專利名稱：一種雙凸極混合勵磁發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙凸極混合勵磁發(fā)電機，屬于發(fā)電機領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
中國稀土資源豐富，稀土永磁材料被越來越多的應(yīng)用于國民生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，如 電動機、發(fā)電機等，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益。但是隨之面臨的問題是，永磁材料提供的磁場 恒定，使磁場、輸出電壓難以調(diào)節(jié)；混合勵磁發(fā)電機采用永磁與勵磁相結(jié)合、通過調(diào)節(jié)勵磁 磁場來對混合磁場進行調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)了輸出電壓可控與穩(wěn)定。 現(xiàn)在，很多混合勵磁電機通過對通入勵磁繞組的勵磁電流的大小和方向進行調(diào)節(jié) 來實現(xiàn)磁場調(diào)節(jié)。如，專利號為ZL200510038147. 0的混合勵磁雙凸極永磁同步電機，調(diào)節(jié) 勵磁電流的大小和方向，電機的相電勢可得到調(diào)節(jié)；專利號為ZL200510112091. 9的雙饋電 混合勵磁軸向磁場永磁電機通過改變磁場控制繞組中的電流幅值和方向來調(diào)節(jié)電機氣隙 總磁通大小，達到改變感應(yīng)電勢大小的目的。 這些技術(shù)通過對通入勵磁繞組的勵磁電流的大小和方向進行調(diào)節(jié)來實現(xiàn)磁場調(diào) 節(jié)，其存在的問題在于向勵磁繞組內(nèi)通入反向勵磁電流，產(chǎn)生的磁場對總磁場進行消弱， 由此導(dǎo)致永磁體的能力沒有得到充分的利用，造成了浪費；反向勵磁電流產(chǎn)生的反向磁場 使得永磁鐵去磁的風(fēng)險增加；永磁體提供的磁場有限，當需要提輸出大功率時則需要增加 永磁體的用量，而隨著國家隊稀土資源的重視，稀土永磁體的價格越來越高，從而增加很多 成本；對勵磁電流方向和大小進行控制相比于只是控制勵磁電流的大小，電路更加復(fù)雜和 不可靠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠解決上述問題，實現(xiàn)永磁體、勵磁繞組的能力均 得到充分利用，發(fā)電機在寬轉(zhuǎn)速內(nèi)輸出可控、穩(wěn)定的電壓，成本更低、輸出功率更高，減少永 磁體去磁風(fēng)險，電子控制裝置簡單可靠的雙凸極混合勵磁發(fā)電機。具體技術(shù)內(nèi)容如下
包括有轉(zhuǎn)子、定子、電子控制裝置，定子上有集中電樞繞組、永磁體和勵磁繞組， 定、轉(zhuǎn)子均為凸極齒槽結(jié)構(gòu)，發(fā)電機工作時，由電子控制裝置控制，向勵磁繞組內(nèi)通入單向 的勵磁電流；通過調(diào)節(jié)勵磁電流的大小來實現(xiàn)發(fā)電機輸出電壓的穩(wěn)定；當發(fā)電機正常工 作、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到最高時，僅由永磁體提供磁場不能使發(fā)電機輸出電壓達到目標穩(wěn)壓值；當 發(fā)電機非正常工作、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速太高、輸出電壓高于目標穩(wěn)壓值時，發(fā)電機不向外輸出電流， 以保護電子控制裝置及用電設(shè)備。 當發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速很低時、勵磁電流由蓄電池提供，當轉(zhuǎn)速達到設(shè)定值時、勵磁電 流由發(fā)電機自身提供，或由發(fā)電機自身提供，或由蓄電池提供；勵磁電流大小的調(diào)節(jié)，通過 對勵磁電流通斷時間長短的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)。 