專利名稱：多功能發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)電機(jī)領(lǐng)域。
據(jù)悉和本發(fā)明有關(guān)的背景技術(shù)有1、三相同步發(fā)電機(jī)。2、單相同步發(fā)電機(jī)。3、交流電焊發(fā)電兩用機(jī)。4、發(fā)電電焊兩用機(jī)。
背景技術(shù)：
雖各具特點和優(yōu)點，但和本發(fā)明相比，在技術(shù)含量上稍差一些，比如，它們有的沒有三相功能，有的沒有電焊功能，有的將額定功率全部用于照明時要三路供電，須考慮平衡配電，它們都不能驅(qū)動較大較多的單相電動機(jī)和單相電器，而且兩用機(jī)都是由兩套繞組組成。體積和重量較大，成本偏高。
本發(fā)明想用一臺發(fā)電機(jī)，根據(jù)需要隨時將額定功率1、全部由三相輸出(具有三相功能)；2、全部由一相輸出(單相功能)；3、直接用電焊條作負(fù)載(電焊功能)；4、直接用蓄電池作負(fù)載(充電功能)；總之，想實現(xiàn)一機(jī)多能，節(jié)約成本的目的。
技術(shù)方案根據(jù)三相交流發(fā)電機(jī)有功功率公式P＝3UxgIxgcosθ而3UxgIxgcosθ＝Uxg3Ixgcosθ所揭示的規(guī)律，把三相發(fā)電機(jī)去掉兩相，把剩下的一相繞組的導(dǎo)線截面積增大至原來的三倍，這樣就把三相發(fā)電機(jī)變成了和自身功率相等的單相發(fā)電機(jī)。(把參加改制的三相發(fā)電機(jī)和改制后具備單相功能的發(fā)電機(jī)稱為相關(guān)三相發(fā)電機(jī)和相關(guān)單相發(fā)電機(jī))。根據(jù)這一技術(shù)思想發(fā)明了一種方法，叫做“三線并繞法”。“三線并繞法”的三線必須是截面積相等的三根(或三組)導(dǎo)線，這三根(或三組)導(dǎo)線截面積的和必須等于繞制相關(guān)三相發(fā)電機(jī)主繞組的極相組所用導(dǎo)線截面積的三倍，(主繞組并聯(lián)路數(shù)為一時，不管繞制極相組用的導(dǎo)線是一根或是一組)。
用“三線并繞法”繞制組成多功能發(fā)電機(jī)主繞組的多功能元件組，以下簡稱“多元組”。一個“多元組”串連元件的個數(shù)等于相關(guān)三相發(fā)電機(jī)一個極相組串連元件的個數(shù)。“多元組”每個元件的匝數(shù)等于極相組每個元件匝數(shù)的三分之一。所繞“多元組”的個數(shù)等于相關(guān)三相發(fā)電機(jī)所有極相組的個數(shù)(三倍極數(shù))。這樣的“多元組”就使得相關(guān)三相和單相發(fā)電機(jī)之間產(chǎn)生了質(zhì)的聯(lián)系，即把并繞“多元組”的三根(或三組)導(dǎo)線頭尾串接起來，“多元組”就變成了相關(guān)三相發(fā)電機(jī)的極相組(導(dǎo)線截面積一樣大，匝數(shù)一樣多)，可聯(lián)接成相關(guān)三相發(fā)電機(jī)的主繞組。如果把三個“多元組”頭尾串接起來(把并繞“多元組”的三根或三組導(dǎo)線視為一根)，成為一個“極繞組”，那么，把所有的“多元組”聯(lián)接成若干個“極繞組”，再把若干個“極繞組”頭與頭尾與尾串聯(lián)起來就成了相關(guān)的單相發(fā)電機(jī)的主繞組。到此多功能發(fā)電機(jī)首先已具備了三相功能和單相功能。
實施例現(xiàn)以型號為T2S-8三相同步發(fā)電機(jī)為例，將其制成多功能發(fā)電機(jī)。
