專利名稱：開關(guān)磁阻電機(jī)發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及開關(guān)磁阻電機(jī)發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
開關(guān)磁阻電機(jī)系雙凸極結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)，其定子、轉(zhuǎn)子的凸極均由普通硅 鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子既無繞組也無永磁體，定子極上繞有集中繞組；該電機(jī) 按相數(shù)可分為單相、兩相、三相、四相和多相開關(guān)磁阻電機(jī)，其中又以三相 6/4結(jié)構(gòu)和四相8/6結(jié)構(gòu)居多。該開關(guān)磁阻電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、運(yùn) 行可靠、不易損壞、易于調(diào)速、功率因數(shù)高、效率高、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、啟動(dòng)電 流小、過載能力強(qiáng)，能重載啟動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)其高速恒功率區(qū)范圍寬、性能 好。
但由于開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子無線圈繞組，所以增加了開關(guān)磁阻電機(jī)發(fā)電機(jī) 的復(fù)雜性，即定子繞組既是勵(lì)磁繞組又是發(fā)電繞組，當(dāng)依次給各相繞組通電， 電機(jī)才會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)連續(xù)旋轉(zhuǎn)，其發(fā)電效率有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種提高發(fā)電效率的開關(guān)磁阻電機(jī) 發(fā)電機(jī)。
為解決上述問題，本發(fā)明所述的一種開關(guān)磁阻電機(jī)發(fā)電機(jī)，包括均由硅 鋼片疊壓成凸極結(jié)構(gòu)的定子、轉(zhuǎn)子和驅(qū)動(dòng)裝置，定子齒上有集中電樞繞組， 繞組相同相位的兩個(gè)齒上電樞繞組串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相，其特征在于該發(fā) 電機(jī)還包括安裝在電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁裝置，且所述轉(zhuǎn)子上設(shè)有繞組。
所述轉(zhuǎn)子上的繞組為勵(lì)磁繞組。
所述勵(lì)磁裝置主要包括固定在轉(zhuǎn)子勵(lì)磁碳刷架內(nèi)固定法蘭盤及電機(jī)軸承 端蓋、勵(lì)磁碳刷架支承螺桿、轉(zhuǎn)子勵(lì)磁正電壓碳刷及刷架和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁負(fù)電壓 碳刷及碳刷架；其中勵(lì)磁碳刷架支承螺桿與固定在轉(zhuǎn)子勵(lì)磁碳刷架內(nèi)固定法 蘭盤及電機(jī)軸承端蓋相連，并且勵(lì)磁碳刷架支承螺桿上設(shè)有勵(lì)磁支承螺桿絕 緣管；轉(zhuǎn)子勵(lì)磁正電壓碳刷及刷架和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁負(fù)電壓碳刷及碳刷架上分別安裝有勵(lì)磁正電旋轉(zhuǎn)滑環(huán)、勵(lì)磁負(fù)電旋轉(zhuǎn)滑環(huán)；勵(lì)磁正電旋轉(zhuǎn)滑環(huán)、勵(lì)磁負(fù)電 旋轉(zhuǎn)滑環(huán)與電機(jī)軸之間設(shè)有勵(lì)磁滑環(huán)金屬固定套與絕緣套；勵(lì)磁正電旋轉(zhuǎn)滑 環(huán)與勵(lì)磁負(fù)電旋轉(zhuǎn)滑環(huán)之間設(shè)有勵(lì)磁正負(fù)滑環(huán)間絕緣環(huán)。
所述驅(qū)動(dòng)裝置為電子傳感器并安裝在電機(jī)內(nèi)的電機(jī)軸上；其同相位的— 對磁極線圈為串聯(lián)或并聯(lián)。
所述驅(qū)動(dòng)裝置為機(jī)械式驅(qū)動(dòng)裝置并安裝在龜機(jī)外側(cè)的電機(jī)軸上。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、 本發(fā)明打破常規(guī)在電機(jī)轉(zhuǎn)子上加裝了勵(lì)磁繞組，提高了發(fā)電性能和效 率——在定子極距范圍內(nèi)有兩個(gè)區(qū)域發(fā)電，增加了發(fā)電功率和效率；使定子 繞組開、關(guān)周期中的兩個(gè)區(qū)域均得到利用，可以提高發(fā)電功率密度；利用繞 組串并聯(lián)的動(dòng)態(tài)組合使輸出電壓調(diào)節(jié)方便并提高繞組的利用率。同時(shí)使電機(jī) 在發(fā)電狀態(tài)的電子控制大為減化，可靠性提高，減少了開關(guān)功耗(在發(fā)電狀 態(tài)功率開關(guān)管處于閑置)。
2、 本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置既可采用電子傳感器，又可采用機(jī)械式驅(qū)動(dòng)裝置， 從而使輸出頻率可以適應(yīng)設(shè)備所需頻率；同時(shí)各相的電流連續(xù)且具有雙向性。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
