專(zhuān)利名稱(chēng)：五次諧波勵(lì)磁無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及--種電源設(shè)備，尤其涉及一種五次諧波勵(lì)磁無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)的同軸交流勵(lì)磁機(jī)定子磁極的勵(lì)磁源主要有三 種1、取自主繞組；2、取自定子中的輔助繞組；3、取自副勵(lì)磁機(jī)。
其中l(wèi)、取自主繞組方式存在電機(jī)短路時(shí)無(wú)勵(lì)磁電源供出，還存在對(duì)主機(jī) 的輸出電壓有干擾等缺陷。
2、 取自定子中的輔助繞組的主要有二種型式， 一種是與主電機(jī)極數(shù)相同 的基波輔助繞組； 一種是極數(shù)為主電機(jī)極數(shù)3倍的三次諧波繞組；前者與主繞 組互有干擾，且受電樞反應(yīng)影響大，電機(jī)的穩(wěn)態(tài)短路電流倍數(shù)難以等于或大于 3倍，而三相三次諧波勵(lì)磁繞組也與主繞組有電磁干擾，而且發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行 時(shí)，中線(xiàn)的三次諧波電流起去磁作用，并聯(lián)時(shí)電機(jī)容易發(fā)生震蕩，工作不穩(wěn)定。
3、 取自副勵(lì)磁機(jī)特別是永磁副勵(lì)磁機(jī)(PMG)的，在電氣性能上克服了 前二種的缺陷，但結(jié)構(gòu)上多了一個(gè)副勵(lì)磁機(jī)，整個(gè)電機(jī)由主發(fā)電機(jī)、交流勵(lì)磁 機(jī)，副勵(lì)磁機(jī)三機(jī)同軸組成，電機(jī)軸向長(zhǎng)度長(zhǎng)，體積增大，重量加重，成本增 大，在很多場(chǎng)合使用受限制。如何省掉副勵(lì)磁機(jī)，而在性能上又能改進(jìn)基波勵(lì)
磁和三波諧波勵(lì)磁方式的無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)就很有必要。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種五次諧波勵(lì)磁無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)，在不改變 現(xiàn)有基波勵(lì)磁或三次諧波勵(lì)磁的二機(jī)結(jié)構(gòu)，即主發(fā)電機(jī)和交流勵(lì)磁機(jī)二機(jī)同軸 結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，僅改變交流勵(lì)磁機(jī)定子磁極的勵(lì)磁源，但其電氣性能上卻要優(yōu) 于基波勵(lì)磁或三次諧波勵(lì)磁的方式。本實(shí)用新型是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其特征為發(fā)電機(jī)由主發(fā)電機(jī)和交流勵(lì)磁機(jī)二 機(jī)同軸組成，交流勵(lì)磁機(jī)定子磁極繞組的直流勵(lì)磁源取自主發(fā)電機(jī)定子鐵芯中
的三相五次諧波繞組經(jīng)整流器整流而成的直流電源；發(fā)電機(jī)定子60槽，極數(shù)4 極，相數(shù)3相，主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子做成整體凸極式，定子與轉(zhuǎn)子間有均勻氣隙，極 弧系數(shù)為0.71 0.73;發(fā)電機(jī)主繞組為不等匝的同心式雙層繞組，每個(gè)同心式的 線(xiàn)圈組有5個(gè)線(xiàn)圈組成，線(xiàn)圈節(jié)距從大到小分別為14、 12、 10、 8、 6，而每個(gè) 線(xiàn)圈的匝數(shù)從大到小其匝比分配為3: 3: 2: 1: 1，三相五次諧波繞組的節(jié)距
為3，極數(shù)是主繞組極數(shù)的5倍，3相對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，3相單層繞組，五次諧波繞組 中無(wú)基波含量，因而五次諧波繞組與主繞組正交。
