的发电机比较困难，特别是大功率发电机，同时，用铁心调整转子三相绕组切割磁力的强弱来达到稳压控制，也是难实现的，故它用恒压变压器进行稳压，其稳压精度难以提高。再者，永磁磁极和电磁磁极混用，还极易产生消磁，使发电机不能正常工作。该专利在发电机启动时，即机械拖动转子轴转动开始到转子转速稳定这一过程中，没有任何措施保证输出电压的稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对已有技术的缺点，提供一种适应不同输出功率规格、稳压精度高和具有启动稳压控制的智能控制无刷发电机。

为实现上述目的，本实用新型的解决方案如下：

它包括主发电机和为主发电机励磁的励磁机，所述主发电机的转子与励磁机的转子)同轴，在主发电机的转子与励磁机的转子之间同轴安装一个电路转盘，在电路转盘中至少包括对励磁机转子绕组输出的感应电流进行整流的二极管整流器，所述的励磁机转子绕组通过电路转盘上的电路与主发电机转子绕组相接，其特殊之处是：所述励磁机的定子为电磁磁极结构；增设一个蓄电池和一个自动延时切换电路，所述蓄电池的供电输出端通过自动延时切换电路与励磁机的定子绕组相接；增设一个交变直电源电路、稳压调压电路、稳压伺服控制电路，所述的交变直电源电路的输入端与对主发电机输出端相接，并对主发电机输出的交流电压进行直流变换，该交变直电源电路的输出端通过稳压调压电路和自动延时切换电路与励磁机的定子绕组相接；在所述的交变直电源电路中还接有主发电机输出电压的取样电路，该取样电路的输出端与稳压伺服控制电路的输入端相接，所述的稳压伺服控制电路的输出端与伺服电机相接，伺服电机的输出轴与稳压调压电路中的机械调节旋扭轴联。

本实用新型进一步的改进方案是：

在所述的电路转盘上还设有滤波器和电压取样励磁控制开关。

在所述蓄电池的电源输出端设有一个电压取样自动充电控制电路。

在所述的自动延时切换电路中设有启动指示器和正常工作指示器。

本实用新型与已有技术相比具有以下特点：

一、本实用新型励磁机的定子采用了电磁磁极结构，通过改变电磁磁极的激磁电流，即可改变定子磁场的强度，而且调节范围很宽，这样，本发电机的规格可以从100瓦做到100万千瓦，适用于不同输出功率规格的发电机，如汽车发电机、电力发电机和航空发电机等，这是现有永磁励磁机难以做到的。

二、由于励磁机采用电磁励磁机，所以，实现了反馈伺服稳压控制，使发电机输出电压精度高，工作可靠，同时还免除了使用现有恒压变压器，使本发电机的体积大大减小，并实现了并网发电无故障运行。

三、本发电机通过设置蓄电池启动、延时自动切换和在电路转盘上设置电压取样励磁开关，控制了发电机启动时的励磁电压输出，只有当励磁电压达到额定值时，才对主发电机励磁，从而使发电机在启动阶段就具有稳定的电压输出，因此，本发明从启动到正常工作均可并网运行，这是已有技术所不具备的。