圖1為本發(fā)明的三相6/4電子傳感器開關(guān)功率變換器原理圖。
圖2為本發(fā)明的定子、轉(zhuǎn)子裝配示意圖。
圖3為本發(fā)明的電子傳感器發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)裝置原理圖。
圖5為本發(fā)明的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)展開圖。
圖5a為本發(fā)明的V+供電滑環(huán)與V+供電碳刷架結(jié)構(gòu)關(guān)系圖。
圖5b為本發(fā)明的V-供電滑環(huán)與V-供電碳刷架結(jié)構(gòu)關(guān)系圖。
圖5c為本發(fā)明的V+分配滑環(huán)與V+分配碳刷架結(jié)構(gòu)關(guān)系圖。
圖5d為本發(fā)明的V-分配滑環(huán)與V-分配碳刷架結(jié)構(gòu)關(guān)系圖。
圖5e為本發(fā)明的固定法蘭盤正面視圖。
圖5f為本發(fā)明的分配碳刷與電機(jī)定子磁極的相對安裝角度圖。 圖6為本發(fā)明的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7為本發(fā)'明的機(jī)械驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明的三相6/4發(fā)電狀態(tài)定子繞組串并聯(lián)切換原理圖。 其中l(wèi)一V+供電碳刷 2—V+供電碳刷架 3—V+供電滑環(huán)
4""V+供電滑環(huán)與V+分配滑環(huán)之間連接銅螺桿5—連接銅螺桿外套絕緣管 6—固定金屬套7—金屬套與電機(jī)軸固定鍵槽8—電機(jī)軸 9—絕緣套 10"^V-供電滑環(huán)與V-分配滑環(huán)之間的連接銅螺桿 ll一滑環(huán)間絕緣隔斷環(huán) 12—碳刷架支承螺桿 13—支承螺桿絕緣管 HV-供電碳刷 15—V-供電碳刷架 16—V-供電滑環(huán) 17—V+分配碳刷 18—V+分配碳刷盒 19—V+分配碳刷架 20—V+分配滑環(huán) 21—-V-分配碳刷 22~^/-分配碳刷盒 23—V-分配碳刷架 24—V-
分配滑環(huán) 25^V+分配滑環(huán)供電片 26^V+分配滑環(huán)斷電片 27 一V-分配滑環(huán)供電片 28 — V-分配滑環(huán)斷電片
29—分配滑環(huán)供電片與斷電片之間絕緣云母片
30""V+供電碳刷架供電引線連接螺孔31—V-供電碳刷架供電引線連接螺孔 32—碳刷架安裝支承外法蘭盤 33—碳刷架安裝支承法盤與電機(jī)固定孔 34—凸出式軸承端蓋35—碳刷架支承螺桿固定孔36—電機(jī)端蓋固定螺桿 37—電機(jī)后端蓋 38—轉(zhuǎn)子勵(lì)磁碳刷架內(nèi)固定法蘭盤及電機(jī)軸承端蓋 39—轉(zhuǎn)子勵(lì)磁正電壓碳刷及刷架 40—?jiǎng)?lì)磁正負(fù)滑環(huán)間絕緣環(huán) 41—轉(zhuǎn)子勵(lì)磁負(fù)電壓碳刷及碳刷架 42—電子傳感器 43—電機(jī)外殼 44一定子 45—轉(zhuǎn)子 46—定子繞組 47—電機(jī)軸承內(nèi)端蓋
48 —電機(jī)前端蓋 49 一電機(jī)軸承外端蓋 50 —電機(jī)軸
51—電機(jī)軸承 52—電機(jī)機(jī)座 53—?jiǎng)?lì)磁滑環(huán)金屬固定套與絕緣套
54—?jiǎng)?lì)磁正電旋轉(zhuǎn)滑環(huán)55—?jiǎng)?lì)磁碳刷架支承螺桿56~勵(lì)磁負(fù)電旋轉(zhuǎn)滑環(huán) 57—?jiǎng)?lì)磁支承螺桿絕緣管 58—轉(zhuǎn)子繞組 100——可調(diào)直流斬波電源 200——定子發(fā)電狀態(tài)整流器 300——定子發(fā)電狀態(tài)電逆變儲(chǔ)能器
400——他勵(lì)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電源控制裝置
klal、 kla2、 klbl、 klb2、 klcl、 klc2—電機(jī)定子順轉(zhuǎn)接觸器KM1常開觸點(diǎn) k2al、 k2a2、 k2bl、 k2b2、 k2cl、 k2c2—電機(jī)定子逆轉(zhuǎn)接觸器KM2常開觸點(diǎn) kal01、 kbl01、 kcl01——KM1與KM2公共端與電機(jī)相繞組首端連接端 kxl02、 kyl02、 kzl02——KM1與KM2公共端與電機(jī)相繞組尾端連接端 A101——定子S極繞組首端 X101——定子S極繞組尾端
B101——定子S極繞組首端 Y101——定子S極繞組尾端C101—一定子s極繞組首端ZlOl——定子S極繞組尾端
A102——定子N極繞組首端XI02——定子N極繞組尾端
B102—一定子N極繞組首端Y102—一定子N極繞組尾端
CI 02——定子N極繞組首端Z102—一定子N極繞組尾端
畫1—一轉(zhuǎn)子N極繞組首端N102—一轉(zhuǎn)子N極繞組尾端
N103—一轉(zhuǎn)子N極繞組首端N104—一轉(zhuǎn)子N極繞組尾端
S101—一轉(zhuǎn)子s極繞組首端S102—一轉(zhuǎn)子s極繞組尾端
S103——一轉(zhuǎn)子s極繞組首端SI 04—一轉(zhuǎn)子s極繞組尾端
VDIOI、 VD103、 VD105—共陰極快速恢復(fù)二極管 VD102、 VD104; VD106—共陽極快速恢復(fù)二極管
VTIOI、 VT103、 VT105——由IGBT組成的驅(qū)動(dòng)器三相共集電極上半橋功率 開關(guān)電路
VT102、 VT104、 VT106——由IGBT組成的驅(qū)動(dòng)器三相共集電極下半橋功率 開關(guān)電路