本發(fā)明所述一種雙凸極混合勵磁發(fā)電機，因為永磁體提供的磁場不變，所以，當轉(zhuǎn) 子轉(zhuǎn)速很低時、向勵磁繞組輸入一個大電流，轉(zhuǎn)速升高時、輸入一個稍低的勵磁電流，轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高時，輸入的勵磁電流更小一些，如此搭配，從而實現(xiàn)了對勵磁繞組、永磁體產(chǎn)生的 磁場的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了對輸出電壓的調(diào)節(jié)，把輸出電壓穩(wěn)定在目標穩(wěn)壓值。 本發(fā)明所述勵磁電流大小的調(diào)節(jié)可以通過調(diào)節(jié)勵磁電流的通斷時間的長短來實
現(xiàn)，即，當輸出電壓高于目標穩(wěn)壓值時，勵磁繞組斷路，發(fā)電機無勵磁電流，輸出電壓下降；
勵磁繞組斷開一段時間后，輸出電壓降至某一值時，勵磁回路導(dǎo)通，輸出電壓又升高；如此
轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高、勵磁繞組斷開的時間長一些、平均勵磁電流小一些，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低時、勵磁繞
組導(dǎo)通時間長一些、平均勵磁電流大一些；這些可以通過簡單的電子控制裝置輕易地來實
現(xiàn)，實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。勵磁電流大小的調(diào)節(jié)還可以通過變化電阻等方法來實現(xiàn)。 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點 1、本發(fā)明所述一種雙凸極混合勵磁發(fā)電機，向勵磁繞組內(nèi)輸入單向的大小變化的 勵磁電流來實現(xiàn)對磁場的調(diào)節(jié)、實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定，而沒有反向的勵磁電流產(chǎn)生磁場來 消弱永磁體產(chǎn)生的磁場，如此，永磁體的能力得到了充分的利用；勵磁繞組也提供了更多的 磁場來發(fā)電，而不只是對永磁磁場進行調(diào)節(jié)，從而充分利用了勵磁繞組的能力，既然已經(jīng)安 裝了一套勵磁繞組，成本已經(jīng)上去了一些，為什么不充分利用呢，多消耗的勵磁能量相比于 由此產(chǎn)生的電能還是不多的。 2、由于采用永磁與勵磁相結(jié)合的方式，使得發(fā)電機可以在更寬轉(zhuǎn)速內(nèi)工作，而且 輸出電壓可控、穩(wěn)定。 3、勵磁電流為大小變化的單相電流，控制電路簡單、可靠、成本低；所有的勵磁電 流都用來發(fā)電，因為沒有反向勵磁電流做負功，從而使輸出功率更高；無反向勵磁電流產(chǎn)生 磁場對永磁體產(chǎn)生的磁場進行消弱，從而使永磁體去磁的風(fēng)險降低。 4、隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，要求發(fā)電機的輸出功率越來越大，如果僅采用增加永磁的方 法來實現(xiàn)，不但成本增加很多，而且發(fā)電機體積會變大；而充分利用勵磁繞組，使其提供的 勵磁磁場增加，能在不增加成本的情況下，只需改變相關(guān)參數(shù)，即可增加輸出功率。
正因為本發(fā)明所述一種雙凸極混合勵磁發(fā)電機所具有的優(yōu)點，本發(fā)明可廣泛應(yīng)用 于汽車、風(fēng)力發(fā)電、航空、航海等領(lǐng)域。


附圖1為本發(fā)明用作一款雙凸極混合勵磁發(fā)電機的基本工作原理電路。 具體實施例 實施例中1 、電子控制裝置2 、雙凸極混合勵磁發(fā)電機3 、蓄電池4、負載