本實(shí)用新型的技術(shù)效果是1、軸向長(zhǎng)度短，體積小，重量輕，成本低；2、 比結(jié)構(gòu)類(lèi)似的基波勵(lì)磁無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)短路電流倍數(shù)大，強(qiáng)勵(lì)能力大，且與主 發(fā)電機(jī)主繞組無(wú)電磁干擾，還克服了電機(jī)短路時(shí)基波勵(lì)磁源無(wú)法取出的缺陷； 3、比結(jié)構(gòu)類(lèi)似的三次諧波無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)工作時(shí)的性能更好，中線(xiàn)電流 對(duì)五次諧波磁場(chǎng)不產(chǎn)生去磁作用，克服了三次諧波勵(lì)磁發(fā)電機(jī)并聯(lián)時(shí)中線(xiàn)電流 大，并對(duì)三次磁場(chǎng)產(chǎn)生強(qiáng)去磁效應(yīng)，致使并聯(lián)不穩(wěn)定，振蕩等缺陷；4、五次 諧波勵(lì)磁具有正反饋勵(lì)磁特征，即負(fù)載越大，五次諧波含量也增大，復(fù)勵(lì)能力 大。


圖1為本實(shí)用新型的定子主繞組圖。 圖2為本實(shí)用新型的五次諧波繞組圖。 圖3為本實(shí)用新型的電氣原理圖。 在圖3中，1、定子2、轉(zhuǎn)子
具體實(shí)施方式
如圖1所示，實(shí)施一臺(tái)五次諧波勵(lì)磁無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)，定子槽數(shù)60槽， 極數(shù)4極，相為3相，并聯(lián)支路數(shù)為2，定子主繞組是一種不等匝的同心式雙 層繞組，以U相為例(只畫(huà)出2極，占30槽，另外2極30槽與此雷同布置)U 相繞組UN為一條并聯(lián)支路，它由二個(gè)線(xiàn)圈組開(kāi)閉口串聯(lián)連接而成，每個(gè)線(xiàn)圈 組又由5個(gè)同心式的線(xiàn)圈組成，線(xiàn)圈節(jié)距從大到小為14、 12、 10、 8、 6，每個(gè)
線(xiàn)圈的匝數(shù)不等，依節(jié)距從大到小匝數(shù)比為3: 3: 2: 1: 1， V相，W相繞組VN
和麗與U相繞組UN互差120。電角度，構(gòu)成對(duì)稱(chēng)三相繞組，三相四線(xiàn)引出U、 V、 W、 N，這種三相繞組形成在槽內(nèi)的雙層結(jié)構(gòu)，并且在每槽中的導(dǎo)體數(shù)相等， 由于這種布置可以消除5次諧波，而7次諧波含量也很小，不但電壓波形畸變 率小，而且有利于采用5次諧波勵(lì)磁方式，保證主繞組與5次諧波繞組無(wú)電磁 干擾，主繞組的電樞反應(yīng)也不對(duì)5次諧波磁場(chǎng)去磁，以保證5次諧波勵(lì)磁的強(qiáng) 勵(lì)能力。
如圖2所示，a5x5， b5y5， cszs所示，5次諧波繞組的節(jié)距為3，極數(shù)為主 繞組極數(shù)的5倍，3相對(duì)稱(chēng)，形成繞組的每個(gè)線(xiàn)圈等匝等距，3相構(gòu)成單層繞 組a5x5 ， b5y5 ， c5z5為星形接法，即x5 ， y5 ， z5相接在一起，不引出，只引出a5 ， b5 ， c5 。 a5， b5， cs簡(jiǎn)稱(chēng)三相5次諧波繞組。因此發(fā)電機(jī)的每個(gè)槽中有雙層的主繞組， 也有單層的5次諧波繞組，但每個(gè)槽中的導(dǎo)體數(shù)是相同的，層數(shù)也是相同的， 因此每槽的槽滿(mǎn)率相同。5次諧波繞組中無(wú)基波電勢(shì)，故5次諧波繞組不受主 繞組的干擾，也不受基波電樞反應(yīng)的干擾，因?yàn)橹骼@組中不含5次諧波，5次 諧波繞組中也不含基波，故主繞組與5次諧波繞組是正交的互相都無(wú)電磁干擾。 除無(wú)干擾的優(yōu)點(diǎn)之外，還有的優(yōu)點(diǎn)是，主磁場(chǎng)中5次諧波的含量還隨負(fù)載增加， 勵(lì)磁電流也增加，這也使5次諧波磁場(chǎng)增加，以保證負(fù)載大小變化時(shí)，5次諧 波能量大小也隨著變化的能力。這種方式克服了基波磁場(chǎng)源與主繞組有干擾及難以維持短路電流倍數(shù)等于或大于3倍額定電流的缺點(diǎn)；也克服了三相三次諧 波勵(lì)磁繞組與主繞組也有干擾的缺點(diǎn)；還克服了三次諧波勵(lì)磁發(fā)電機(jī)并聯(lián)時(shí)中 線(xiàn)電流大，對(duì)三次諧波磁場(chǎng)去磁大，容易造成的并聯(lián)振蕩，工作不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。 在結(jié)構(gòu)上無(wú)須附加永磁副勵(lì)磁機(jī)，只需要主發(fā)電機(jī)和交流勵(lì)磁機(jī)二機(jī)同軸組 成，比具有副勵(lì)磁機(jī)的三機(jī)同軸組成的發(fā)電機(jī)的軸向長(zhǎng)度短，而性能上又與具 有永磁副勵(lì)磁機(jī)的三機(jī)同軸無(wú)刷同歩發(fā)電機(jī)的性能相當(dāng)。