KM1——定子順轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)接觸器 KM2——定子逆轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)接觸器
KM3a、 KM3b、 KM3c、 KM4x、 KM4y、 KM4z——定子繞組電機(jī)發(fā)電機(jī)切換 接觸器
a101、 b101、 c101——電機(jī)V+分配滑環(huán)順轉(zhuǎn)碳刷 a102、 M02、 c102——電機(jī)V-分配滑環(huán)順轉(zhuǎn)碳刷 a201、 b201、 c201——電機(jī)V+分配滑環(huán)逆轉(zhuǎn)碳刷 a202、 b202、 c202——電機(jī)V-分配滑環(huán)逆轉(zhuǎn)碳刷
KM7-1、 KM7-2' —定子繞組發(fā)電機(jī)狀態(tài)輸出切換接觸器(在發(fā)電狀態(tài)整流 器200中內(nèi)置)
KM8-1、 KM8-2——定子繞組發(fā)電機(jī)狀態(tài)輸出串聯(lián)切換接觸器
KM9-1、 KM9-2、 KM9-3、 KM9-4——定子繞組發(fā)電機(jī)狀態(tài)輸出并聯(lián)切換接
觸器
Rl—電阻器 Cl一電容器 RV1—壓敏電阻器 WE1—轉(zhuǎn)子磁極繞組 DZ—整流器組 Al、 A2、 Bl、 B2、 Cl、 C2—定子A、 B、 C三相繞組
具體實(shí)施例方式
由于不同相數(shù)的開關(guān)磁阻電機(jī)發(fā)電機(jī)工作原理相似，下面僅以三相6/4
6結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻電機(jī)發(fā)電機(jī)為例，闡述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及原理。
實(shí)施例l ' 一種開關(guān)磁阻電機(jī)發(fā)電機(jī)(參見圖2、 3)，包括均由硅鋼 片疊壓成凸極結(jié)構(gòu)的定子44、轉(zhuǎn)子45、轉(zhuǎn)子勵(lì)磁裝置和電子傳感器，定子 44齒上有集中電樞繞組46，繞組46相同相位的兩個(gè)齒上電樞繞組串聯(lián)或并 聯(lián)構(gòu)成一相，同時(shí)轉(zhuǎn)子45上設(shè)有繞組58。電子傳感器安裝在電機(jī)內(nèi)的電機(jī) 軸50上。
定子44、轉(zhuǎn)子45的制造安裝可采用圖2中2a或2b兩種方式。其中A101 、 BlOl、 C101為定子S極繞組46首端；A102、 B102、 C102為定子N極繞組 46首端；XlOl、 YlOl、 Z101為定子S極繞組46尾端；X102、 Y102、 Z102 定子N極繞組46尾端；N101 、 N103為轉(zhuǎn)子N極繞組58首端；S102、 S104 為轉(zhuǎn)子S極繞組58首端；N102、 N104為轉(zhuǎn)子N極繞組58尾端；SlOl、 S103 為轉(zhuǎn)子S極繞組58尾端。
轉(zhuǎn)子勵(lì)磁裝^安裝在發(fā)電機(jī)的電機(jī)軸50上。該裝置主要包括固定在轉(zhuǎn)子 勵(lì)磁碳刷架內(nèi)固k法蘭盤及電機(jī)軸承端蓋38、勵(lì)磁碳刷架支承螺桿55、轉(zhuǎn)子 勵(lì)磁正電壓碳刷及刷架39和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁負(fù)電壓碳刷及碳刷架41。其中勵(lì)磁碳 刷架支承螺桿55與固定在轉(zhuǎn)子勵(lì)磁碳刷架內(nèi)固定法蘭盤及電機(jī)軸承端蓋38 相連，并且勵(lì)磁碳刷架支承螺桿55上設(shè)有勵(lì)磁支承螺桿絕緣管57;轉(zhuǎn)子勵(lì) 磁正電壓碳刷及刷架39和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁負(fù)電壓碳刷及碳刷架41上分別安裝有勵(lì) 磁正電旋轉(zhuǎn)滑環(huán)54、勵(lì)磁負(fù)電旋轉(zhuǎn)滑環(huán)56;勵(lì)磁正電旋轉(zhuǎn)滑環(huán)54、勵(lì)磁負(fù) 電旋轉(zhuǎn)滑環(huán)56與電機(jī)軸50之間設(shè)有勵(lì)磁滑環(huán)金屬固定套與絕緣套53;勵(lì)磁 正電旋轉(zhuǎn)滑環(huán)54與勵(lì)磁負(fù)電旋轉(zhuǎn)滑環(huán)56之間設(shè)有勵(lì)磁正負(fù)滑環(huán)間絕緣環(huán)40。
定子繞組同相位的一對磁極線圈根據(jù)需要即可串聯(lián)也可并聯(lián)，為了便于 敘述本實(shí)例中的各相線圈均為串聯(lián)結(jié)構(gòu)；如線圈A101為A相線圈的首端， (X101與A102已串聯(lián))，X102為相線圈的尾端。
其工作原理如圖1所示。共陰極快速恢復(fù)二極管VD101、 VD103、 VD105 組成共陰極釋能回路與可調(diào)直流斬波電源100的V+端連接，陰極VD101接 A相繞組尾端X102，陰極VD103接B相繞組尾端Y102，陰極VD105接C 相繞組尾端Z102。
