專利名稱：一種基于雙作用鐵心繞組的發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能源、電力系統(tǒng)，特別是一種基于雙作用鐵心繞組的發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
1821年法拉第發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線能繞永久磁鐵旋轉(zhuǎn)，發(fā)明了永磁電機(jī)。1857年英國的惠斯通用電磁鐵代替永久磁鐵，發(fā)明了電勵磁方式，開創(chuàng)了電勵磁電機(jī)的新紀(jì)元。但以上電機(jī)都只是能量轉(zhuǎn)換的工具?，F(xiàn)有的發(fā)電機(jī)的基本原理都是導(dǎo)體切割磁力線而感應(yīng)電動勢并產(chǎn)生電流，導(dǎo)體切割磁力線的過程需要消耗足夠的機(jī)械能，以克服裝嵌導(dǎo)體的軟鐵與磁鐵的吸力。 經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，在裝嵌導(dǎo)體的鐵心中加入靜磁場，再拿去切割磁力線，不但可以產(chǎn)生更多的電流，而且在特定條件下，設(shè)在裝有導(dǎo)線的鐵心中的靜磁場還起到平衡鐵心與磁鐵之間的吸力，使導(dǎo)體在切割磁力線的過程只需消耗少量的機(jī)械能便可產(chǎn)生大量的電能。本發(fā)明在發(fā)電機(jī)的電樞繞組的鐵心中加入靜磁場，利用特定結(jié)構(gòu)中定子與轉(zhuǎn)子的相斥和相吸的磁力平衡的特性，使導(dǎo)體切割磁力線的過程只需消耗少量的機(jī)械能，并實(shí)現(xiàn)能量的放大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種基于雙作用鐵心繞組的發(fā)電機(jī)，主要包括定子鐵心
(I)、電樞繞組(2)、定子勵磁繞組(3)、轉(zhuǎn)子勵磁繞組(4)、轉(zhuǎn)子鐵心(5)、轉(zhuǎn)軸￠)、機(jī)殼、接線盒(8)和自動勵磁調(diào)節(jié)器，其特征是電樞繞組與定子勵磁繞組交叉或重疊或平行設(shè)在定子鐵心上，組成雙作用定子鐵心繞組，和/或，電樞繞組與轉(zhuǎn)子勵磁繞組交叉或重疊或平行設(shè)在轉(zhuǎn)子鐵心上，組成雙作用轉(zhuǎn)子鐵心繞組；轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)量為2極或2極以上，定子的磁極數(shù)量為2極或2極以上，而且兩者的磁極數(shù)量都是偶數(shù)；轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)量為2的偶數(shù)倍，定子的磁極數(shù)量為任意偶數(shù)，或者，轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)量為任意偶數(shù)，定子的磁極數(shù)量為2的偶數(shù)倍，轉(zhuǎn)子的磁極與定子的磁極按斥、吸磁力平衡的陣列排列。
轉(zhuǎn)子與定子磁極斥、吸平衡的陣列說明當(dāng)轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)量為2極時，能與轉(zhuǎn)子的磁極達(dá)到斥、吸磁力平衡的定子磁極的數(shù)量為4極、8極、12極等2的偶數(shù)倍，定子磁極的數(shù)量不能為2極、6極、10極等2的奇數(shù)倍。4極定子的磁極排列方式為S-N-S-N，8極定子的磁極排列方式為S-N-S-N-S-N-S-N或 S-S-N-N-S-S-N-N。當(dāng)轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)量為4極時，能與轉(zhuǎn)子的磁極達(dá)到斥、吸磁力平衡的定子磁極的數(shù)量為2極、4極、6極、8極、10極、12極等任意偶數(shù)。若4極轉(zhuǎn)子按S-N-S-N排列，則4極定子按S-S-N-N排列，反之亦然。若4極轉(zhuǎn)子按S-N-S-N排列，則6極定子的磁極排列方式為S-N-S-N-S-N。在定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極都平均分布的前提下，若4極轉(zhuǎn)子按S-S-N-N排列，則定子的磁極數(shù)量不能為6和10等2的奇數(shù)倍，否則不能達(dá)到定、轉(zhuǎn)子的斥吸磁力平衡。