如圖3所示，定子1中U、 V、 W、 N為主發(fā)電機(jī)三相主繞組，a5， b5， c5 為三相五次諧波繞組，主繞組和五次諧波繞組共下在主發(fā)電機(jī)的定子鐵芯中； Z,為三相全波整流器，E,E2為勵(lì)磁機(jī)的定子勵(lì)磁繞組；轉(zhuǎn)子2中，F(xiàn),F2為主發(fā) 電機(jī)的凸極轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組，a、 b、 c為勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子三相對(duì)稱(chēng)繞組，Z2為三相全 波整流器，R為壓敏電阻；整臺(tái)發(fā)電機(jī)是由一臺(tái)凸極轉(zhuǎn)場(chǎng)式主發(fā)電機(jī)和一臺(tái)凸 極轉(zhuǎn)樞式交流勵(lì)磁機(jī)二機(jī)同軸組成的。這種五次諧波勵(lì)磁無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu) 上是主發(fā)電機(jī)和交流勵(lì)磁機(jī)二機(jī)同軸結(jié)構(gòu)，但其電氣性能要優(yōu)于基波勵(lì)磁方式 的和三次諧波勵(lì)磁方式的二機(jī)同軸結(jié)構(gòu)的無(wú)刷同歩發(fā)電機(jī)的電氣性能，達(dá)到了 實(shí)用新型的目的。
權(quán)利要求1、一種五次諧波勵(lì)磁無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)，其特征為發(fā)電機(jī)由主發(fā)電機(jī)和交流勵(lì)磁機(jī)二機(jī)同軸組成，交流勵(lì)磁機(jī)定子磁極繞組的直流勵(lì)磁源取自主發(fā)電機(jī)定子鐵芯中的三相五次諧波繞組經(jīng)整流器整流而成的直流電源；發(fā)電機(jī)定子60槽，極數(shù)4極，相數(shù)3相，主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子做成整體凸極式，定子與轉(zhuǎn)子間有均勻氣隙，極弧系數(shù)為0.71～0.73；發(fā)電機(jī)主繞組為不等匝的同心式雙層繞組，每個(gè)同心式的線(xiàn)圈組有5個(gè)線(xiàn)圈組成，線(xiàn)圈節(jié)距從大到小分別為14、12、10、8、6，而每個(gè)線(xiàn)圈的匝數(shù)從大到小其匝比分配為3∶3∶2∶1∶1，三相五次諧波繞組的節(jié)距為3，極數(shù)是主繞組極數(shù)的5倍，3相對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，3相單層繞組，五次諧波繞組中無(wú)基波含量，因而五次諧波繞組與主繞組正交。
專(zhuān)利摘要一種五次諧波勵(lì)磁無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)，其特征為發(fā)電機(jī)由主發(fā)電機(jī)和交流勵(lì)磁機(jī)二機(jī)同軸組成，交流勵(lì)磁機(jī)定子磁極繞組的直流勵(lì)磁源取自主發(fā)電機(jī)定子鐵芯中的三相五次諧波繞組經(jīng)整流器整流而成的直流電源；發(fā)電機(jī)定子60槽，極數(shù)4極，相數(shù)3相，主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子做成整體凸極式。本實(shí)用新型克服了基波勵(lì)磁短路電流倍數(shù)小和有電磁干擾的缺陷，也克服了三次諧波勵(lì)磁并聯(lián)時(shí)中線(xiàn)電流對(duì)三次諧波磁場(chǎng)去磁大的缺陷。因此，五次諧波勵(lì)磁無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)電氣性能具有比基波勵(lì)磁和三次諧波勵(lì)磁無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)電氣性能更優(yōu)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02K19/38GK201414059SQ20092018519
公開(kāi)日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
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