該發(fā)電機(jī)為三相四極，定子有36槽，主繞組是雙層疊繞式，共36個元件分配在12個極相組內(nèi)，每個極相組3個元件(稱三連把)，每個元件9匝，節(jié)距y＝1-9，極相組是用2根直徑1.12毫米高強(qiáng)度漆包線并繞而成。一個極相組用數(shù)學(xué)式表示2根/(9匝+9匝+9匝)＝2根/27匝。一個相的繞組用教學(xué)式表示2根/(9匝+9匝+9匝)×4個極相組＝2根/108匝。三相的繞組按四極接成星形(Y)，相與相間隔120°電角度對稱平衡。輸出交流電壓400/230伏，電流14.4安，功率8KW。在定子槽中，位于主繞組上面還鉗放著諧波繞組，它由18個元件接成三相+二極，作星形(Y)聯(lián)接，用一根直徑1.12毫米高強(qiáng)度漆包線繞成，節(jié)距y＝1-4槽。改制成多功能發(fā)電機(jī)將有如下功能1、輸出電壓400/230伏，電流14.4安，功率8KW(三相功能)；2、輸出電壓230伏，電流43.2安，功率8KW(單相功能)；3、輸出電壓45-70伏；電流250安。功率12KW(交流電焊功能)；4、輸出直流電壓40-65伏，電流200安，功率10KW(直流電焊功能)；5、輸出直流電壓20-65伏電流173安，功率8KW(充電功能)；現(xiàn)在，按照相關(guān)三相發(fā)電機(jī)主繞組的數(shù)據(jù)，改繞組成多功能發(fā)電機(jī)主繞組的“多元組”，數(shù)量12個(3×4極)，一個“多元組”如圖1所示。表示用6根直徑1.12毫米高強(qiáng)度漆包線連續(xù)并繞三個元件，每個元件3匝(每兩根表示一根)，用數(shù)學(xué)式表示一個“多元組”＝6根/(3匝+3匝+3匝)＝6根/9匝。(如果相關(guān)三相發(fā)電機(jī)極相組的每個元件的匝數(shù)不是3的整倍數(shù)，如果是1、三個8匝。2、三個10匝。3、四個7匝。4、五個5匝。那么如何把他們改成“多元組”。用各個極相組所用導(dǎo)線三倍根數(shù)的導(dǎo)線并繞1、三個8匝可繞成二個3匝+一個2匝。2、三個10匝可繞成二個3匝+一個4匝。3、四個7匝可繞成三個2匝+一個3匝。4、五個5匝可繞成三個2匝+二個1匝。最好是先把相關(guān)極相組每個元件的匝數(shù)改成接近原數(shù)的3的整倍數(shù)，而后把多功能發(fā)電機(jī)諧波繞組的匝數(shù)作些許調(diào)整就行了。)把12個“多元組”按相關(guān)三相發(fā)電機(jī)主繞組的節(jié)距y＝1-9依次鉗放在定子槽中。把12個“多元組”各自的導(dǎo)線(用萬用表)分成3根(這里把每兩根合成1根，六根合成三根)，這樣12個“多元組”共有36根導(dǎo)線，把36根導(dǎo)線的頭尾編號第一個“多元組”的第一根導(dǎo)線頭為1，尾為2，第二根導(dǎo)線頭為3尾為4，第三根導(dǎo)線頭為5，尾為6，第二“多元組”的第一根導(dǎo)線頭為7，尾為8，第二根導(dǎo)線頭為9，尾為10，第三根導(dǎo)線頭為11，尾為12，......依此類推，第十二個“多元組”的第一根導(dǎo)線頭為67，尾為68，第二根導(dǎo)線頭為69，尾為70，第三根導(dǎo)線頭為71，尾為72。到此，多功能發(fā)電機(jī)主繞組已經(jīng)完成，如圖2，表示12個“多元組”組成多功能發(fā)電機(jī)主繞組，它的72個線端用不同方法進(jìn)行聯(lián)接，它就具備不同的功能。
1、如需三相功能時，用“多元組”聯(lián)接成三相發(fā)電機(jī)主繞組，如圖3所示。表示把12個“多元組”各自的三根導(dǎo)線分別串聯(lián)，即把第一根導(dǎo)線的尾接第二根導(dǎo)線的頭，第二導(dǎo)線的尾接第三根導(dǎo)線的頭。這樣就把12個6根/9匝的“多元組”變成了12個2根/27匝的極相組。
把第1個極相組的尾6接第4個極相組的尾24，第4個極相組的頭19接第7個極相組的頭37，第7個極相組的尾42接第10個極相組的尾60作為第一相，把2、5、8、11四個極相組，3、6、9、12四個極相組作為另兩相，按第一相的接法接好。每相串聯(lián)匝數(shù)為2根/27匝×4個極相組＝2根/108匝，和相關(guān)三相發(fā)電機(jī)一相串聯(lián)匝數(shù)相等。設(shè)第一極相組的頭1為A，第10極相組的頭55為X，第3極相組的頭13為B，第12極相級的頭67為Y，第11極相組的頭61為C，第2極相組的頭7為Z，A、B、C作為三個相線(火線)引出，X、Y、Z接在一起作為零線引出，此時主繞組為三相四極，和相關(guān)三相發(fā)電機(jī)主繞組等效；輸出電壓400/230伏，電流14.4安，功率8KW。
