專利名稱：復合勵磁稀土永磁同步發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)電機，具體涉及稀土永磁同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)改進。
背景技術(shù)：
電機是以電磁場為媒價進行機械能和電能相互轉(zhuǎn)換的電磁裝置，為了在電機內(nèi)建立進行機電能量轉(zhuǎn)換所必需的氣隙磁場，可以有兩種方法。一種是在電機繞組內(nèi)通過以電流來產(chǎn)生磁場，例如普通的直流電機和同步電機。這種電勵磁的電機既需要有專門的繞組和相應(yīng)的裝置，又需要不斷地供給能量以維持電流流動；另一種是由永磁體產(chǎn)生磁場，由于永磁材料的固有特性，它經(jīng)過預(yù)先磁化(充磁)以后，不需要外加能量就能在其周圍空間建立磁場，這既可簡化電機結(jié)構(gòu)，又可節(jié)約能量。隨著鋁鎳鈷永磁、鐵氧體永磁，特別是稀土永磁的相繼問世，永磁體的磁性能有了很大的提高，許多電勵磁電機又紛紛改用稀土永磁體勵磁。對于稀土磁同步發(fā)電機來說，它的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、體積小、質(zhì)量輕、損耗小、效率高。但是稀土永磁體的勵磁磁場無法調(diào)節(jié)，因此，當發(fā)電機的負載或轉(zhuǎn)速變化時，這類發(fā)電機保持恒壓是比較困難的，使得其應(yīng)用受到很大的限制，特別是在對供電質(zhì)量要求較高的領(lǐng)域難以推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種能調(diào)節(jié)輸出電壓并保持電壓穩(wěn)定，實現(xiàn)電機無刷勵磁和高速運轉(zhuǎn)，可靠性和穩(wěn)定性好，能用于供電質(zhì)量要求高的領(lǐng)域的復合勵磁稀土永磁同步發(fā)電機。
解決上述技術(shù)所采用以下技術(shù)方案本發(fā)明包括一種復合勵磁稀土永磁同步發(fā)生機，包括轉(zhuǎn)軸、端蓋、機殼，電樞繞組，其特征在于轉(zhuǎn)軸上裝有主勵磁用稀土永磁體轉(zhuǎn)子和調(diào)壓用輔助電勵磁轉(zhuǎn)子，所述稀土永磁體轉(zhuǎn)子和輔助電勵磁轉(zhuǎn)子共用電樞繞組，產(chǎn)生的磁勢在磁路中并聯(lián)合成。
作為本發(fā)明的進一步改進，采用稀土永磁體轉(zhuǎn)子和輔助電勵磁轉(zhuǎn)子同軸向相連。輔助電勵磁轉(zhuǎn)子為爪極式結(jié)構(gòu)，它由爪數(shù)相等且為極數(shù)的一半的前爪、后爪，及夾在兩爪中間的電勵磁線圈組成，兩爪之間通過非導磁材料連接，爪相互錯開，沿圓形均勻分布。輔助電勵磁線圈通過導磁托架(3)固定于端蓋(2)上。
由于本發(fā)明采用了復合勵磁的技術(shù)方案，較好的解決了稀土永磁同步發(fā)電機的調(diào)壓難題，輔助電勵磁轉(zhuǎn)子采用爪極結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電機無刷勵磁和電機高效運行，可靠性得以提高；同時輔助電勵磁線圈和電壓調(diào)節(jié)電路相連，可通過改變勵磁電流極性來改變輔助電勵磁磁場極性，從而調(diào)節(jié)輸出電壓(增加或減小)。本發(fā)明主勵磁永磁體轉(zhuǎn)子與輔助電勵磁轉(zhuǎn)子共一個轉(zhuǎn)軸和電樞繞組，并同軸向安裝，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造工藝合理；既有效地提高了永磁體發(fā)電電壓的穩(wěn)定性，又控制了電機體積和重量。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為輔助電勵磁轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)簡圖。
圖3為前爪結(jié)構(gòu)簡圖。
圖4為圖3的左視圖。
圖5為后爪結(jié)構(gòu)簡圖。
圖6為圖5的左視圖。
圖7為本發(fā)明可實現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)的原理框圖。
下面結(jié)合

對本發(fā)明作進一步的說明。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明包括一種復合勵磁稀土永磁同步發(fā)生機，包括轉(zhuǎn)軸1、端蓋2、機殼11，電樞繞組8，其特征在于轉(zhuǎn)軸1上裝有主勵磁用稀土永磁體轉(zhuǎn)子9和調(diào)壓用輔助電勵磁轉(zhuǎn)子，所述稀土永磁體轉(zhuǎn)子和輔助電勵磁轉(zhuǎn)子共用電樞繞組8，產(chǎn)生的磁勢在磁路中并聯(lián)合成。
如圖1-6所示，本發(fā)明中，所述輔助電勵磁轉(zhuǎn)子為爪極式結(jié)構(gòu)，它由爪數(shù)相等且爪數(shù)為極數(shù)的一半的前爪4、后爪6，夾在兩爪中間的電磁線圈5組成，兩爪之間通過非導磁材料連接，爪相互錯開，沿圓形均勻分布；輔助電勵磁轉(zhuǎn)子通過導磁托架3固定于端蓋2，從而實現(xiàn)了整個電機的無刷化。