當(dāng)轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)量為6極時，能與轉(zhuǎn)子的磁極達(dá)到斥、吸磁力平衡的定子磁極的數(shù)量為4極、8極、12極等2的偶數(shù)倍，定子磁極的數(shù)量不能為2極、6極、10極等2的奇數(shù)倍。當(dāng)轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)量為8極時，能與轉(zhuǎn)子的磁極達(dá)到斥吸磁力平衡的定子磁極的數(shù)量為2極、4極、6極、8極、10極、12極等任意偶數(shù)。當(dāng)轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)量與定子的磁極數(shù)量相同時，必有一組磁極按S-S-N-N的次序排列，另一組按S-N-S-N次序排列。如8極轉(zhuǎn)子的排列方式為S-N-S-N-S-N-S-N，則8極定子的排列方式為S-S-N-N-S-S-N-N。定子的磁極數(shù)量與轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)量的搭配原則是2的偶數(shù)倍與任意偶數(shù)搭配，2的奇數(shù)倍與2的偶數(shù)倍搭配。原則上2的奇數(shù)倍不能與2的奇數(shù)倍搭配，2的奇數(shù)倍與2的奇數(shù)倍搭配的結(jié)果是定子和轉(zhuǎn)子的磁極平均分布時，不能達(dá)到斥、吸磁力平衡。只有當(dāng) 定子或轉(zhuǎn)子的磁極不平均分布時，2的奇數(shù)倍與2的奇數(shù)倍搭配才有可能達(dá)到斥、吸磁力平衡，但定子或轉(zhuǎn)子的磁極不平均分配的方法不符合經(jīng)濟(jì)原則。工作原理原動機(jī)帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，一方面，由于定子和轉(zhuǎn)子都有特定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的磁場，不再像傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)那樣為切割磁力線而克服定子與轉(zhuǎn)子之間純粹的相吸關(guān)系，而是定子磁場與轉(zhuǎn)子磁場之間磁力的相吸與相斥的關(guān)系，定子磁場作用于轉(zhuǎn)子磁場的磁力對稱抵消，另一方面，定子磁場與轉(zhuǎn)子磁場相吸相斥并不影響電樞繞組切割磁力線，電樞繞組感應(yīng)到電動勢且產(chǎn)生電流。雙作用鐵心繞組是指在一個鐵心上嵌入勵磁繞組和電樞繞組兩種作用不同的繞組。兩種繞組交叉或重疊或平行嵌入鐵心，務(wù)求兩種繞組都靠近定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙。鐵心用軟鐵材料制成，一般由硅鋼片疊壓而成。鐵心上分別開有勵磁繞組槽和電樞繞組槽。根據(jù)鐵心上兩種開槽的特點(diǎn)，確定是先嵌入勵磁繞組再嵌入電樞繞組，還是先嵌入電樞繞組再嵌入勵磁繞組。電樞繞組與勵磁繞組交叉設(shè)置在鐵心上時，呈“ + ”形或“丄”形或“ X ”形。電樞繞組與勵磁繞組重疊設(shè)置時，一個在內(nèi)層、一個在外層，呈“回”形或“凸”形。由于電樞繞組和勵磁繞組交叉和重疊設(shè)置都存在兩種繞組重疊的部份，可以在重疊的位置設(shè)置鐵心凹位，使兩者不會直接疊加在一起，這種設(shè)有凹位的鐵心由于存在兩種不同形狀的鐵芯片，加工稍復(fù)雜一點(diǎn)。雙作用鐵心繞組包括定子雙作用鐵心繞組和轉(zhuǎn)子雙作用鐵心繞組。轉(zhuǎn)子鐵心包括直槽式鐵心和斜槽式鐵心。繞組一般用漆包銅線或漆包鋁線繞制，也可以用其它導(dǎo)電性能好的漆包金屬線或漆包合金線繞制。雙作用鐵心繞組的勵磁繞組可用永磁體代替，做成永磁式雙作用鐵心繞組，永磁式雙作用鐵心繞組由鐵心、永磁體和電樞繞組組成,永磁體鑲嵌在鐵心槽內(nèi)，永磁體的一個磁極對著氣隙，永磁體與電樞繞組之間由鐵心間隔。永磁式雙作用鐵心繞組主要應(yīng)用于永磁發(fā)電機(jī)，定子和轉(zhuǎn)子的磁極都是永磁體。