2、如需單相功能時，用“多元組”聯(lián)接成單相發(fā)電機(jī)主繞組，如圖4所示，表示把12個“多元組”每3個頭尾串聯(lián)在一起，成為4個“極繞組”，每個“極繞組”＝6根/9匝×3個“多元組”＝6根/27匝，然后把第1個“極繞組”的尾14、16、18接第2個“極繞組”的尾3234 36，第2個“極繞組”的頭19 21 23接第3個“極繞組”的頭37 39 41，第3個“極繞組”的尾50 52 54接第4個“極繞組”的尾68 70 72，第一極繞組的頭1 3 5和第四極繞組的頭55 57 59作為兩個端線A和B引出。此時，主繞組成單相四極，總串聯(lián)匝數(shù)為6根/27匝×4個“極繞組”＝6根/108匝，輸出電壓230伏電流43.2安，功率8KW。
這里還要說明一點單相功能的“極繞組”和三相功能的極相組，雖然串聯(lián)匝數(shù)都是27匝，但是極相組分布在3個槽內(nèi)，而“極繞組”卻分布在9個槽內(nèi)，二者能否發(fā)出同樣高的電壓？答案是肯定的。因為極相組分布在3槽內(nèi)，它的分布系數(shù)是0.96，“極繞組”分布在9槽它的分布系數(shù)是0.956，僅相差千分之四，無須計較。
3、如需電焊功能時，把12個“多元組”聯(lián)接成電焊功能主繞組，如圖5所示，表示把12個“多元組”先串聯(lián)成4個“極繞組”，再把4個“極繞組”作4路并聯(lián)，即把第1“極繞組”的頭1、3、5第2“極相組”的尾32、34、36，第3“極繞組”的頭37、39、41，第4“極繞組”的尾68、70、72接在一起為一端線A，把其余的兩頭兩尾接在一起為另一端線B，此時電焊功能主繞組為單相四極3根并繞四路聯(lián)接，總串聯(lián)匝數(shù)為6根×4路/27匝＝24根/27匝，輸出電壓57.5伏，經(jīng)諧波繞組抽頭和可變電阻調(diào)節(jié)可使電壓在45-70伏范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，暫載率在60％時。輸出電流250安，功率12KW，兩端A和B為把線和搭鐵線，可滿足一般焊接要求。
4、如需直流電焊和充電功能時，可在交流電焊功能的兩個輸出端A和B接上單相橋式整流器的輸入端1和2，單相橋式整流器如圖6所示，表示用4個二極管D1D2D3D4接成單相橋式整流器，實施直流電焊時4處接焊把，3處接搭鐵線，電壓可在40-65伏之間調(diào)節(jié)，暫載率60％時電流250安，功率11KW，用于充電時，蓄電池根據(jù)情況可接在3、4兩端或3、5兩端，3、4兩端為單相橋式輸出，3、5兩端為單相半波輸出，輸出電壓在20-65之間，電流172安，功率8KW，可充24伏195安時(AH)蓄電池，25只(補(bǔ)充充電時)。
多功能發(fā)電機(jī)配合適當(dāng)?shù)恼麟娖?三相時)可輸出0-500-1000伏，(單相時)可輸出0-100-200伏的直流電作為備用。
多功能發(fā)電機(jī)為了使其功能轉(zhuǎn)換方便，須把主繞組12個“多元組”的72個線端都引到機(jī)殼外，接在固定接線板上，如圖7，表示72個線端在固定接線板上的位置。最好是把固定接線板做成有72個插孔的插座，把72個線端接在插座的72個插孔上，再配三個有72個插銷的插頭，并把三個插頭預(yù)先聯(lián)接成三種形式如圖8、圖9、圖10所示。圖8表示插頭上72個插銷的編號和插座上72個線端的編號相對應(yīng)，插座上插上此插頭，不僅把12個“多元組”改聯(lián)成12個極相組，與此同時還把第一、四、七、十極相組接成第一相(A相)，把第三、六、九、十二極相組接成第二相(B相)，把第二、五、八、十一極相組接成第三相(C相)，并把三相接成星形(Y)，輸出為A、C、B、O三相四線。