CN2042254U

CN2042254U - 变极励磁直流发电机

Info

Publication number: CN2042254U
Application number: CN 88207504
Authority: CN
Inventors: 付光永
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-06-21
Filing date: 1988-06-21
Publication date: 1989-08-02

Abstract

一种变极励磁直流发电机涉及一种直流发电机，它包括组合在一起的交流励磁机和直流发电机，其特征在于在原动机拖动下作机械运动的交流励磁机转子绕组产生一定频率的交流电供发电机转子绕组交流励磁用，发电机定子绕组输出直流电。本实用新型由于改变了传统直流发电机的工作原理，因而，在不改变传统电机常规结构的情况下，消除换向器和电刷，进而，提高发电机的工作性能，降低成本。本实用新型适用于广泛的直流电源方面。

Description

本实用新型涉及一种直流发电机，特别是一种变极励磁直流发电机。

现有自励直流发电机工作原理是以电枢旋转切割定子异性主磁极在电枢中感生交流电，借换向器和电刷以实现外电路的直流电和本机励磁以及与电枢绕组中交流电之间相互转换。中国专利CN85103867号公开了一种与现有自励直流发电机工作原理截然不同的圆环自励直流发电机，该装置具有独特之处：一是无换向器，二是改变了传统的直流发电机结构常规。由于该装置没有换向器和电刷，因而提高了直流发电机的工作性能，同时也达到了大幅度降低造价的目的。但是由于该装置改变了传统直流发电机结构常规，其励磁机转子和直流发电机定子铁芯是封闭的圆环，绕线方法是在圆环定子铁芯上由内孔向外径螺旋式绕线，因此绕线慢且不方便，而且该发电机由不同数量圆环定子和转子相间依次排列的，这种结构不利于装配和维修。

本实用新型的目的在于改变现有自励直流发电机和圆环自励直流发电机工作原理，在不改变传统电机常规结构的情况下，消除换向器和电刷，建立变极励磁直流发电机，进而，提高发电机的工作性能，降低成本。

本实用新型的目的是这样实现的：本实用新型包括组合在一起的交流励磁机（2）和直流发电机（1），所述交流励磁机（2）和直流发电机（1）通过一个转轴（3）连结其转子，用机座（13）组成整机，所述交流励磁机（2）定子由定子铁芯（7）与励磁绕组（6）构成，也可采用永磁铁，其特殊之处在于原动机带动下作机械运动的交流励磁机转子的绕组（5）产生一定频率的交流电供发电机转子绕组（10）交流励磁用，发电机的定子绕组（8）输出直流电。

图1是本实用新型的原理图。

图2是本实用新型交流励磁机转子旋转至上半周交流励磁机磁场方向和电流方向的截面图。

图3是本实用新型直流发电机转子旋转至上半周直流发电机磁场方向和电流方向的截面图。

图4是本实用新型交流励磁机转子旋转至下半周交流励磁机磁场方向和电流方向的截面图。

图5是本实用新型直流发电机转子旋转至下半周直流发电机磁场方向和电流方向的截面图。

在图1中，当原动机拖动本实用新型交流励磁机和直流发电机两转子按逆时针方向旋转时，励磁机转子绕组abcd和发电机励磁绕组a’b’c’d’将发生同步旋转，ab边在N极侧，cd边在S极侧，根据右手定则，感生电流方向从a→b→c→d，如图2所示；这时，电流流入发电机励磁绕组a’b’c’d’中产生方向从左向右的磁场，如图3所示；当转子转到下半周相应时刻时，cd边转到N极侧，ab边转到S极侧，因a’b’c’d’与abcd是同步旋转，c’d’边和a’b’边均作相应转动，根据右手定则，abcd中感生电流方向从d→c→b→a，如图4所示；该电流在a’b’c’d’中感生磁场方向也是从右向左，如图5所示。显然，转子从上半周转到下半周，励磁机转子绕组和直流发电机的励磁绕组中电流变化一次，直流发电机励磁极性也随之变化一次，这样虽然转子不停地旋转，励磁极性随转子转动同步变换，使旋转磁场切割电枢同一有效边的方向保持不变，因此在直流发电机定子绕组EFGH中输出的是方向不变的直流电。

本实用新型由于改变了传统直流发电机工作原理，消除了换向器和电刷，这使得本实用新型具有制造工艺简单，生产周期短，造价低以及维修方便等优点，本实用新型特别适宜制造大型直流发电机。同时，由于本实用新型不同于圆环自励直流发电机的工作原理，这使得它保留了传统电机的结构常规，其绕组装配比圆环自励直流发电机更为方便，并且电机利用率高，更适合于新机设计和老机改造。