發(fā)電機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子鐵心勵磁繞組可以做成Halbach陣列電磁環(huán)，由16個或16個以上徑向電磁鐵與切向電磁鐵和/或三角形電磁鐵組成的磁極設(shè)定為S極與N極相間排列的4對極或4對極以上的電磁環(huán)。發(fā)電機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子鐵心勵磁繞組還可用永磁體磁環(huán)或混勵式磁環(huán)替代，但磁環(huán)不能與電樞繞組設(shè)在一起。永磁體磁環(huán)包括普通陣列磁環(huán)和基于Halbach陣列的磁環(huán)。若采用普通陣列磁環(huán)，轉(zhuǎn)子軛應(yīng)采用鐵磁性材料制造。Halbach陣列永磁體磁環(huán)是由徑向永磁體與切向和/或斜向永磁體組成的四對極或四對極以上的永磁體分布形式的磁環(huán)，磁環(huán)的S極和N極相間排列。根據(jù)Halbach陣列，4對極的磁環(huán)至少由16塊磁鋼組成，通常4對極的磁環(huán)由16塊或24塊或48塊磁鋼組成。Halbach陣列磁環(huán)同樣可以制造成一個完整的磁環(huán)。混勵式磁環(huán)由電磁鐵和永磁體相間排列組成，也可以做Halbach陣列混勵式磁環(huán)。所述鐵心勵磁繞組或永磁體磁環(huán)或混勵式磁環(huán)的磁極方向?yàn)閺较蚧蚯邢蚧蜉S向。所述發(fā)電機(jī)為三相交流發(fā)電機(jī)或單相交流發(fā)電機(jī)或直流發(fā)電機(jī)或單相交-直流發(fā)電機(jī)或三相交-直流發(fā)電機(jī)。所述發(fā)電機(jī)為凸極式無刷發(fā)電機(jī)或凸極式有刷發(fā)電機(jī)或爪極式無刷發(fā)電機(jī)或爪極式有刷發(fā)電機(jī)。所述發(fā)電機(jī)為電勵式或永磁式或混勵式發(fā)電機(jī)。由于電樞繞組在定子與轉(zhuǎn)子相吸相斥的環(huán)境中切割磁力線，在同一時刻，不同的電樞繞組產(chǎn)生的電流波形可能并不一致，所以并不是任意一種定、轉(zhuǎn)子磁場拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的發(fā)電機(jī)都適宜做成三相交流發(fā)電機(jī)。較適宜做成三相交流發(fā)電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子磁極數(shù)量比有6 12、6 24、6 48,12 24,12 48等。三相交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)量為6的奇數(shù)倍，定子的磁極數(shù)量為6的偶數(shù)倍，而且定子的磁極數(shù)量是轉(zhuǎn)子磁極數(shù)量的2倍或2倍以上，或者，轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)量為6的偶數(shù)倍，定子的磁極數(shù)量為6的奇數(shù)倍，而且轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)量是定子磁極數(shù)量的2倍或2倍以上。三相交流發(fā)電機(jī)的電樞繞組布線結(jié)構(gòu)每個繞組由一個繞圈組成，3個相同的繞組在電樞鐵心的槽內(nèi)按空間間隔120度放置，或者，在120度機(jī)械角度里有若干個槽，均勻分布有三相線圈，另外兩個120度里同樣各自分布有三相線圈，3相繞組按星形接法或三角形接法將三相繞組尾端連在一起引出即中性線，3相繞組的引出端為相線。所述交-直流發(fā)電機(jī)是能同時輸出交流電和直流電的發(fā)電機(jī)。交-直流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子都設(shè)在電樞，定子電樞輸出單相交流電或三相交流電，轉(zhuǎn)子電樞輸出直流電。交-直流發(fā)電機(jī)設(shè)有電刷裝置和一個換向器、兩個滑環(huán)，電刷裝置中設(shè)有4個碳刷，勵磁電源通過其中兩個碳刷和兩個滑環(huán)輸入轉(zhuǎn)子勵磁繞組，轉(zhuǎn)子電樞繞組產(chǎn)生的交流電通過其中兩個碳刷和換向器轉(zhuǎn)換成直流電向外輸出。