共陽極快速恢復(fù)二極管VD102、 VD104、 VD106組成共陽極釋能回路與 可調(diào)直流斬波電源100的V-端連接，陽極VD102接A相繞組首端A101 ，陽 極VD104接B相繞組首端BlOl ，陽極VD106接C相繞組首端C101 。在電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，定子繞組46的首端A101經(jīng)定子繞組電機(jī)發(fā)電機(jī)切換接 觸器KM3a閉合，將定子繞組46與驅(qū)動(dòng)器三相共集電極上半橋功率開關(guān)電路 VT101接通；定子繞組46的首端B101經(jīng)定子繞組電機(jī)發(fā)電機(jī)切換接觸器 KM3b閉合，將定子繞組46與驅(qū)動(dòng)器三相共集電極上半橋功率開關(guān)電路 VT103接通；定子繞組46的首端C101經(jīng)定子繞組電機(jī)發(fā)電機(jī)切換接觸器 KM3c閉合，將定子繞組46與驅(qū)動(dòng)器三相共集電極上半橋功率開關(guān)電路 VT105接通；定子繞組46的尾端X102經(jīng)定子繞組電機(jī)發(fā)電機(jī)切換接觸器 KM4x閉合，將定子繞組46與驅(qū)動(dòng)器三相共集電極下半橋功率開關(guān)電路 VT102接通；定子繞組46的尾端Y102經(jīng)定子繞組電機(jī)發(fā)電機(jī)切換接觸器 KM4y閉合，將定子繞組46與驅(qū)動(dòng)器三相共集電極下半橋功率開關(guān)電路 VT104接通；定,子繞組46的尾端Z102經(jīng)定子繞組電機(jī)發(fā)電機(jī)切換接觸器 KM4z閉合，將定子繞組46與驅(qū)動(dòng)器三相共集電極下半橋功率開關(guān)電路 VT106接通。此時(shí)AC/DC電路200由于內(nèi)部電路斷開不起作用，即為正常的 電機(jī)控制電路。
電流經(jīng)控制及交流AC轉(zhuǎn)換直流DC裝置的定子發(fā)電狀態(tài)整流器200， 到定子發(fā)電狀態(tài)電逆變儲(chǔ)能器300。
電阻器R1和電容器C1組成轉(zhuǎn)子電路阻容吸收保護(hù)回路后，與壓敏電阻 器RV1、轉(zhuǎn)子磁極繞組WE1并聯(lián)后與他勵(lì)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電源控制裝置400相連。 在發(fā)電機(jī)狀態(tài)根據(jù)需要還可以將定子繞組任意相同相并聯(lián)、同相串聯(lián)(參 見圖8)。當(dāng)定子A、 B、 C三相繞組A1、 A2、 Bl、 B2、 Cl、 C2通過定子繞 組發(fā)電機(jī)狀態(tài)輸出串聯(lián)切換接觸器KM8-1、 KM8-2串聯(lián)時(shí)(參見圖8a)， KM8-1、 KM8-2閉合后電流經(jīng)定子繞組發(fā)電機(jī)狀態(tài)輸出切換接觸器KM7-1、 KM7-2輸出給監(jiān)'流器DZ，此時(shí)可提高輸出電壓；當(dāng)定子A、 B、 C三相繞組 Al、 A2、 Bl、 B2、 Cl、 C2通過定子繞組發(fā)電機(jī)狀態(tài)輸出并聯(lián)切換接觸器 KM9-1、 KM9-2、 KM9-3、 KM9-4并聯(lián)時(shí)(參見圖8b)， KM9-1、 KM9-2、 KM9-3、 KM9-4閉合后電流經(jīng)定子繞組發(fā)電機(jī)狀態(tài)輸出切換接觸器KM7-1、 KM7-2輸出給整流器DZ，此時(shí)可降低輸出電壓、增加輸出電流。
實(shí)施例2 —種開關(guān)磁阻電機(jī)發(fā)電機(jī)(參見圖7)，包括均由硅鋼片疊 壓成凸極結(jié)構(gòu)的定子44、轉(zhuǎn)子45、轉(zhuǎn)子勵(lì)磁裝置和機(jī)械式驅(qū)動(dòng)裝置(申請?zhí)?為200710194659.5)，定子44齒上有集中電樞繞組46，繞組相同相位的兩個(gè) 齒上電樞繞組串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相，同時(shí)轉(zhuǎn)子45上設(shè)有繞組58。機(jī)械式驅(qū)動(dòng)裝置安裝在電機(jī)外側(cè)的電機(jī)軸50上。
定子44、轉(zhuǎn)子45的制造安裝同實(shí)施例1。 轉(zhuǎn)子勵(lì)磁裝置同實(shí)施例l。
機(jī)械式驅(qū)動(dòng)裝置(詳情請參閱其"開關(guān)磁阻電機(jī)的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)裝置"說 明書，但本次的標(biāo)注編號與上次不一樣，重新編排，本次的所有圖示編號為 統(tǒng)一標(biāo)注編號)如圖5、圖6所示，其中圖5a、 5b分別為V+、 V-供電滑環(huán)與 V+、 V-供電碳刷架結(jié)構(gòu)關(guān)系圖；圖5c、 5d分別為V+、 V-分配滑環(huán)與V+、 V-分配碳刷架結(jié)構(gòu)關(guān)系圖；圖5e固定法蘭盤正面視圖；圖5f分配碳刷與電 機(jī)定子磁極的相對安裝角度圖。
其工作原理圖參見圖4。
可調(diào)直流斬波電源100的V+電壓端用導(dǎo)線接到V+供電碳刷架供電引線 連接螺孔30，再接入V+供電碳刷架2。由于所有的碳刷架和碳刷盒都是金屬 導(dǎo)體，V+供電碳刷架2和V+供電刷盒是制成一體不絕緣導(dǎo)通的，所以V+供 電刷盒沒有編號。
V+電壓經(jīng)供電碳刷架2和所有刷盒內(nèi)裝有的V+供電碳刷1通電，并與 旋轉(zhuǎn)V+供電滑環(huán)3接觸導(dǎo)電，旋轉(zhuǎn)V+供電滑環(huán)3通過同體旋轉(zhuǎn)的兩根導(dǎo)電 銅螺桿4與V+分配滑環(huán)20連接導(dǎo)通，形成V+電壓供電系統(tǒng)。
可調(diào)直流斬波電源100的V-電壓端用導(dǎo)線接到V-供電碳刷架供電引線連 接螺孔31,再接入V-供電碳刷架15。由于所有的碳刷架和碳刷盒都是金屬 導(dǎo)體，V-供電碳fe架15和V-供電刷盒是制成一體不絕緣導(dǎo)通的，所以V-供 電刷盒沒有編號。
V-電壓經(jīng)供電碳刷架15和所有刷盒內(nèi)裝有的V-供電碳刷14通電，并與 旋轉(zhuǎn)V-供電滑環(huán)16接觸導(dǎo)電，旋轉(zhuǎn)V-供電滑環(huán)16通過同體旋轉(zhuǎn)的兩根導(dǎo)電 銅螺桿10與V-分配滑環(huán)24連接導(dǎo)通，形成V-電壓供電系統(tǒng)。