图6是本实用新型实施例励磁机定子铁芯截面图。

图7是本实用新型实施例励磁机转子铁芯截面图。

图8是本实用新型实施例直流发电机定子铁芯截面图。

图9是本实用新型实施例直流发电机转子铁芯截面图。

图10是本实用新型实施例励磁机部分绕线图。

图11是本实用新型实施例直流发电机部分绕线图。

图12是本实用新型实施例直流发电机定子电枢展开图。

图13是本实用新型实施例局部剖视图。

图14是本实用新型实施例A－A截面局部剖视图。

图15是本实用新型实施例B－B截面局部剖视图。

下面结合附图说明本实用新型的实施例。

实施例：

本实用新型包括组合在一起的交流励磁机（2）和直流发电机（1），所述交流励磁机（2）和直流发电机（1）通过一个转轴（3）连结其转子，用机座（13）组成整机，所述交流励磁机（2）定子由定子铁芯（7）与励磁绕组（6）构成，定子铁芯（7）由冲剪成的硅钢片叠压铆合，其截面图如图6所示，励磁绕组（6）的绕线方法和现有直流发电机主磁极励磁绕组绕线方法相同；励磁机（2）转子由转子铁芯（4）和电枢绕组（5）构成，转子铁芯（4）由冲剪成齿和槽均匀分布的硅钢片叠压铆合，其截面图如图7所示，转子电枢绕组嵌线方法与现有同步交流励磁机转子绕组嵌线方法相同；直流发电机（1）部分定子由定子铁芯（9）和电枢绕组（8）组成，定子铁芯（9）由内圆上冲有均匀分布槽口的硅钢片叠压铆合而成，其截面图如图8所示；直流发电机（1）部分转子由转子铁芯（11）和励磁绕组（10）组成，转子铁芯（11）由冲剪成均匀分布凸极的硅钢片叠压铆合，其截面图如图9所示；直流发电机（1）部分定子绕组（8）以及转子绕组（11）的嵌线方法与现有同步交流发电机相应绕组嵌线方法相同，励磁机（2）励磁绕组（6）和直流发电机（1）电枢绕组（8）引线通过接线盒（12）与外电路连结。

本实用新型是一种四极直流发电机2P＝4（极），励磁机转子槽数等于极对数的整数倍，即槽数Z_m＝2Pm＝16（槽）（m＝1，2，3……），电枢绕组相数m＝ (Zm)/(2P) ＝ 16/4 ＝4（相）；直流发电机转子极数Z_P＝Z_m＝2Pm＝16（极），定子铁芯槽数为Z＝36（槽），定子电枢绕组极距L＝ (Z)/(2P) ＝ 36/4 ＝9（槽）。节距y＝L＝9（槽）。

励磁机部分绕组连结如图10所示，直流发电机部分绕组连结如图11所示。励磁机电枢绕组分4相，直流发电机励磁绕组也相应分4组，励磁机电枢各相绕组以及直流发电机各组绕组绕法要一致，只是相邻绕组相差φ＝ (2×360°)/(m) ＝ (2×360°)/4 ＝180°电角度；然后，将励磁机每相电枢绕组线头和直流发电机的励磁绕组线头以及它们的线尾和线尾依次按顺序连结起来，如图10、图11所示将图10中的线头a₁、a₂、a₃、a₄分别沿轴引线与图11中的a₁’、a₂’、a₃’、a₄’连结，将图10中线尾X₁、X₂、X₃、X₄分别沿轴引线与图11中线尾X₁’、X₂’、X₃’、X₄’连结，直流发电机定子电枢绕组连结如图12所示，改变直流发电机定子三组电枢绕组连结方式，即通过改变上述三组电枢绕组的串、并联关系可调节直流发电机输出的电压和电流。为使本实用新型直流发电机转子旋转磁场切割定子电枢绕组中感生电流达到最大，那么当励磁机每相电枢绕组中感生电流最大时，直流发电机所对应的那组励磁极正好切割定子电枢绕组中每一极距中心的绕组元件，这样在安装时a₁X₁这相绕组四个槽与直流发电机a₁’X₁’这组绕组的四个极对准，再将励磁机四个主磁极的中心线分别和直流发电机定子第5槽、第14槽、第23槽以及第32槽对准，如图10、图11所示。

上述实施例为一种四极变极励磁直流发电机，其直流发电机部分转子是采用凸极式的，还可采用隐极式的。此外还可以采用变换交流励磁机和直流发电机的极对数来制成不同功率的变极励磁直流发电机，设计方法与上述方法类似。

Claims

1、一种变极励磁直流发电机，包括组合在一起的交流励磁机(2)和直流发电机(1)，所述交流励磁机(2)和直流发电机(1)通过一个转轴(3)连结其转子，用机座(13)组成整机，所述交流励磁机定子由定子铁芯(7)与励磁绕组(6)构成，也可采用永磁铁，其特征在于在原动机带动下作机械运动的交流励磁机转子的绕组(5)产生一定频率的交流电供发电机转子绕组(10)交流励磁用，发电机的定子绕组(8)输出直流电。

2、如权利要求1所述的变极励磁直流发电机，其特征在于可以采用变换交流励磁机和直流发电机的极对数来制成不同功率的自励直流发电机。