專利名稱：多極電勵(lì)磁變頻發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多極電勵(lì)磁變頻發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
目前傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)大都為交流同步發(fā)電機(jī)，由供輸出電能的主繞組和提供磁場(chǎng)的勵(lì)磁繞組組成，這類同步發(fā)電機(jī)直接產(chǎn)生的是與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速完全同步的交流電，即每一個(gè)周期一個(gè)正弦波。目前的交流電頻率一般都為50Hz或60Hz，如磁極數(shù)是2極或4極。發(fā)電機(jī)的功率重量比與頻率有很大的關(guān)系，頻率越高，發(fā)電機(jī)頻率重量比越大，發(fā)電機(jī)可做得越輕。一般情況頻率增加10倍，同一功率發(fā)電機(jī)只有原機(jī)的二分之一重量，所以通過增加發(fā)電機(jī)的頻率就可大大減少原材料的使用及發(fā)電機(jī)的重量。逆變發(fā)電機(jī)由于其體積小，重量輕，電性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來在小型引擎發(fā)電機(jī)領(lǐng)域發(fā)展很快?，F(xiàn)有的逆變發(fā)電機(jī)的工作原理是采用一個(gè)多極的交流永磁發(fā)電機(jī)發(fā)出一個(gè)頻率較高的等幅交流電，通過可控整流方法將該交流電整流成一個(gè)恒定的直流電，再通過逆變電路將其轉(zhuǎn)換成所需要的交流電，俗稱ADA方式。由于現(xiàn)有的ADA逆變電路是通過橋式電路，采用IGBT功率晶體管對(duì)直流電斬波， 再通過LC電路對(duì)該波形進(jìn)行整形，還原成交流正弦波。因?yàn)椴捎肐GBT功率晶體管在斬波頻率20K的狀態(tài)下工作會(huì)產(chǎn)生較大的開關(guān)損耗，造成晶體管的發(fā)熱及功率的損失，降低了效率，同時(shí)用來對(duì)斬波后波形進(jìn)行整形的大功率電感也會(huì)產(chǎn)生較大的熱量，造成較大的損耗。 同時(shí)20K斬波頻率的多次諧波會(huì)產(chǎn)生可發(fā)射的高頻無線電電磁波，如要將發(fā)電機(jī)功率做的更大，則無線電電磁波也更大，這將無法通過現(xiàn)有的歐洲EMC認(rèn)證要求，所以此方法只能用在較小功率的發(fā)電機(jī)上。而且逆變發(fā)電機(jī)的電子線路部分較復(fù)雜，成本高，性價(jià)比較低，市場(chǎng)競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)不明顯。當(dāng)然現(xiàn)有技術(shù)中亦有對(duì)發(fā)電機(jī)發(fā)出的較高頻率等幅交流電直接用可控硅來整形， 即通過串連在輸出線圈電路上的可控硅控制不同時(shí)刻的導(dǎo)通角來獲得接近正弦波波形的交流電。但這種方式在實(shí)際運(yùn)用過程中，由于發(fā)電機(jī)從空載到負(fù)載時(shí)的外電壓幅度變化較大，幅度不恒定(尤其是空載狀態(tài)時(shí)，發(fā)電機(jī)的外電壓幅度會(huì)很高)，讓可控硅既要控制電壓幅度，同時(shí)控制電壓波形的方法很難獲得波形失真小，電壓穩(wěn)定的交流電，從而無法真正在實(shí)際中使用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提供一種能夠同時(shí)克服上述現(xiàn)有同步發(fā)電機(jī)和逆變發(fā)電機(jī)的缺點(diǎn)，重量更輕，發(fā)出的交流電波形失真度小，電壓更穩(wěn)定，且不存在高頻無線電電磁波干擾的多極電勵(lì)磁變頻發(fā)電機(jī)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種多極電勵(lì)磁變頻發(fā)電機(jī)，包括一個(gè)多極定子，一個(gè)多極轉(zhuǎn)子及與多極定子上的繞組引出線相連的主回路可控硅整形電路；其特征在于所述多極轉(zhuǎn)子上繞有勵(lì)磁線圈，并且該多極轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)采用電磁可控磁場(chǎng)，所述多極轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁線圈與勵(lì)磁線圈驅(qū)動(dòng)電路相連，而勵(lì)磁線圈驅(qū)動(dòng)電路再與勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路相連， 所述勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路同時(shí)與主回路可控硅整形電路相連，所述勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路通過控制所述多極轉(zhuǎn)子上勵(lì)磁磁場(chǎng)的強(qiáng)弱來控制多極定子的輸出電壓大小，從而在多極定子上產(chǎn)生電壓幅度恒定的等幅交流電，所述等幅交流電再通過主回路可控硅整形電路整形成所需頻率的正弦波交流電輸出。本實(shí)用新型中所述多極轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)強(qiáng)弱受勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制，而勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓則由勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路根據(jù)多極定子輸出電壓的大小控制產(chǎn)生。本實(shí)用新型中所述多極定子輸出電壓的頻率為所述多極轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與其磁極數(shù)的乘積，而勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓的大小則是由所述勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路根據(jù)多極定子輸出電壓的大小實(shí)施增補(bǔ)。