因此當一個爪為S極，另一個爪為N極，形成極性相異、相互錯開的多極轉(zhuǎn)子。爪極式轉(zhuǎn)子的爪起極靴的作用，爪極式轉(zhuǎn)子的氣隙磁通走向為電勵磁體N→一個爪極→氣隙→定子→氣隙→另一個爪極→電勵磁體S極，從而在抓及圓柱表面上形成N、S相間的極性。當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，就在定子電樞繞組8中感應(yīng)出交變電勢。
當電機空載運行時，電樞繞組中電流為零，氣隙中只有永磁體9產(chǎn)生的永磁磁勢FM和電勵磁繞組5產(chǎn)生的勵磁磁勢Fe，F(xiàn)M和Fe相互作用建立空載時的氣隙磁場。兩部分磁勢在電樞繞組8中分別感應(yīng)出空載感應(yīng)電勢E0m，E0e，E0m為永磁磁勢與電樞繞組8交鏈所產(chǎn)生的空載電勢，E0e為電勵磁磁勢與電樞繞組8交鏈所產(chǎn)生的空載電勢。
當電機在對稱負載下運行時，電樞繞組8上的三相電流也要建立基波電樞磁動勢，電樞磁動勢與永磁體9產(chǎn)生的磁勢以及電勵磁繞組5產(chǎn)生的勵磁磁勢相互作用形成負載時氣隙中的合成磁動勢，并建立負載時的氣隙磁場。此時的氣隙磁場已不同于空載時的氣隙磁場，由同步電機的電樞反應(yīng)理論可知，電樞繞組8的上的三相對稱負載電流所產(chǎn)生的電樞磁動勢的基波是一個與轉(zhuǎn)子同方向同轉(zhuǎn)速的圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢，因而與永磁體產(chǎn)生的永磁磁勢以及電勵磁繞組5產(chǎn)生的勵磁磁勢在空間上是相對靜止的。電樞反應(yīng)的性質(zhì)(助磁、去磁或交磁)取決于電樞磁動勢基波與轉(zhuǎn)子合成磁動勢的空間相對位置。
為了保持發(fā)電機端電壓的恒定，可以在負載電流變化時，調(diào)節(jié)輔助電勵磁部分的磁場，改變輔助電勵磁部分定子繞組的感應(yīng)電勢，使定子繞組總感應(yīng)電勢改變，進而達到穩(wěn)定發(fā)電機端電壓的目的。系統(tǒng)的總體調(diào)壓原理框圖如圖5所示。整個電路主要由三個部分組成勵磁調(diào)節(jié)電路模塊，采樣和保護模塊以及CPU控制模塊。輔助電勵磁繞組(5)和電壓調(diào)節(jié)電路相連，可通過改變勵磁電流極性來改變輔助電勵磁極性，從而調(diào)節(jié)輸出電壓(增加或減小)。
權(quán)利要求
1.一種復合勵磁稀土永磁同步發(fā)電機，包括轉(zhuǎn)軸(1)、端蓋(2)、機殼(11)，電樞繞組(8)，其特征在于轉(zhuǎn)軸(1)上裝有主勵磁用稀土永磁體轉(zhuǎn)子，和調(diào)壓用輔助電勵磁轉(zhuǎn)子，所述稀土永磁體轉(zhuǎn)子和輔助電勵磁轉(zhuǎn)子共用電樞繞組(8)，產(chǎn)生的磁勢在磁路中并聯(lián)合成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合勵磁稀土永磁同步發(fā)電機，其特征在于所述輔助電勵磁轉(zhuǎn)子為爪極式結(jié)構(gòu)，它由爪數(shù)相等且爪數(shù)為極數(shù)的一半的前爪(4)、后爪(6)，夾在兩爪中間的電磁線圈(5)組成，兩爪之間通過非導磁材料連接，爪相互錯開，沿圓形均勻分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復合勵磁稀土永磁同步發(fā)電機，其特征在于輔助電勵磁轉(zhuǎn)子通過導磁托架(3)固定于端蓋(2)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合勵磁稀稀土永磁同步發(fā)電機，其特征在于輔助電勵磁繞組(5)和電壓調(diào)節(jié)電路相連。
全文摘要
一種復合勵磁稀土永磁同步發(fā)生機，包括轉(zhuǎn)軸、端蓋、機殼，電樞繞組，其特征在于轉(zhuǎn)軸上裝有主勵磁用稀土永磁體轉(zhuǎn)子和調(diào)壓用輔助電勵磁轉(zhuǎn)子，所述稀土永磁體轉(zhuǎn)子和輔助電勵磁轉(zhuǎn)子共用電樞繞組，產(chǎn)生的磁勢在磁路中并聯(lián)合成。本發(fā)明解決了稀土永磁同步發(fā)電機的調(diào)壓難題，輔助電勵磁轉(zhuǎn)子采用爪極結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電機無刷勵磁和電機高效運行，可靠性得以提高；同時輔助電勵磁線圈和電壓調(diào)節(jié)電路相連，可通過改變勵磁電流極性來改變輔助電勵磁磁場極性，從而調(diào)節(jié)輸出電壓(增加或減小)。本發(fā)明主勵磁永磁體轉(zhuǎn)子與輔助電勵磁轉(zhuǎn)子共一個轉(zhuǎn)軸和電樞繞組，并同軸向安裝，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造工藝合理；既提高了永磁體發(fā)電電壓的穩(wěn)定性，又控制了電機體積和重量。
文檔編號H02K21/14GK1540844SQ20031011047
公開日2004年10月27日 申請日期2003年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月30日
發(fā)明者黃守道, 羅德榮, 王輝, 張大可, 肖紅霞, 任光華 申請人:湖南大學