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明 本實施例是本發(fā)明所述一種雙凸極混合勵磁發(fā)電機用作車用的一款雙凸極混合 勵磁發(fā)電機。本實施例中所述雙凸極混合勵磁發(fā)電機2，永磁體和勵磁繞組均位于發(fā)電機 定子上；當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于1150轉(zhuǎn)/分時、由蓄電池3提供勵磁電流，大于1150轉(zhuǎn)/分時、由 發(fā)電機自身提供勵磁電流；勵磁電流大小的調(diào)節(jié)，通過電子控制裝置1對勵磁電流通斷時 間長短調(diào)節(jié)來實現(xiàn)；該發(fā)電機正常發(fā)電轉(zhuǎn)速范圍是800轉(zhuǎn)/分-4500轉(zhuǎn)/分；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為 4500轉(zhuǎn)/分時，僅由永磁體提供磁場不能使發(fā)電機輸出電壓達到目標穩(wěn)壓值；當發(fā)電機非 正常工作(如非正常加速)、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速過大、超過4500轉(zhuǎn)/分時，發(fā)電機停止向外供電，以保護電子控制裝置及用電設(shè)備。
具體工作原理如下 當發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速很低時，僅由永磁體提供磁場、輸出電壓遠低于目標穩(wěn)壓值，Rl 的分壓低于VS的導(dǎo)通電壓，VS不導(dǎo)通，VI也不導(dǎo)通；V1截止時V2的基極電位很低，使V2 有足夠高的正向偏壓而飽和導(dǎo)通，發(fā)電機勵磁回路導(dǎo)通。當發(fā)電機輸出電壓上升至目標穩(wěn) 壓值時，Rl的分壓使VS導(dǎo)通，VI同時飽和導(dǎo)通；V1飽和導(dǎo)通后，V2失去偏壓而截止，勵磁 回路斷路。發(fā)電機無勵磁電流時，只有永磁體提供磁場，其電動勢及端電壓下降，當降到Rl 上的分壓不足以維持VS導(dǎo)通時，VS又截止，VI也截止，又使V2導(dǎo)通，發(fā)電機勵磁回路又導(dǎo) 通。如此反復(fù)，使發(fā)電機的輸出電壓維持在設(shè)定的目標穩(wěn)壓值U。 當發(fā)電機轉(zhuǎn)速升高時，集中電樞繞組感應(yīng)發(fā)電量增加，發(fā)電機輸出電壓升高，短暫 的略高于目標穩(wěn)壓值，Rl的分壓使VS導(dǎo)通，VI同時飽和導(dǎo)通；V1飽和導(dǎo)通后，V2失去偏壓 而截止，發(fā)電機勵磁回路斷路。發(fā)電機無勵磁電流時，只有永磁體提供磁場，其電動勢及端 電壓下降，當降到Rl上的分壓不足以維持VS導(dǎo)通時，VS又截止，VI也截止，又使V2導(dǎo)通， 發(fā)電機勵磁回路又導(dǎo)通。如此反復(fù)，使發(fā)電機的輸出電壓維持在設(shè)定的目標穩(wěn)壓值U。
當發(fā)電機轉(zhuǎn)速降低時，集中電樞繞組感應(yīng)發(fā)電量減少，發(fā)電機輸出電壓降低，在輸 出電壓達到目標穩(wěn)壓值以前，R1的分壓低于VS的導(dǎo)通電壓，VS不導(dǎo)通，V1也不導(dǎo)通；V1截 止時V2的基極電位很低，使V2有足夠高的正向偏壓而飽和導(dǎo)通，發(fā)電機勵磁回路導(dǎo)通。當 發(fā)電機輸出電壓上升至目標穩(wěn)壓值時，R1的分壓使VS導(dǎo)通，V1同時飽和導(dǎo)通；V1飽和導(dǎo)通 后，V2失去偏壓而截止，勵磁回路斷路。發(fā)電機無勵磁電流時，只有永磁體提供磁場，其電 動勢及端電壓下降，當降到Rl上的分壓不足以維持VS導(dǎo)通時，VS又截止，VI也截止，又使 V2導(dǎo)通，發(fā)電機勵磁回路又導(dǎo)通。如此反復(fù)，使發(fā)電機的輸出電壓維持在設(shè)定的目標穩(wěn)壓值u。 如此，使得發(fā)電機在轉(zhuǎn)速變化時，通過電子控制裝置1自動調(diào)節(jié)勵磁回路的通斷 時間來實現(xiàn)穩(wěn)壓。