CN203827145U - 一种单三相通用的小型凸极式自励恒压同步发电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种单三相通用的小型凸极式自励恒压同步发电机，包括隐极式定子和嵌有励磁绕组的凸极式转子，所述转子为凸极式磁极结构，其上绕有励磁绕组，所述定子铁芯上嵌有主绕组、副绕组和直流绕组，所述主绕组有3组，分别组成A相、B相和C相绕组，所述A相绕组占用的槽比B相和C相多，所述A相绕组的导线比B相和C相的导线粗。该发电机在比普通三相发电机成本增加不多的前提下，既可以单相运行输出额定功率也可以三相运行输出额定功率，通过单三相转换开关转换，实现了一机二用，极大的方便了用户对电源的选择，体积小、重量轻、易于携带，将基波副绕组设计成独槽避免与相绕组共槽，输出功率稳定，单三相混用能力优于普通的三相发电机。
Description
技术领域
本实用新型涉及发电机领域，具体涉及一种既可用作单相发电机也可用作三相发电机的小型凸极式自励恒压同步发电机。
背景技术
电磁式同步发电机在作为移动电站用的小型发电机商品中目前仍然是主流产品，分为单相发电机和三相发电机两大类。普通的单相发电机只能用作单相电源；普通的三相发电机主要用作三相电源，也可在其中一相上并联一个单相插座用来单相输出，但其输出功率为发电机额定功率的1/3，因此基本上不大能够单、三相同时使用，即实际混用能力是很差的。
对于某些用户以及一些野外作业人员来说，希望只用一台发电机就既能提供单相电源，又能提供三相电源，必要时还能单、三相同时提供较大的功率，亦即具有混合输出能力，从而带来极大的方便。以前也有人曾研制过单、三相两用的发电机，是一个定子内安置单相和三相两套绕组的方案，可以满足使用要求。但是这种方案不但耗料多，成本高，而且体积大，重量重，比较笨重，携带移动很不方便，从而不能得到很好的推广使用。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种单三相通用的小型凸极式自励恒压同步发电机，体积小、成本低能实现单三相通用。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：一种单三相通用的小型凸极式自励恒压同步发电机，包括隐极式定子和嵌有励磁绕组的凸极式转子，所述转子为凸极式磁极结构，其上绕有励磁绕组，所述定子铁芯上嵌有主绕组、副绕组和直流绕组，所述主绕组有3组，分别组成A相、B相和C相绕组，所述A相绕组占用的槽比B相和C相多，所述A相绕组的导线比B相和C相的导线粗。
进一步的，所述副绕组设置在单独的槽内，并且与A相绕组相差为90°电角度。
进一步的，所述A相绕组的有效匝数与B、C相的有效匝数相同。
进一步的，所述定子的槽数为30槽、36槽或者48槽。
进一步的，所述副绕组为基波副绕组。
进一步的，所述发电机输出连接有单、三相转换开关。
进一步的，所述发电机为2极或者是多极。
本实用新型的有益效果是：这种新型发电机在比普通三相发电机成本增加不多的前提下，既可以单相运行输出额定功率也可以三相运行输出额定功率，通过单三相转换开关转换，实现了一机二用，极大的方便了用户对电源的选择，而且体积小、重量轻、易于携带；将基波副绕组设计成独槽避免与相绕组共槽，输出功率稳定，单三相混用能力优于普通的三相发电机。
附图说明
图1是现有36槽三相发电机定子绕组的结构图；
图2是现有36槽三相发电机定子绕组的展开图；
图3是本实用新型30槽发电机定子绕组的结构图；
图4是本实用新型30槽发电机定子绕组的展开图；
图5是本实用新型36槽发电机定子绕组的结构图；
图6是本实用新型36槽发电机定子绕组的展开图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
单三相通用同步发电机，包括嵌有几套绕组的隐极式定子和嵌有励磁绕组的凸极式转子。所述的定子，其铁芯与通常的三相发电机相同，但其绕组结构却与通常的三相发电机所采用的单双层绕组完全不同。定子铁芯上嵌有主绕组、副绕组和直流绕组。主绕组有3组，分别组成A相、B相和C相，其中A相绕组比B相和C相占有更多的槽，使用更粗的导线。发电机的输出通过一个单、三相转换开关，打到单相时仅A相绕组工作，输出单相电能，打到三相时3个绕组同时工作，输出三相电能。自励方式采用基波励磁，安置了一套基波副绕组，从而能兼顾单相工作和三相工作。所述的转子为通常的凸极式磁极结构，其上绕有励磁绕组。
本发电机中将A相绕组特殊设计，既用作为单相发电机时的输出绕组，又用作为三相发电机时的3个绕组之一。具体设计时，兼顾到单相发电机性能，A相绕组要按额定功率设计，从而必须用较粗的导线并占有较多的槽数，同时为了主、副绕组间不相互产生干扰，副绕组轴线必须与主绕组轴线相差90°电角度，并且要有足够的自励功率输出。兼顾到三相发电机的三相电压平衡，必须使A相绕组的有效匝数与B、C相的有效匝数相同，同时，因单、三相使用同一套副绕组，故三相工作时也要有足够的自励功率输出。设计三相绕组时使定子上留出4个空槽，分别放置副绕组和充电用直流绕组，避免了与相绕组共槽（普通三相发电机是共槽的），并实现了副绕组与A相绕组正交。