凸極式無刷交流同步發(fā)電機(jī)的勵磁電源由勵磁發(fā)電機(jī)提供，凸極式無刷交流同步發(fā)電機(jī)由主發(fā)電機(jī)和勵磁發(fā)電機(jī)二部份組成，主發(fā)電機(jī)與勵磁發(fā)電機(jī)是同軸的，主發(fā)電機(jī)的電樞固定在機(jī)座或端蓋上、磁極鐵心及勵磁繞組設(shè)在轉(zhuǎn)軸上，勵磁發(fā)電機(jī)的電樞設(shè)在轉(zhuǎn)軸上、磁極鐵心及勵磁繞組固定在機(jī)座或端蓋上，通過主轉(zhuǎn)子的剩磁切割主定子線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢發(fā)出微弱的電壓，經(jīng)過外部整流后形成直流電壓供給勵磁發(fā)電機(jī)定子勵磁繞組，勵磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電樞切割磁力線產(chǎn)生電流，經(jīng)整流成直流電后又供給主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場繞組，然后切割主定子線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢得到額定電壓，或者，凸極式無刷交流同步發(fā)電機(jī)由主發(fā)電機(jī)、勵磁發(fā)電機(jī)和永磁發(fā)電機(jī)三部份組成，主發(fā)電機(jī)與勵磁發(fā)電機(jī)、永磁發(fā)電 機(jī)是同軸的，永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極用永磁體制成，永磁發(fā)電機(jī)的定子切割磁力線產(chǎn)生的交流電經(jīng)整流器整流后供給勵磁發(fā)電機(jī)的定子勵磁繞組，勵磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電樞切割磁力線產(chǎn)生的電流經(jīng)整流器整流后供給主發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵磁繞組，主發(fā)電機(jī)的定子電樞切割磁力線產(chǎn)生更大的電流。有刷交流同步發(fā)電機(jī)設(shè)有電刷裝置和換向器，電刷裝置由電刷、刷握、刷桿、刷桿座、彈簧等組成。凸極式發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子直槽轉(zhuǎn)子或斜槽轉(zhuǎn)子。斜槽轉(zhuǎn)子的凸極式發(fā)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時噪
音較小。有刷爪極式發(fā)電機(jī)的定子部份主要由機(jī)座、端蓋、定子鐵心、電樞繞組、勵磁繞組，整流器、接線盒和電刷裝置組成，定子鐵心由互相絕緣的硅鋼片疊壓而成，定子鐵心上有電樞繞組槽和勵磁繞組槽，電樞繞組和勵磁繞組交叉或重疊或平行設(shè)在定子鐵心上，電樞繞組按單相或三相的接線方法接線。轉(zhuǎn)子部份主要由轉(zhuǎn)軸、風(fēng)扇、勵磁繞組、磁軛、爪極和滑環(huán)組成，轉(zhuǎn)子軸上壓裝著兩塊爪極，爪極被加工成鳥嘴形狀，爪極空腔內(nèi)裝有勵磁繞組和磁軛，滑環(huán)由兩個彼此絕緣的銅環(huán)組成，壓裝在轉(zhuǎn)子軸上并與軸絕緣，兩個滑環(huán)分別與勵磁繞 組的兩端相連，當(dāng)給兩滑環(huán)通入直流電時，勵磁繞組中就有電流通過，并產(chǎn)生軸向磁通，使爪極一塊被磁化為N極，另一塊被磁化為S極，從而形成若干對相互交錯的磁極。無刷爪極式發(fā)電機(jī)的定子部份主要由機(jī)座、端蓋、定子鐵心、電樞繞組、平衡勵磁繞組、磁軛托架、爪極勵磁繞組、整流器、接線盒和電刷裝置組成，定子鐵心由互相絕緣的硅鋼片疊壓而成，定子鐵心上有電樞繞組槽和平衡勵磁繞組槽，電樞繞組和平衡勵磁繞組交叉或重疊或平行設(shè)在定子鐵心上，磁軛托架固定在后端蓋或前端蓋上，爪極繞組設(shè)在磁軛托架上。轉(zhuǎn)子部份主要由轉(zhuǎn)軸、風(fēng)扇、爪極和滑環(huán)組成，兩個爪極中，只有一個爪極固定在轉(zhuǎn)子上，另一爪極用非導(dǎo)磁材料將其與軸上爪極固定在一起。固定兩爪極的常用方法有用非導(dǎo)磁連接環(huán)固定，用銅焊接。工作中，盡管磁極轉(zhuǎn)動，勵磁繞組并不轉(zhuǎn)動，因此勵磁繞組的兩端可直接引到發(fā)電機(jī)端蓋的接線端子上，從而省去集電環(huán)和電刷。爪極式發(fā)電機(jī)若應(yīng)用于汽車，發(fā)電機(jī)的軸端設(shè)有帶輪。