此插頭稱三相功能插頭。圖9表示插頭上72個插銷的編號和插座上的72個線端編號相對應(yīng)，插上此插頭不僅把12個“多元組”每三個串聯(lián)在一起成為4個“極繞組”，與此同時，把4個“極繞組”按4極要求串聯(lián)成一相，設(shè)第一“極繞組”的頭1、3、5為A，第四“極相組”的頭55、57、59為B，成為單相功能主繞組，此插頭稱單相功能插頭。圖10表示插頭上的72個編號和插座上的72個編號相對應(yīng)，插上此插頭不僅把12個“多元組”每3個一組串聯(lián)起來成為4個“極繞組”，與此同時，把4個“極繞組”按四極要求作4路并聯(lián)在一起，成為電焊功能主繞組，設(shè)A、B為兩輸出端，此插頭稱電焊功能插頭。此為插接。也可用鉑金觸點做成靠接式，略)。
為了對電焊和充電功能的電壓電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，把相關(guān)三相發(fā)電機(jī)的諧波繞組做成抽頭式，如圖11所示，它是把相關(guān)的湝波繞組每相30匝(由6個元件組成，每個元件5匝)繞成24匝，平均分成6個元件每個元件4匝，再繞一個6匝，分成6個元件。每個元件1匝，把每個元件1匝的6個元件和每個元件4匝的6個元件，按順序一個元件配一個元件放在一起，把24匝的尾和6匝的頭接起來，成每個元件5匝共30匝，再如上法串接一個6匝，成每個元件6匝，每相成36匝，在24匝處和30匝處抽頭，這樣每相都有4個頭，設(shè)首頭為1，24匝處抽頭為2，30匝處抽頭為3，尾頭是36匝處為4，三爪開關(guān)擲0處為斷，擲3(30匝)處磁場強(qiáng)度為百分之百，擲2(24匝)處，磁場強(qiáng)度為百分之八十，擲4(36匝)處，磁場強(qiáng)度為百分之一百二十；再用一只可調(diào)電阻串接在勵磁回路中，可對電焊的建弧電壓，焊接電流，對充電電流進(jìn)行粗調(diào)和細(xì)調(diào)。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，優(yōu)點是顯而易見的，比如購制一臺多功能發(fā)電機(jī)，相當(dāng)擁有三相發(fā)電機(jī)、單相發(fā)電機(jī)、交流電焊機(jī)、直流電焊機(jī)和一臺充電機(jī)，五臺機(jī)器。功率為8KW的多功能發(fā)電機(jī)，它的各項功能的功率等于或大于8KW，交流電焊發(fā)電兩用機(jī)，它的電焊功能為8KW，而它的單相功率只有3KW。這么說吧，如果多功能發(fā)電機(jī)是8KW的，背景技術(shù)銘牌標(biāo)出的也是8KW，(筆者至今未發(fā)現(xiàn)功率大于3KW的單相發(fā)電機(jī))幾種背景技術(shù)合在一起比多功能發(fā)電機(jī)少了一項8KW的單相功能。直流電焊功能和充電功能。而且多功能發(fā)電機(jī)比交流電焊發(fā)電兩用機(jī)少用銅線1公斤，比發(fā)電電焊兩用機(jī)少用銅線4公斤。多功能發(fā)電機(jī)所用的絕緣和背景技術(shù)是母等級的，而且它取的導(dǎo)線電流密度比背景技術(shù)取的電流密度小，所以使用更安全可靠。多功能發(fā)電機(jī)為了便于它的功能轉(zhuǎn)換比背景技術(shù)多了一套功能插頭和一具單相橋式整流器，但是，總起來仍不失稱為功能多轉(zhuǎn)換快，功率大，效率高，成本低，安全可靠耐使用的多功能發(fā)電機(jī)。


圖1為一個“多元組圖”。
圖2為多功能發(fā)電機(jī)主繞組圖。
圖3為三相發(fā)電機(jī)主繞組連接圖。
圖4為相關(guān)單相發(fā)電機(jī)主繞組連接圖。
圖5為交流電焊機(jī)主繞組連接圖。
圖6為單相橋式整流器圖。
圖7為因固定插座接線圖。
圖8為三相功能插頭接線圖。
圖9為單相功能插頭接線圖。
圖10為電焊功能插頭接線圖。
圖11為諧波繞組及整流器，可調(diào)電阻連接圖。
權(quán)利要求