附图说明

图1、本实用新型的整体结构原理示意图。

图2、本实用新型的稳压控制电路原理图。

图3、电路转盘上的电路原理图。

具体实施方式

参见图1，本发电机包括主发电机1和励磁机2，所述主发电机1的转子1-1与励磁机2的转子2-1同轴，转子由机械拖动其转动，在主发电机的转子1-1与励磁机的转子2-1之间同轴安装一个电路转盘3，转盘3上装有整流、滤波、电压取样励磁开关电路4，所述励磁机转子的磁极绕组L’与电路转盘3上的电路4输入端相接，电路4的输出端与主发电机转子磁极绕组L相接，主发电机定子磁极绕组L1、L2为单相绕组，实际中采用三相磁极绕组；所述励磁机2的定子为电磁磁极结构，它的一对磁极绕组L1’、L2’串联后与延时自动切换电路5相接；本发电机还设有交变直电源电路6，该交变直电源电路6对主发电机1输出端的三相交流电进行变压、整流、滤波，在交变直电源电路6的输出端接有一个稳压调压电路7，交变直电源电路6输出的电压通过稳压调压电路7和自动延时切换电路5为定子绕组L1’、L2’提供励磁电流和为其它控制电路供电，其中稳压调压电路7可调节励磁电流的大小，从而达到改变主发电机输出电压的目的；在本发电机中还设有一个蓄电池8，该蓄电池在本发电机启动(拖动转子转动)时为励磁机的定子绕组L1’、L2’提供励磁电流，当启动平稳后，由延自动切换电路5将蓄电池自动切换为交变直电源电路6；在交变直电源电路6中还接有一个电压取样电路9-1，它对主发电机的输出电压进行取样，该取样电路的输出端与稳压伺服控制电路9的控制端相接，伺服控制电路9根据取样电压来控制伺服电机M正转或反转，从而对稳压调压电路7的输出电压进行反馈调节，用它来改变励磁电流的大小，最终使主发电机的输出电压稳定在额定值上。在电路转盘3上除了整流器外还设有滤波器和电压取样励磁控制开关，它将励磁机转子上产生的励磁电流进行整流和滤波后，然后待励磁电压达到设定值时才接通开关而向主发电机励磁。

参图1、2，所述的交变直电源电路6由三相变压器6-1、全波整流器及电容滤波器6-2构成；所述的延时自动切换电路5包括一个由阻容延时器W1、C1、开关电路T1、T1’和三触点继电器J1连接构成的延时控制器5-1；在交变直电源电路6-1、6-2的输出端接有一个电压取样继电器控制支路5-3，其中继电器J2也是三触点继电器，由J1和J2的六个触点逻辑连接构成电源切换、启动指示和正常工作指示电路5-2；所述的励磁机定子绕组L1’、L2’串联后接入励磁电源切换电路5-2中；所述的稳压调压电路7主要由三极管T2、T2’、稳压二极管D4和调压器W2连接构成，在它的输出端还接保险S和滤波电容C2，它的输出端一方面与电源切换电路5-2相接，另一方面与蓄电池充电电路8-1相接，该充电电路8-1由接在蓄电池8输出端的电压取样支路W4、C4、开关电路T4、T4’和继电器J4连接构成，其中继电器J4的两个触点控制蓄电池的充电和充电指示灯D3。所述的稳压伺服控制电路9由接在交变直电源电路输出端的取样电路9-1、开关电路T3、T3’、继电器J3连接构成，继电器J3的两个触点用于控制伺服电机M的正转或反转，伺服电机M的转轴与稳压调压电路7中调压器W2的机械调节轴轴联。

参见图1、3，电路转盘上安装的电路4由全波桥式整流器4-1、滤波电容器4-2、电压取样支路W5、C5和开关电路T5、T5’及继电器J5连接构成，由继电器J5的触点控制主发电机转子绕组L的磁励。