交流發(fā)電機(jī)的搭鐵型式有內(nèi)搭鐵和外搭鐵之分，勵磁繞組的一端經(jīng)電刷在發(fā)電機(jī)端蓋上搭鐵稱為內(nèi)搭鐵。勵磁繞組的兩端均與端蓋絕緣，其中一端經(jīng)調(diào)節(jié)器后搭鐵稱為外搭鐵。各個勵磁繞組可以用串聯(lián)或并聯(lián)的方法接線。按發(fā)電機(jī)的勵磁方法的不同分為串勵式、并勵式、復(fù)勵式、他勵式四種勵磁方式。他勵式的定子勵磁繞組和轉(zhuǎn)子勵磁繞組各由獨(dú)立的電源供電，串勵式、并勵式、復(fù)勵式中，定子和轉(zhuǎn)子的勵磁繞組共用一個電源。定子勵磁繞組和轉(zhuǎn)子勵磁繞組預(yù)先設(shè)定了磁極的方向，接入勵磁繞組的電源都是直流電，鐵心勵磁繞組產(chǎn)生的磁場是恒定磁場。永久磁鐵可以先充磁再裝入機(jī)殼或定子軛或轉(zhuǎn)子軛上，也可以事先將磁鋼固定在機(jī)殼或定子軛或轉(zhuǎn)子軛上再用特制的夾具進(jìn)行充磁。其充磁方法與永磁電機(jī)的充磁方法相同。與普通的電機(jī)一樣，電磁鐵接入直流電和電樞繞組輸出電流需要有接線盒接線，如果電源不是直流電，則需要用整流二極管或可控單向硅轉(zhuǎn)換成直流電再接入勵磁繞組。發(fā)電機(jī)由原動機(jī)驅(qū)動。原動機(jī)包括電動機(jī)、水輪機(jī)、柴油機(jī)、汽油發(fā)動機(jī)等。若以電動機(jī)為原動機(jī)，發(fā)電機(jī)與電動機(jī)設(shè)置同一機(jī)殼內(nèi)，兩者可共用轉(zhuǎn)軸、風(fēng)扇等，若發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電樞繞組產(chǎn)生的電流通過整流二極管或單向可控硅整流后可直接供應(yīng)給電動機(jī)，則無需另設(shè)專門的集電環(huán)和電刷?；蛘撸l(fā)電機(jī)與電動機(jī)分別獨(dú)立設(shè)置，兩者通過聯(lián)軸器聯(lián)接。電動機(jī)的電源由蓄電池或外部電源提供，電動機(jī)與蓄電池或外部電源連接，或者，在轉(zhuǎn)軸上設(shè)置人力輔助啟動桿，發(fā)電機(jī)啟動后產(chǎn)生的電能輸送給電動機(jī)。發(fā)電機(jī)用風(fēng)扇或液體冷卻裝置冷卻，和/或，在機(jī)殼上設(shè)散熱片散熱。為了方便搬運(yùn)，可在機(jī)殼上設(shè)吊攀。


圖I、圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖3、圖4、圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖6、圖7為本發(fā)明第三實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明第四實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本發(fā)明第五實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為本發(fā)明第六實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。第一實(shí)施例參見圖I發(fā)電機(jī)橫截面結(jié)構(gòu)示意圖，圖2雙作用定子鐵心繞組結(jié)構(gòu)示意圖。一種基于雙作用鐵心繞組的凸極式有刷單相交流同步發(fā)電機(jī)，主要包括定子鐵心(I)、電樞繞組
(2)、定子勵磁繞組(3)、轉(zhuǎn)子勵磁繞組(4)、轉(zhuǎn)子鐵心(5)、轉(zhuǎn)軸(6)、機(jī)殼(7)、接線盒(8)和自動勵磁調(diào)節(jié)器、電刷裝置、集電環(huán)、風(fēng)扇、整流器。定子鐵心上開有電樞槽和勵磁槽，電樞槽軸向開在鐵心背部和內(nèi)側(cè)，勵磁槽軸向開在電樞槽的兩側(cè)、鐵心的內(nèi)側(cè)，電樞繞組與定子勵磁繞組交叉設(shè)在定子鐵心上，組成“丄”形雙作用定子鐵心繞組，兩者交叉的位置直接重疊在一起；定子有8個凸極，磁場模式為S-N-S-N-S-N-S-N ;轉(zhuǎn)子鐵心有8個凸極，分別繞有轉(zhuǎn)子勵磁繞組，轉(zhuǎn)子的磁場模式為S-S-N-N-S-S-N-S ;電樞繞組按輸出單相交流電的接線方法接線；勵磁電源由外部交流電提供，經(jīng)整流器整流成直流電后供給定子勵磁繞組，直流電通過電刷裝置和集電環(huán)供給轉(zhuǎn)子勵磁繞組；機(jī)殼由機(jī)座、前端蓋、后端蓋組成，定子鐵心固定在機(jī)座上，自動勵磁調(diào)節(jié)器設(shè)在后端蓋的內(nèi)側(cè)，轉(zhuǎn)軸通過軸承定位于前端蓋和后端蓋，機(jī)座的頂部設(shè)有吊攀；接線盒設(shè)在機(jī)座的外側(cè)，整流器設(shè)在后端蓋的內(nèi)側(cè)；風(fēng)扇設(shè)在轉(zhuǎn)軸上，位于前端蓋的內(nèi)側(cè)；前端蓋設(shè)有出風(fēng)口，后端蓋設(shè)有進(jìn)風(fēng)口 ；機(jī)座上設(shè)有散熱板。