其中a101、 b101、 c101分別為電機(jī)V+分配滑環(huán)順轉(zhuǎn)碳刷；a102、 b102、 cl02分別為電機(jī)V-分配滑環(huán)順轉(zhuǎn)碳刷；a201、 b201、 c201分別為電機(jī)V+分 配滑環(huán)逆轉(zhuǎn)碳刷；a202、 b202、 c202分別為電機(jī)V-分配滑環(huán)逆轉(zhuǎn)碳刷。V+ 供電滑環(huán)3、 V-供電滑環(huán)16和V+分配滑環(huán)20、 V-分配滑環(huán)24的直徑相等； 而V+供電滑環(huán)3和V-供電滑環(huán)16的厚度相等，V+分配滑環(huán)20和V-分配 滑環(huán)24的厚度相等，且V+供電滑環(huán)3、 V-供電滑環(huán)16的厚度小于V+分配 滑環(huán)20、 V-分酉^滑環(huán)24的厚度；V+供電碳刷1和V-供電碳刷14的厚度略小于V+供電滑環(huán)3、 V-供電滑環(huán)16的厚度，而厚度則根椐供電V+供電滑環(huán)
3、 V-供電滑環(huán)16的直徑和電機(jī)電流的容量來選擇。
碳刷的數(shù)目則根據(jù)電流大小選定，其數(shù)目由1、 2、 3…n個(gè)不等。為便于 固定安裝，對于小于4個(gè)的碳刷可采用大于180°的半圓形碳刷架，對于大 于5個(gè)的碳刷可采用圓形刷架。對于不可逆的電機(jī)碳刷，每一個(gè)分配刷架的 碳刷數(shù)目和電機(jī)相數(shù)相等(即每相一個(gè)碳刷)，對于可逆的電機(jī)碳刷則碳刷數(shù) 目是電機(jī)相數(shù)的一倍(即每相二個(gè)碳刷)。
不可逆電機(jī)相繞組采用每相二個(gè)碳刷，即相繞組的首尾各一個(gè)碳刷；可 逆電機(jī)的相繞組采用的碳刷數(shù)目是四個(gè)碳刷，即相繞組的首尾各二個(gè)碳刷； 碳刷盒的數(shù)目和碳刷相等。
由于可逆電機(jī)的碳刷安裝角度位置不同(如圖5f),即順轉(zhuǎn)碳刷的導(dǎo)通角 是Aa，而關(guān)斷角是Ab;逆轉(zhuǎn)碳刷的導(dǎo)通角是Ab，關(guān)斷角是Aa;兩個(gè)控制 角剛好相反，所以可逆電機(jī)要用兩組碳刷。
對于不可逆的電機(jī)則可使控制電路大為簡化，成本降低。此時(shí)可省去驅(qū) 動(dòng)接觸器KM1、 KM2,而將電機(jī)相繞組的首端接V+分配碳刷架相適應(yīng)的碳 刷，電機(jī)相繞組的尾端接V-分配碳刷架相適應(yīng)的碳刷，由于V+、 V-供電滑 環(huán)、分配滑環(huán)所供的電壓是同電位的電壓，所以與其相配套的碳刷架、碳刷 盒、碳刷都與旋轉(zhuǎn)滑環(huán)電位相等，不存在電位差，便于制造和維護(hù)，在運(yùn)行 中不存在相間短路，這就優(yōu)越于現(xiàn)有技術(shù)中直流電機(jī)電樞整流器、碳刷架的 結(jié)構(gòu)。
每一刷架需12只碳刷與其定子的凸極兩邊角Aa、 Ab位置相適應(yīng)，并 構(gòu)成每相兩對角形成定子相組首尾相對應(yīng)的形式。首端碳刷位置旋轉(zhuǎn)180。 機(jī)械角度就是尾fe碳刷位置，但是相繞組首端接電源正極V+，相繞組尾端接 電源負(fù)極V-，由于分配碳刷和分配滑環(huán)分為V+、 V-兩套，所以實(shí)際應(yīng)用中 對于不可逆的電機(jī)只需要V+、 V-刷每相各一只，即三相三只；對于可逆的電 機(jī)則需要V+、 V-刷架每相各兩只，即三相六只。
對于小型不可逆電機(jī)只需用其總碳刷數(shù)的1/4，而對于小型可逆電機(jī)只需 用其總數(shù)的1/2;對于中型電機(jī)，電流超過碳刷的電流值時(shí)則將V+、 V-同相 兩對角碳刷盒并聯(lián)來加大電流值。
在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)需要安裝碳刷盒的數(shù)目，其同相碳刷盒的安裝位置也 有兩個(gè)位置。旋轉(zhuǎn)的V+分配滑環(huán)20 (圖5c)、 V-分配滑環(huán)24 (圖5d)是一個(gè)與開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子形狀相同的凸凹形狀的整圓旋轉(zhuǎn)滑環(huán)，其凸片——即
V+分配滑環(huán)供電片25、 V-分配滑環(huán)供電片27均是一個(gè)整環(huán)，其凹片——即 V+分配滑環(huán)斷電片26、 V-分配滑環(huán)斷電片28與轉(zhuǎn)子44的磁極及凹片數(shù)相等 并和轉(zhuǎn)子44的磁極、凹片弧角度相等，用一個(gè)形狀結(jié)構(gòu)尺寸和凹片相等的凹 狀補(bǔ)片經(jīng)絕緣云母片29鑲嵌在凹片內(nèi)構(gòu)成一完整圓環(huán)。
所有的供電凸片25、 27和斷電凹片26、 28之間都不通，所有分配滑環(huán) 的本環(huán)斷電片26之間都絕緣不通，所有分配滑環(huán)的本環(huán)斷電片28之間都絕 緣不通。
現(xiàn)例舉A相順轉(zhuǎn)來說明電氣原理。順轉(zhuǎn)時(shí)，順轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)接觸器KM1已閉 合，而定子逆轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)接觸器KM2斷開。由于電氣連鎖閉合不了，在電機(jī)啟動(dòng) 或運(yùn)行中V+供電滑環(huán)3將電供給V+分配滑環(huán)20，所有供電凸片25即可通 電供電，而所有的斷電凹片26卻相互不通而斷電。