在图1和图2中示出了现有三相发电机的相应36槽单双层绕组定子的绕组，其中图1绕组结构中未画出副绕组和直流绕组。
需要说明的是，在发电机中一个线圈的2条边是在不同的磁场下，所以电流方向是相反的，A与-A只是表明他们的电流方向相反，他们都表示A相。
图中，A相A与-A、B相B与-B、C相C与-C各2组，各占8槽，并且还与相邻的相绕组各共用2槽，所以各组成4圈。还设有6组三次谐波绕组a和2组直流绕组d，它们都与相绕组共槽。
图3和图5分别示出了本实用新型的单三相通用同步发电机30槽和36槽定子的绕组结构。
图4和图6分别示出了本实用新型的单三相通用同步发电机30槽和36槽定子的绕组展开图。
由图3、4可见，在30槽的定子中，绕组方案为A相A与-A占14槽，取4圈Ⅱ类同心式绕组（大圈共槽），共2组，B相B与-B和C相C与-C各占6槽，均取2圈Ⅱ类同心式绕组，共4组，三个相绕组中心线各相差120°电角度，剩余4个槽，2个槽用作基波自励副绕组a，2个槽用作充电用直流绕组d，均为单圈的集中绕组。图中a为副绕组，d为直流绕组，其中的绕线方式参见图4，图中1-30代表30个槽，A表示A相绕组的绕线方式，B表示B相绕组的绕线方式，C表示C相绕组的绕线方式，a表示副绕组的绕线方式，d表示直线绕组的绕线方式。
由图5、6可见，在36槽的定子中，绕组方案为A相A与-A占16槽，取4圈Ⅰ类同心式绕组（大圈独槽），共2组，B相B与-B和C相C与-C各占8槽，均取2圈Ⅰ类同心式绕组，共4组，三个相绕组中心线各相差120°电角度，剩余4槽，2槽用作基波自励副绕组a，2槽用作充电用直流绕组d，均为单圈的集中绕组。图中a为副绕组，d为直流绕组。其中的绕线方式参见图6，图中1-36代表36个槽，A表示A相绕组的绕线方式，B表示B相绕组的绕线方式，C表示C相绕组的绕线方式，a表示副绕组的绕线方式，d表示直线绕组的绕线方式。
需要说明的是，发电机的定子槽数不止于30槽、36槽，也可以是48槽或其他槽数。
单三相通用同步发电机工作原理如下：当单三相转换开关打到单相档位时，由相绕组A和副绕组a组成单相发电机，输出单相额定功率；当单三相转换开关打到三相档位时，由相绕组A、B、C和副绕组a组成三相发电机，输出三相额定功率。
该单三相通用发电机的单、三相混用能力优于普通的三相发电机。一般来说，为了方便用户，三相发电机通常在三相插座旁安置一个单相插座，由三相绕组的某一个绕组引出，但输出功率为额定功率的1/3。比如普通的5KW三相发电机，每相的额定功率为1.6KW，若三相输出3KW时，单相插座上只允许输出600W，实用意义其实不是很大的。假如用户误操作，认为总输出还不足5KW，在单相插座上连接大于600W负载，在过流保护器不是很灵敏的情况下，将容易引起电机过热。而在本单三相通用发电机中，三相输出时也可以同时输出单相，此单相插座是并联在A相绕组上的。由于A绕组在发电机单相运行时可输出5KW，故在三相运行时可输出的功率富余量较多，不受1/3总功率的限制。当三相不是满载输出时，单相插座可同时输出较大的单相功率，只要总功率不超过发电机的额定功率就没问题。比如5KW单三相发电机，三相插座上输出3KW时，单相插座上可允许输出2KW。
该单三相通用同步发电机也可以不使用单、三相转换开关，直接输出到三相插座，同时从A相上并联输出一只单相插座。但最好不采取这种形式，以免单三相混用时发生过载而引起烧毁。
发电机可以是2极电机，也可以是多极电机。
应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (7)
1.一种单三相通用的小型凸极式自励恒压同步发电机，包括隐极式定子和嵌有励磁绕组的凸极式转子，其特征在于，所述转子为凸极式磁极结构，其上绕有励磁绕组，所述定子铁芯上嵌有主绕组、副绕组和直流绕组，所述主绕组有3组，分别组成A相、B相和C相绕组，所述A相绕组占用的槽比B相和C相多，所述A相绕组的导线比B相和C相的导线粗。
2.根据权利要求1所述的单三相通用的小型凸极式自励恒压同步发电机，其特征在于，所述副绕组设置在单独的槽内，并且与A相绕组相差为90°电角度。
3.根据权利要求1所述的单三相通用的小型凸极式自励恒压同步发电机，其特征在于，所述A相绕组的有效匝数与B、C相的有效匝数相同。
4.根据权利要求1所述的单三相通用的小型凸极式自励恒压同步发电机，其特征在于，所述定子的槽数为30槽、36槽或者48槽。
5.根据权利要求1-2任一项所述的单三相通用的小型凸极式自励恒压同步发电机，其特征在于，所述副绕组为基波副绕组。
6.根据权利要求1-4任一项所述的单三相通用的小型凸极式自励恒压同步发电机，其特征在于，所述发电机输出连接有单、三相转换开关。
7.根据权利要求1-4任一项所述的单三相通用的小型凸极式自励恒压同步发电机，其特征在于，所述发电机为2极或者多极。
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