第二實(shí)施例參見圖3發(fā)電機(jī)橫截面結(jié)構(gòu)示意圖，圖4雙作用定子鐵心繞組結(jié)構(gòu)示意圖，圖5雙作用轉(zhuǎn)子鐵心結(jié)構(gòu)示意圖。一種基于雙作用鐵心繞組的凸極式有刷三相交-直流同步發(fā)電機(jī)，主要包括定子鐵心(I)、定子電樞繞組(2)、定子勵磁繞組(3)、轉(zhuǎn)子勵磁繞組(4)、轉(zhuǎn)子鐵心(5)、轉(zhuǎn)軸(6)、機(jī)殼(7)、接線盒⑶和自動勵磁調(diào)節(jié)器、電刷裝置、集電環(huán)、換向器、風(fēng)扇、整流器。其余未述部分同第一實(shí)施例，不再重復(fù)。定子鐵心上開有電樞槽和勵磁槽，其中，電樞槽除了開有軸向內(nèi)槽和軸向外槽外，還開有徑向前凹位和徑向后凹位，電樞繞組繞在電樞槽的軸向開槽和徑向凹位中，定子勵磁繞組繞在勵磁槽上，與電樞繞組交叉，但兩者在交叉的位置并不直接重疊，組成雙作用定子鐵心繞組，定子有12個凸極，磁場模式為
S-N-S-N-S-N-S-N-S-N-S-N ;轉(zhuǎn)子鐵心上開有電樞槽和勵磁槽，電樞繞組與轉(zhuǎn)子勵磁繞組重疊設(shè)在轉(zhuǎn)子鐵心上，其中，電樞繞組在外、勵磁繞組在內(nèi)，組成雙作用轉(zhuǎn)子鐵心繞組，兩者從徑向看為“回”形、從軸向看似“凸”形；轉(zhuǎn)子有6個凸極，磁場模式為S-N-S-N-S-N ;發(fā)電機(jī)是一種能同時輸出三相交流電和直流電的三相交-直流發(fā)電機(jī)；定子鐵心在120度機(jī)械角度里有4個槽，均勻分布有三相定子電樞繞組，另外兩個120度里同樣各自分布有三相定子電樞繞組，3相繞組按星形接法或三角形接法將三相繞組尾端連在一起引出即中性線，3相繞組的引出端輸出三相交流電；定子上設(shè)有一個電刷裝置，轉(zhuǎn)軸上設(shè)有一個換向器和兩個集電環(huán)，電刷裝置中設(shè)有4個碳刷，勵磁電源通過其中兩個碳刷和兩個集電環(huán)輸入轉(zhuǎn)子勵磁繞組，轉(zhuǎn)子電樞繞組產(chǎn)生的交流電通過其中兩個碳刷和換向器轉(zhuǎn)換成直流電向外輸出。其余未述部分同第一實(shí)施例，不再重復(fù)。第三實(shí)施例參見圖6發(fā)電機(jī)橫截面結(jié)構(gòu)不意圖，圖7雙作用定子鐵心結(jié)構(gòu)不意圖。一種基于雙作用鐵心繞組的凸極式有刷單相交流同步發(fā)電機(jī)，主要包括定子鐵心(I)、電樞繞組(2)、 定子勵磁繞組(3)、轉(zhuǎn)子勵磁繞組(4)、轉(zhuǎn)子鐵心(5)、轉(zhuǎn)軸(6)、機(jī)殼(7)、接線盒(8)和自動勵磁調(diào)節(jié)器、電刷裝置、集電環(huán)、風(fēng)扇、整流器。定子鐵心為雙作用鐵心，電樞槽開在鐵心的背部，勵磁槽開在鐵心的內(nèi)側(cè)，從軸向看開槽呈“山”字形。電樞繞組與定子勵磁繞組重疊繞在定子鐵心上。轉(zhuǎn)子鐵心有4個凸極，凸極上繞有4個勵磁繞組。轉(zhuǎn)子有4個磁極，其磁場模式為S-N-S-N，定子有8個磁極，其磁場模式為S-N-S-N-S-N-S-N。其余未述部分同第一實(shí)施例，不再重復(fù)。第四實(shí)施例參見圖8發(fā)電機(jī)橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。一種基于雙作用鐵心繞組和混勵式磁環(huán)的直流同步發(fā)電機(jī)，主要包括混勵式磁環(huán)(9)、轉(zhuǎn)子電樞繞組(2)、轉(zhuǎn)子勵磁繞組(4)、轉(zhuǎn)子鐵心