由于V+分配碳刷架19、 V-分配碳刷架23上的V+分配碳刷盒18、 V-分 配碳刷盒22都和刷架絕緣不通，所以所有的分配刷架不帶電，而碳刷刷盒的 安裝位置必須置于圖5f所示定子44磁極的角Aa、 Ab的位置，其中Aa和 Ab的弧度角和定子44磁極的弧度角相等。由于V+分配滑環(huán)供電片25和轉(zhuǎn) 子45磁極的弧度角相等，所以旋轉(zhuǎn)方向以電機(jī)后端蓋非軸伸端順時(shí)針旋轉(zhuǎn)后 帶動(dòng)分配滑環(huán)旋fl，旋轉(zhuǎn)到電機(jī)轉(zhuǎn)子45磁極邊角接近定子44磁極邊角Aa 時(shí)，此時(shí)電機(jī)A,相的V+分配環(huán)順轉(zhuǎn)碳刷a101與V+分配滑環(huán)20的已帶電的 V+分配滑環(huán)供電片25接觸，使V+分配碳刷架19上的A相V+分配環(huán)順轉(zhuǎn)碳 刷al01帶電，并經(jīng)導(dǎo)線接至定子順轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)接觸器KM1的常開觸點(diǎn)klal (在 啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)此觸點(diǎn)已閉合)，再經(jīng)定子順轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)接觸器KM1和定子逆轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 接觸器KM2的A相的公共接點(diǎn)kal01連接后分兩路 一路接到快速恢復(fù)二 極管VD102的陰極；另一路接到定子繞組46A相的首端A101給定子44A相 供電。V+電流通過A相繞組由繞組的尾端X102流出也分兩路 一路接到 快速恢復(fù)二極管VD101的陽極；另一路經(jīng)定子順轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)接觸器KM1與定子 逆轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)接觸器KM2的公共接點(diǎn)kxl02的常開觸點(diǎn)kla2 (在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)此 觸點(diǎn)已閉合)，接到V-分配碳刷架23上的V-分配滑環(huán)順轉(zhuǎn)碳刷a102和V+分 配滑環(huán)24上己帶電的V-分配滑環(huán)供電片27相接觸，通過與此相連接的V-供電滑環(huán)16經(jīng)V-供電碳刷14和V-供電刷架15，由接線孔31接至可調(diào)直流 斬波電源100的V-供電端，從而構(gòu)成一相完整的閉合回路。遵循"磁阻最小原理"，當(dāng)定子磁極、轉(zhuǎn)子磁極軸線對齊使A相產(chǎn)生
電磁拉力時(shí)，V+分配滑環(huán)供電片25和A相的V+分配滑環(huán)順轉(zhuǎn)碳刷a101、 V-分配滑環(huán)供電片27和A相的V-分配滑環(huán)順轉(zhuǎn)碳刷a102便同步斷開；當(dāng)A 相V+、 V-斷開時(shí)，V+分配滑環(huán)供電片25和C相V+分配滑環(huán)順轉(zhuǎn)碳刷c101 接觸供電，V-分配滑環(huán)供電片27和V-分配滑環(huán)順轉(zhuǎn)碳刷cl02接觸供電；當(dāng) C相V+分配滑環(huán)供電片25接觸V+分配滑環(huán)順轉(zhuǎn)碳刷c101 ， V-分配滑環(huán)供電 片27接觸V-分配滑環(huán)順轉(zhuǎn)碳刷c102斷電時(shí)，B相V+分配滑環(huán)供電片25和 V+分配滑環(huán)順轉(zhuǎn)碳刷M01接觸供電，V-分配滑環(huán)供電片27和V-分配滑環(huán)順 轉(zhuǎn)碳刷b102接觸通電。依A-C-B-A順序依次往復(fù)即可循環(huán)旋轉(zhuǎn)。
現(xiàn)例舉A相逆轉(zhuǎn)來說明電氣原理。逆轉(zhuǎn)時(shí)，定子逆轉(zhuǎn)軀動(dòng)接觸器KM2 已閉合。由于電氣連鎖，定子順轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)接觸器KM1閉合不了，此時(shí)電機(jī)A 相的V+分配滑環(huán)逆轉(zhuǎn)碳刷a201與V+分配滑環(huán)20的已帶電的供電片25接觸， 使V+分配碳刷架19上的A相接觸V+分配滑環(huán)逆轉(zhuǎn)碳刷a201帶電，并經(jīng)引 線接至第一段定子逆轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)接觸器KM2的常開觸點(diǎn)k2al (在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)此 觸點(diǎn)已閉合)，再經(jīng)定子順轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)接觸器KM1和定子逆轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)接觸器KM2 的A相公共接點(diǎn)kalOl連接后分兩路:一路接快速恢復(fù)二極管VD102的陰極； 另一路接到定子繞組46A相的首端A101給定子44A相供電。V+電流通過A 相繞組由繞組的尾端X102流出也分兩路 一路接快速恢復(fù)二極管VD101的 陽極；另一路經(jīng)定子順轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)接觸器KM1與定子逆轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)接觸器KM2的公 共接點(diǎn)kxl02的常開觸點(diǎn)k2a2 (在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)此觸點(diǎn)已閉合)，接到V-分配 碳刷架23上的V-分配滑環(huán)逆轉(zhuǎn)碳刷a202和V+分配滑環(huán)23已帶電的V-分配 滑環(huán)供電片27 ，接觸，通過與此相連接的V-供電滑環(huán)16經(jīng)V-供電碳刷14 和V-供電碳刷架'15，由接線孔31接至可調(diào)直流斬波電源100的V-供電端， 構(gòu)成一相完整的閉合回路。