1.多功能發(fā)電機(jī)和背景技術(shù)都是由機(jī)殼、定子、轉(zhuǎn)子、主繞組，諧波繞組和勵磁繞組等部件組成，但背景技術(shù)的主繞組無論是用一根導(dǎo)線繞成，或是用幾根導(dǎo)線并繞而成，都是基于鉗線方便考慮的，而多功能發(fā)電機(jī)卻不同，其特征是它由三根或三組而且必須是由截面積相等的三根或三組導(dǎo)線并繞總數(shù)為三倍極數(shù)的多功能元件組(以下稱“多元組”)組成，把所有“多元組”各自的三根導(dǎo)線或三組導(dǎo)線首尾串聯(lián)，那么每一個“多元組”都變成一個相關(guān)三相發(fā)電機(jī)的極相組，把所有極相組分成三相按原來極數(shù)接成星形，多功能發(fā)電機(jī)的主繞組就成了三相發(fā)電機(jī)主繞組，如果把所有的“多元組”每三個首尾串聯(lián)起來，就成了若干個“極繞組”，把若干個“極繞組”頭與頭，尾與尾串聯(lián)起來就成了單發(fā)電機(jī)主繞組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，如把單相發(fā)電機(jī)主繞組并聯(lián)成三路(六極、十二極時)，四路(四極或八極時)就成了單相電焊機(jī)主繞組。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述，如把單相電焊機(jī)的兩輸出端(A、B)接上單相橋式整流器的兩輸入端(1、2)，單相橋式整流器的輸出兩端(3和4)可實施直流電焊和對蓄電池實施充電，3和5兩端可實施充電。再配以適當(dāng)?shù)恼髌?三相時)可輸出0-500-1000伏，(單相時)可輸出0-100-200伏的直流電作為備用。
4.繞制組成多功能發(fā)電機(jī)主繞組的“多元組”的方法稱為“三線并繞法”，任何三相發(fā)電機(jī)用“三線并繞法”都可改繞成單相發(fā)電機(jī)，每個“極繞組”的元件數(shù)能被3整除的單相發(fā)電機(jī)都能改繞成三相發(fā)電機(jī)。
5.為使多功能發(fā)電機(jī)方便快捷地轉(zhuǎn)換功能，特專門為之設(shè)計一個固定插座，上邊有72個插孔，分別連接主繞組的72個線端，一個三相功能插頭，上邊有和固定插座每個插孔相對應(yīng)的插銷和A、B、C、D四個接線柱，并把插頭的插銷預(yù)先聯(lián)接成使主繞組為既定極數(shù)的三相星形聯(lián)接的形式，輸出端A、B、C、D接在對應(yīng)的接線柱上；一個單相功能插頭，上邊有和固定插座每個插孔相對應(yīng)的插銷和A、B兩個接線柱，并把插頭的插銷預(yù)先聯(lián)接成使主繞組成既定極數(shù)的三根并繞單相主繞組的形式，兩輸出端A、B接在對應(yīng)的接線柱上；一個電焊功能插頭，上邊有和固定插座每個插孔相對應(yīng)的插銷和兩個大號接線柱A、B，把插銷預(yù)先接成使主繞組成為既定極數(shù)的三根并繞四路并聯(lián)的單相繞組的形式，兩輸出端A、B接在對應(yīng)的接線柱上(固定插座和三個功能插頭也可用鉑金觸點做成功能轉(zhuǎn)換板，進(jìn)行靠接)。
全文摘要
本發(fā)明屬于發(fā)電機(jī)領(lǐng)域。它要使一臺三相發(fā)電機(jī)，同時又是一臺功率與之相等的單相發(fā)電機(jī)，一臺交直流電焊機(jī)和一臺充電機(jī)。它是靠用“三線并繞法”繞制的多功能元件組用不同的方法進(jìn)行聯(lián)接而實現(xiàn)各種功能的。由于它的功能多、轉(zhuǎn)換快、方便運輸、佔用空間小，所以可用在缺電、少電的邊遠(yuǎn)山區(qū)，海島、礦山、學(xué)校、建筑工地和防汛工地，以及用在軍事上的戰(zhàn)地修理所是非常方便的，還可作為城市的多能備用電源。
文檔編號H02K17/06GK1459912SQ02117910
公開日2003年12月3日 申請日期2002年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月23日
發(fā)明者王勤 申請人:王勤