(5)、轉(zhuǎn)軸(6)、機(jī)殼(7)、接線盒(8)和自動勵磁調(diào)節(jié)器、電刷裝置、集電環(huán)、換向器、風(fēng)扇、整流器。混勵式磁環(huán)是由電磁鐵和永久磁鐵組成的4對極磁環(huán)，電磁鐵和永久磁鐵相間而設(shè)。該混勵式磁環(huán)屬于Halbach陣列混勵式磁環(huán)，由于混勵式磁環(huán)的永磁體切向設(shè)置，并沒有直接對著轉(zhuǎn)子，所以不會有退磁的風(fēng)險。其余未述部分同第一、第二實(shí)施例，不再重復(fù)。第五實(shí)施例參見圖9發(fā)電機(jī)橫截面結(jié)構(gòu)不意圖。一種基于永磁式雙作用鐵心繞組和永磁體磁環(huán)的無刷交流同步發(fā)電機(jī)，主要包括定子鐵心(I)、定子電樞繞組(2)、永磁體(12)、永磁體磁環(huán)(10)、磁軛(11)、轉(zhuǎn)軸￠)、機(jī)殼(7)、接線盒(8)和自動勵磁調(diào)節(jié)器、風(fēng)扇。定子鐵心、定子電樞繞組和永磁體組成永磁式雙作用鐵心繞組；永磁體磁環(huán)為8極磁環(huán)，設(shè)在磁軛上，磁軛固定在轉(zhuǎn)軸上。其余未述部分同第一、第二實(shí)施例，不再重復(fù)。第六實(shí)施例參見圖10發(fā)電機(jī)整體結(jié)構(gòu)剖視圖。一種基于雙作用鐵心繞組的爪極式有刷三相交流同步發(fā)電機(jī)，主要包括定子鐵心(I)、電樞繞組(2)、定子勵磁繞組(3)、轉(zhuǎn)子勵磁繞組
(4)、轉(zhuǎn)子磁軛、轉(zhuǎn)軸￠)、爪極(13)、后端蓋(14)、接線盒(8)和自動勵磁調(diào)節(jié)器、電刷裝置
(15)、集電環(huán)(16)、風(fēng)扇(17)、前端蓋(18)、軸承(19)、整流器。定子鐵心由互相絕緣的硅鋼片疊壓而成，定子鐵心上有電樞繞組槽和勵磁繞組槽，電樞繞組和勵磁繞組交叉設(shè)在定子鐵心上，電樞繞組按三相的接線方法接線。轉(zhuǎn)子軸上壓裝著兩塊爪極，爪極被加工成鳥嘴形狀，爪極空腔內(nèi)裝有勵磁繞組和磁軛，集電環(huán)由兩個彼此絕緣的銅環(huán)組成，壓裝在轉(zhuǎn)子軸上并與軸絕緣，兩個滑環(huán)分別與勵磁繞組的兩端相連，當(dāng)給兩滑環(huán)通入直流電時，勵磁繞組中就有電流通過，并產(chǎn)生軸向磁通，使爪極一塊被磁化為N極，另一塊被磁化為S極，從而形成6對相互交錯的磁極。其余未述部分同第一、第二實(shí)施例 ，不再重復(fù)。
權(quán)利要求
1.一種基于雙作用鉄心繞組的發(fā)電機(jī)，主要包括定子鐵心(I)、電樞繞組(2)、定子勵磁繞組(3)、轉(zhuǎn)子勵磁繞組(4)、轉(zhuǎn)子鉄心(5)、轉(zhuǎn)軸(6)、機(jī)殼(7)、接線盒(8)和自動勵磁調(diào)節(jié)器，其特征是電樞繞組與定子勵磁繞組交叉或重疊或平行設(shè)在定子鉄心上，組成雙作用定子鐵心繞組，和/或，電樞繞組與轉(zhuǎn)子勵磁繞組交叉或重疊或平行設(shè)在轉(zhuǎn)子鉄心上，組成雙作用轉(zhuǎn)子鐵心繞組；轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)量為2極或2極以上，定子的磁極數(shù)量為2極或2極以上，而且兩者的磁極數(shù)量都是偶數(shù)；轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)量為2的偶數(shù)倍，定子的磁極數(shù)量為任意偶數(shù)，或者，轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)量為任意偶數(shù)，定子的磁極數(shù)量為2的偶數(shù)倍，轉(zhuǎn)子的磁極與定子的磁極按斥、吸磁力平衡的陣列排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種基于雙作用鉄心繞組的發(fā)電機(jī)，其特征是雙作用鐵芯繞組為定子雙作用鐵芯繞組或轉(zhuǎn)子雙作用鐵芯繞組；電樞繞組與勵磁繞組交叉設(shè)置時，呈“ + ”形或“丄”形或“ X ”形，電樞繞組與勵磁繞組重疊設(shè)置時，ー個在內(nèi)層、ー個在外層，呈“回”形或“凸”形。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述ー種基于雙作用鉄心繞組的發(fā)電機(jī)，其特征是在電樞繞組與勵磁繞組重疊的位置，鐵心設(shè)有凹位。