遵循"磁阻最小原理"，當(dāng)定子磁極、轉(zhuǎn)子磁極軸線對齊使A相產(chǎn)電磁 拉力時(shí)，V+分配滑環(huán)供電片25和A相的V+分配滑環(huán)逆轉(zhuǎn)碳刷a201、 V-分配 滑環(huán)供電片27和A相的V-分配滑環(huán)逆轉(zhuǎn)碳刷a202便同步斷開；當(dāng)A相V+、 V-斷開時(shí)，V+分配滑環(huán)供電片25和B相V+分配滑環(huán)逆轉(zhuǎn)碳刷b201接觸供 電，V-分配滑環(huán)供電片27和V-分配滑環(huán)逆轉(zhuǎn)碳刷b202接觸供電；當(dāng)B相V+ 分配滑環(huán)供電片25接觸V+分配滑環(huán)逆轉(zhuǎn)碳刷b201， V-分配滑環(huán)供電片27 接觸V-分配滑環(huán)逆轉(zhuǎn)碳刷b202斷電時(shí)，C相V+分配滑環(huán)供電片25和V+分配滑環(huán)逆轉(zhuǎn)碳刷c201接觸供電，V-分配滑環(huán)供電片27和V-分配滑環(huán)逆轉(zhuǎn)碳 刷c202接觸通電。依A-B-C-A順序依次往復(fù)即可循環(huán)旋轉(zhuǎn)。
在定子順轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)接觸器KMl、定子逆轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)接觸器KM2的公共端ka101、 kbl01、 kcl01的端點(diǎn)， 一路接三相繞組46的首端A101、 BlOl、 ClOl，另一 路接由快速恢復(fù)二極管VD102、 VD104、 VD106組成共陽極釋能回路，由 kal01、 AlOl、 VD102組成A相釋能回路，kbl01、 BlOl、 VD104組成B相 釋能回路，kclOi、 ClOl、 VD106組成C相釋能回路，共陽極釋能回路接可 調(diào)直流斬波電源100的V-端。
在定子順轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)接觸器KMl、定子逆轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)接觸器KM2的公共端kx102、 kyl02、 kzl02的端點(diǎn)， 一路接三相繞組46的尾端X102、 Y102、 Z102，另一 路接由快速恢復(fù)二極管VDIOI、 VD103、 VD105組成共陰極釋能回路，由 kxl02、 X102、 VD101組成A相釋能回路，kyl02、 Y102、 VD103組成B相 釋能回路，kzl02、 Z102、 VD105組成C相釋能回路，共陰極釋能回路接可 調(diào)直流斬波電源100的V+端。
由編號奇數(shù)組VD101 、 VD103、 VD105組成共陰極釋能電路(模塊電路)， 接可調(diào)直流斬波電源100的V+端。陰極VD101接A相繞組尾端X102，陰極 VD103接B相繞組尾端Y102,陰極VD105接C相繞組尾端Z102。
由編號偶數(shù)組VD102、 VD104、 VD106組成共陽極釋能電路(模塊電路)， 接可調(diào)直流斬波'電源100的V-端。陽極VD102接A相繞組首端AlOl，陽極 VD104接B相繞組首端BlOl ，陽極VD106接C相繞組首端ClOl 。
正常情況下，由于共陰極快速恢復(fù)二極管VDIOI、 VD103、 VD105和定 子相繞組46各自串聯(lián)，同時(shí)又和共陽極快速恢復(fù)二極管VD102、 VD104、 VD106串聯(lián)，并和可調(diào)直流斬波電源100反相并聯(lián)，因此，在正常供電情況 下快速恢復(fù)二極管與電源反相并聯(lián)，會(huì)造成快速恢復(fù)二極管反相截止而不通。 當(dāng)V+、 V-分配滑環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，與供電片接觸的分配碳刷給相繞組供電，快速恢 復(fù)二極管還是反相截止而不通；當(dāng)V+、 V-分配滑環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，與斷電片接觸 的分配碳刷處于斷電狀態(tài)，此時(shí)電機(jī)相繞組與電源斷開，而相繞組儲(chǔ)存的電 磁能便迅速釋能反饋到電源，從而提高了電能的利用率，又通過釋能續(xù)流使 繞組沒有電磁能。待循環(huán)到再次相繞組導(dǎo)通時(shí)，由于相繞組沒有電磁能，所 以相繞組再次導(dǎo)通時(shí)不產(chǎn)生反電勢，因此在V+、 V-分配滑環(huán)供電片供電時(shí)不 會(huì)產(chǎn)生換相火花。電流通過定子繞組46電機(jī)發(fā)電機(jī)切換接觸器KM3a、 KM3b、 KM3c、 KM4x、 KM4y、 KM4z經(jīng)定子發(fā)電狀態(tài)整流器200與定子發(fā)電狀態(tài)電逆變儲(chǔ) 能器300相連。
電阻器R1和電容器C1組成轉(zhuǎn)子電路阻容吸收保護(hù)回路后，與壓敏電阻 器RV1、轉(zhuǎn)子磁極繞組WE1并聯(lián)后與他勵(lì)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電源控制裝置400相連r