本发电机的工作过程是：参见图2，在启动转子轴转动的同时，按下启动开关K，蓄电池8为延时控制器5-1供电，通过电位器W1开始向电容C1充电，同时开关电路T1、T1’导通，继电器J1吸合，即其三个触点a、b、c打向图中位置的反方向(图示中给出的触点状态为非激磁的原始状态)，这时，蓄电池正极通过J1的触点a加到励磁机定子绕组L1’、L2’上，使蓄电池为L1’、L2’供电，则励磁机的定子产生电磁场，这时，由于转子转动，其转子绕组L’切割磁力线，使转子绕组L’中产生感生电流送到电路转盘上的电路中；参见图3，励磁机转子绕组L’中的感生电流通过整流、滤波变成直流电压加到电压取样支路W5、C5上，当该电压取样支路两端的电压达到所设定的电压时，也就是说，励磁电流达到设定值时，开关电路T5、T5’导通，则继电器J5动作，其触点接通主发电机转子绕组L，使主发电机转子绕组L中带电，并产生电磁场，由于转子转动，主发电机的定子绕组切割转子磁力线，使定子绕组中产生电流而输出发电功率，其中在电路转盘的电路中加入电压取样支路和开关电路可避免启动时欠压而引起的输出电压不稳。再参见图2，当发电机的启动平稳(如5分种)后，延时控制器5-1中电容C1充电饱和，则开关电路T1、T1’截止，继电器J1释放，其三个触点处于图示的状态，这时，启动指示灯D2熄灭，同时断开蓄电池8与L1’、L2’的连接，与此同时，由于主发电机已正常发电，故交变直电源电路6-1、6-2输出的电压达到额定值，电压取样继电器控制支路5-3中继电器J2吸合，其三个触点a、b、c打向图中所示的反方向，则交变直电源电路6-1、6-2输出的电压通过稳压调压电路7和J2、J1的a触点向L1’、L2’供电，同时，正常工作指示灯D1亮、蜂鸣器Q发出鸣叫。当负载变化时，主发电机的输出端电压会发生变化，这时，稳压伺服控制电路9中电压取样支路9-1两端的电压会跟随变化，当电压高出额定值时，开关电路T3、T3’导通，J3吸合，伺服电机反转，下调调压器W2，使励磁供电电压降低，则L1’、L2’中的磁励电流降低，使主发电机转子的电磁场减弱，最终使主发电机输出功率降低；当电压低于额定值时，开关电路T3、T3’截止，J3释放，伺服电机正转，上调调压器W2，最终使主发电机输出功率升高，从而保证了负载变化时主发电机输出电压的稳定。在发电机工作期间，蓄电池的输出端始终加在蓄电池充电电路8-1上，当蓄电池的输出端电压降低时，J4吸合，则稳压调压电路7通过J4的a触点向蓄电池充电，同时，充电指示灯D3亮，当蓄电池充电充满后，J4释放，断开充电支路。

Claims (8)

1、一种智能控制无刷发电机，它包括主发电机(1)和为主发电机励磁的励磁机(2)，所述主发电机的转子(1-1)与励磁机的转子(2-1)同轴，在主发电机的转子(1-1)与励磁机的转子(2-1)之间同轴安装一个电路转盘(3)，在电路转盘(3)中至少包括对励磁机转子绕组输出的感应电流进行整流的二极管整流器(4-1)，所述的励磁机转子绕组(L’)通过电路转盘上的电路与主发电机转子绕组(L)相接，其特征是：

1.1、所述励磁机(2)的定子为电磁磁极结构；

1.2、增设一个蓄电池(8)和一个自动延时切换电路(5)，所述蓄电池(8)的供电输出端通过自动延时切换电路(5)与励磁机(2)的定子绕组(L1’、L2’)相接；

1.3、增设一个交变直电源电路(6)、稳压调压电路(7)、稳压伺服控制电路(9)，所述的交变直电源电路(6)的输入端与对主发电机(1)输出端相接，并对主发电机输出的交流电压进行直流变换，该交变直电源电路(6)的输出端通过稳压调压电路(7)和自动延时切换电路(5)与励磁机(2)的定子绕组(L1’、L2’)相接；

1.4、在所述的交变直电源电路(6)中还接有主发电机输出电压的取样电路(9-1)，该取样电路的输出端与稳压伺服控制电路(9)的输入端相接，所述的稳压伺服控制电路(9)的输出端与伺服电机(M)相接，伺服电机的输出轴与稳压调压电路(7)中的机械调节旋扭轴联。

2、根据权利要求1所述的智能控制无刷发电机，其特征是：在所述的电路转盘(3)上还设有滤波器(4-2)和电压取样励磁控制开关(4-3)。

3、根据权利要求1或2所述的智能控制无刷发电机，其特征是：在所述蓄电池(8)的电源输出端设有一个电压取样自动充电控制电路(8-1)。

4、根据权利要求1或2所述的智能控制无刷发电机，其特征是：在所述的自动延时切换电路中设有启动指示器(D2)和正常工作指示器(D1、Q)。

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