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種基于雙作用鉄心繞組的發(fā)電機(jī)，其特征是雙作用鉄心繞組的勵磁繞組用永磁體代替,做成永磁式雙作用鐵心繞組,永磁式雙作用鐵心繞組由鐵心、永磁體和電樞繞組組成，永磁體鑲嵌在鐵心槽內(nèi)，永磁體的一個磁極對著氣隙，永磁體與電樞繞組之間由鐵心間隔。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種基于雙作用鉄心繞組的發(fā)電機(jī)，其特征是定子或轉(zhuǎn)子鐵心 勵磁繞組用普通永磁體磁環(huán)或普通混勵式磁環(huán)或Halbach陣列電磁環(huán)或Halbach陣列永磁體磁環(huán)或Halbach陣列混勵式磁環(huán)替代。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種基于雙作用鉄心繞組的發(fā)電機(jī)，其特征是所述發(fā)電機(jī)為三相交流發(fā)電機(jī)或単相交流發(fā)電機(jī)或直流發(fā)電機(jī)或単相交-直流發(fā)電機(jī)或三相交-直流發(fā)電機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述ー種基于雙作用鉄心繞組的發(fā)電機(jī)，其特征是所述發(fā)電機(jī)為凸極式無刷發(fā)電機(jī)或凸極式有刷發(fā)電機(jī)或爪極式無刷發(fā)電機(jī)或爪極式有刷發(fā)電機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5或6或7所述ー種基于雙作用鉄心繞組的發(fā)電機(jī)，其特征是所述發(fā)電機(jī)為電勵式或永磁式或混勵式發(fā)電機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述ー種基于雙作用鉄心繞組的發(fā)電機(jī)，其特征是三相交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)量為6的奇數(shù)倍，定子的磁極數(shù)量為6的偶數(shù)倍，而且定子的磁極數(shù)量是轉(zhuǎn)子磁極數(shù)量的2倍或2倍以上，或者，轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)量為6的偶數(shù)倍，定子的磁極數(shù)量為6的奇數(shù)倍，而且轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)量是定子磁極數(shù)量的2倍或2倍以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述ー種基于雙作用鉄心繞組的發(fā)電機(jī)，其特征是凸極式無刷交流發(fā)電機(jī)由主發(fā)電機(jī)和勵磁發(fā)電機(jī)二部份組成，或者，凸極式無刷交流發(fā)電機(jī)由主發(fā)電機(jī)、勵磁發(fā)電機(jī)和永磁發(fā)電機(jī)三部份組成。
全文摘要
本發(fā)明及一種基于雙作用鐵心繞組的發(fā)電機(jī)，主要包括定子鐵心(1)、電樞繞組(2)、定子勵磁繞組(3)、轉(zhuǎn)子勵磁繞組(4)、轉(zhuǎn)子鐵心(5)、轉(zhuǎn)軸(6)、機(jī)殼(7)和接線盒(8)。樞繞組與定子勵磁繞組交叉或重疊或平行設(shè)在定子鐵心上，組成雙作用定子鐵心繞組，和/或，電樞繞組與轉(zhuǎn)子勵磁繞組交叉或重疊或平行設(shè)在轉(zhuǎn)子鐵心上，組成雙作用轉(zhuǎn)子鐵心繞組；轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)量為2極或2極以上，定子的磁極數(shù)量為2極或2極以上，而且兩者的磁極數(shù)量都是偶數(shù)；轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)量為2的偶數(shù)倍，定子的磁極數(shù)量為任意偶數(shù)，或者，轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)量為任意偶數(shù)，定子的磁極數(shù)量為2的偶數(shù)倍，轉(zhuǎn)子的磁極與定子的磁極按斥、吸磁力平衡的陣列排列。
文檔編號H02K1/22GK102684350SQ20111006102
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月12日
發(fā)明者李貴祥 申請人:李貴祥