在發(fā)電機(jī)狀態(tài)根據(jù)需要還可以將定子繞組任意相同相并聯(lián)、同相串聯(lián)(參 見圖8)。當(dāng)定子A、 B、 C三相繞組A1、 A2、 Bl、 B2、 Cl、 C2通過定子繞 組發(fā)電機(jī)狀態(tài)輸出串聯(lián)切換接觸器KM8-1、 KM8-2串聯(lián)時(shí)(參見圖8a)， KM8-1、 KM8-2閉合后電流經(jīng)定子繞組發(fā)電機(jī)狀態(tài)輸出切換接觸器KM7-1、 KM7-2輸出給整'流器DZ，此時(shí)可提高輸出電壓；當(dāng)定子A、 B、 C三相繞組 Al、 A2、 Bl、 B2、 Cl、 C2通過定子繞組發(fā)電機(jī)狀態(tài)輸出并聯(lián)切換接觸器 KM9-1、 KM9-2、 KM9-3、 KM9-4并聯(lián)時(shí)(參見圖8b)， KM9-1、 KM9-2、 KM9-3、 KM9-4閉合后電流經(jīng)定子繞組發(fā)電機(jī)狀態(tài)輸出切換接觸器KM7-1、 KM7-2輸出給整流器DZ，此時(shí)可降低輸出電壓、增加輸出電流。
權(quán)利要求
1、一種開關(guān)磁阻電機(jī)發(fā)電機(jī)，包括均由硅鋼片疊壓成凸極結(jié)構(gòu)的定子、轉(zhuǎn)子和驅(qū)動(dòng)裝置，定子齒上有集中電樞繞組，繞組相同相位的兩個(gè)齒上電樞繞組串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相，其特征在于該發(fā)電機(jī)還包括安裝在電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁裝置，且所述轉(zhuǎn)子上設(shè)有繞組。
2、 如權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機(jī)發(fā)電機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子上 的繞組為勵(lì)磁繞組。
3、 如權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機(jī)發(fā)電機(jī)，其特征在于所述勵(lì)磁裝 置主要包括固定在轉(zhuǎn)子勵(lì)磁碳刷架內(nèi)固定法蘭盤及電機(jī)軸承端蓋、勵(lì)磁碳刷 架支承螺桿、轉(zhuǎn)子勵(lì)磁正電壓碳刷及刷架和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁負(fù)電壓碳刷及碳刷架； 其中勵(lì)磁碳刷架支承螺桿與固定在轉(zhuǎn)子勵(lì)磁碳刷架內(nèi)固定法蘭盤及電機(jī)軸承 端蓋相連，并且勵(lì)磁碳刷架支承螺桿上設(shè)有勵(lì)磁支承螺桿絕緣管；轉(zhuǎn)子勵(lì)磁 正電壓碳刷及刷架和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁負(fù)電壓碳刷及碳刷架上分別安裝有勵(lì)磁正電旋 轉(zhuǎn)滑環(huán)、勵(lì)磁負(fù)電旋轉(zhuǎn)滑環(huán)；勵(lì)磁正電旋轉(zhuǎn)滑環(huán)、勵(lì)磁負(fù)電旋轉(zhuǎn)滑環(huán)與電機(jī) 軸之間設(shè)有勵(lì)磁滑環(huán)金屬固定套與絕緣套；勵(lì)磁正電旋轉(zhuǎn)滑環(huán)與勵(lì)磁負(fù)電旋 轉(zhuǎn)滑環(huán)之間設(shè)有勵(lì)磁正負(fù)滑環(huán)間絕緣環(huán)。
4、 如權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機(jī)發(fā)電機(jī)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)裝 置為電子傳感器并安裝在電機(jī)內(nèi)的電機(jī)軸上；其同相位的一對磁極線圈為串 聯(lián)或并聯(lián)。
5、 如權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機(jī)發(fā)電機(jī)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)裝 置為機(jī)械式驅(qū)動(dòng)裝置并安裝在電機(jī)外側(cè)的電機(jī)軸上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種開關(guān)磁阻電機(jī)發(fā)電機(jī)，包括均由硅鋼片疊壓成凸極結(jié)構(gòu)的定子、轉(zhuǎn)子和驅(qū)動(dòng)裝置，定子齒上有集中電樞繞組，繞組相同相位的兩個(gè)齒上電樞繞組串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相，其特征在于所述轉(zhuǎn)子上設(shè)有繞組。該發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置既可采用電子傳感器，又可采用機(jī)械式驅(qū)動(dòng)裝置，還可以將兩者結(jié)合起來使用。本發(fā)明打破常規(guī)在電機(jī)轉(zhuǎn)子上加裝了勵(lì)磁繞組，提高了發(fā)電性能和效率。
文檔編號H02K29/00GK101483374SQ20081001743
公開日2009年7月15日 申請日期2008年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月11日
發(fā)明者張世清 申請人:張世清