在一定時間內(nèi)，發(fā)電機轉(zhuǎn)速很低時、勵磁回路導(dǎo)通的時間總和為tl，轉(zhuǎn)速 中等時、勵磁回路導(dǎo)通的時間總和為t2，轉(zhuǎn)速很高時、勵磁回路導(dǎo)通的時間總和為t3，顯然 tl、 t2、 t3依次減小。相當于，轉(zhuǎn)速低時，向勵磁繞組內(nèi)通入一個大電流(勵磁回路導(dǎo)通與 斷開的平均電流)；轉(zhuǎn)速中等時，向勵磁繞組內(nèi)通入一個稍小的電流；高轉(zhuǎn)速時，向勵磁繞 組內(nèi)通入一個小電流。從而實現(xiàn)了通過調(diào)節(jié)勵磁電流的大小對雙凸極混合勵磁發(fā)電機穩(wěn)壓 的目的。 本實施例僅是本發(fā)明所述一種雙凸極混合勵磁發(fā)電機用作一款車用雙凸極混合 勵磁發(fā)電機的情況，不能說本發(fā)明就這一種實施方式，本發(fā)明還可用于權(quán)利要求書所述的 各種雙凸極混合勵磁發(fā)電機中。
權(quán)利要求
一種雙凸極混合勵磁發(fā)電機，包括有轉(zhuǎn)子、定子、電子控制裝置，定子上有集中電樞繞組、永磁體和勵磁繞組，定、轉(zhuǎn)子均為凸極齒槽結(jié)構(gòu)，其特征在于發(fā)電機工作時，由電子控制裝置控制，向勵磁繞組內(nèi)通入單向的勵磁電流；通過調(diào)節(jié)勵磁電流的大小來實現(xiàn)發(fā)電機輸出電壓的穩(wěn)定；當發(fā)電機正常工作、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到最高時，僅由永磁體提供磁場不能使發(fā)電機輸出電壓達到目標穩(wěn)壓值；當發(fā)電機非正常工作、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速太高、輸出電壓高于目標穩(wěn)壓值時，發(fā)電機不向外輸出電流，以保護電子控制裝置及用電設(shè)備。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合勵磁發(fā)電機，其特征在于當發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速很低 時，勵磁電流由蓄電池提供；當轉(zhuǎn)速達到設(shè)定值時，勵磁電流由發(fā)電機自身提供。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合勵磁發(fā)電機，其特征在于發(fā)電機勵磁電流由發(fā)電 機自身提供。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合勵磁發(fā)電機，其特征在于發(fā)電機勵磁電流由蓄電 池提供。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合勵磁發(fā)電機，其特征在于勵磁電流大小的調(diào)節(jié)，通 過對勵磁電流通斷時間長短的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙凸極混合勵磁發(fā)電機，包括有轉(zhuǎn)子、定子、電子控制裝置，定子上有集中電樞繞組、永磁體和勵磁繞組，定、轉(zhuǎn)子均為凸極齒槽結(jié)構(gòu)，發(fā)電機工作時，通過調(diào)節(jié)單向勵磁電流的大小來實現(xiàn)發(fā)電機輸出電壓的穩(wěn)定。由于勵磁電流為單方向的，實現(xiàn)永磁體、勵磁繞組的能力均得到充分利用，發(fā)電機在寬轉(zhuǎn)速內(nèi)輸出可控、穩(wěn)定的電壓，成本更低、輸出功率更高，減少永磁體去磁風(fēng)險，控制電路簡單可靠，可廣泛應(yīng)用于汽車、風(fēng)力發(fā)電、航空、航海等領(lǐng)域。
文檔編號H02P9/14GK101694982SQ20091022947
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者柳小偉 申請人:柳小偉;