進(jìn)一步講，本實(shí)用新型中所述勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓由所述勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路輸出的勵(lì)磁電壓控制信號(hào)經(jīng)勵(lì)磁線圈驅(qū)動(dòng)電路放大后輸出給多極轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁線圈；而勵(lì)磁電壓控制信號(hào)則由勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路根據(jù)空載和負(fù)載狀態(tài)下多極定子輸出電壓大小的變化， 并結(jié)合取自多極定子輸出電壓的反饋信號(hào)、取自正弦波交流電的反饋信號(hào)以及其它各種反饋信號(hào)進(jìn)行綜合處理后產(chǎn)生，所述其它各種反饋信號(hào)是指發(fā)電機(jī)輸出端因負(fù)載變動(dòng)而造成輸出電壓波動(dòng)的反饋信號(hào)、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)本身輸出功率不穩(wěn)定而造成輸出電壓波動(dòng)的反饋信號(hào)，以及發(fā)電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子因溫度變化而造成輸出電壓波動(dòng)的反饋信號(hào)。而本實(shí)用新型中所述正弦波交流電的波形是由所述主回路可控硅整形電路根據(jù)勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路輸出的整流控制信號(hào)對(duì)多極定子輸出的等幅交流電進(jìn)行正反相整流并整形而形成的。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是本實(shí)用新型與現(xiàn)有的同步發(fā)電機(jī)相比，由于采用電磁可控磁場(chǎng)的多極轉(zhuǎn)子，提高了發(fā)電機(jī)的頻率，故大大節(jié)省了銅材及矽鋼材料，減輕了機(jī)器的重量。而本實(shí)用新型與現(xiàn)有的逆變發(fā)電機(jī)比較，由于其發(fā)電過程取消了 ADA發(fā)電方式中 20K左右的高頻斬波過程，所以沒有高頻輻射干擾，幾乎消除了電磁干擾；同樣本實(shí)用新型的變頻電路取消了使用價(jià)格昂貴的大功率半導(dǎo)體功率器件，以及大容量電容，避免使用體積較大容易造成電磁干擾的大電感，故大大減低了成本，簡化了電子電路，進(jìn)一步減輕了發(fā)電機(jī)重量。總之，本實(shí)用新型的總造價(jià)均低于現(xiàn)有的同步發(fā)電機(jī)和逆變發(fā)電機(jī)，且從性能而言，本實(shí)用新型的電壓穩(wěn)定性、頻率精度、波形失真情況等可基本達(dá)到現(xiàn)有逆變發(fā)電機(jī)的水平，高于一般同步發(fā)電機(jī)。并且本實(shí)用新型重量更輕，價(jià)格更低，性能也完全能滿足所有用
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電益而要。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述

圖1為本實(shí)用新型多極電勵(lì)磁變頻發(fā)電機(jī)的定轉(zhuǎn)子部分的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的變頻電路的工作原理框圖；圖3為本實(shí)用新型的多極定子上輸出電壓波形至最終正弦波交流電波形變化示意圖。[0020]其中1、多極定子；2、多極轉(zhuǎn)子；3、定子繞組；4、勵(lì)磁線圈。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例結(jié)合圖1和圖2所示，本實(shí)施例所述的這種多極電勵(lì)磁變頻發(fā)電機(jī)，包括一個(gè)多極定子1，一個(gè)多極轉(zhuǎn)子2和一個(gè)由主回路可控硅整形電路、勵(lì)磁線圈驅(qū)動(dòng)電路和勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路組成的變頻電路，所述多極轉(zhuǎn)子2的磁場(chǎng)采用電磁可控磁場(chǎng)，其各個(gè)極上的勵(lì)磁線圈4與勵(lì)磁線圈驅(qū)動(dòng)電路相連，而勵(lì)磁線圈驅(qū)動(dòng)電路再與勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路相連。所述多極定子1上的定子繞組3則同主回路可控硅整形電路相連，所述勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路則同時(shí)與主回路可控硅整形電路相連。結(jié)合圖2、圖3所示，本實(shí)施例所述的多極電勵(lì)磁變頻發(fā)電機(jī)工作時(shí)，同現(xiàn)有技術(shù)一樣，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)多極轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)后，便在多極定子1的定子繞組上產(chǎn)生電壓，多極定子 1上取出部分能量提供給多極轉(zhuǎn)子2的勵(lì)磁線圈4后又使其自身定子繞組3上績聚能量直至達(dá)到平衡狀態(tài)。如圖3所示，正常工作時(shí)，勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路根據(jù)空載和負(fù)載狀態(tài)下多極定子輸出電壓大小的變化，并結(jié)合取自多極定子輸出電壓的反饋信號(hào)和取自正弦波交流輸出電壓的反饋信號(hào)以及其它各種反饋信號(hào)，綜合處理后產(chǎn)生勵(lì)磁電壓控制信號(hào)(所述其它各種反饋信號(hào)是指發(fā)電機(jī)輸出端因負(fù)載變動(dòng)而造成輸出電壓波動(dòng)的反饋信號(hào)、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)本身輸出功率不穩(wěn)定而造成輸出電壓波動(dòng)的反饋信號(hào)，以及發(fā)電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子因溫度變化而造成輸出電壓波動(dòng)的反饋信號(hào))，該勵(lì)磁電壓控制信號(hào)經(jīng)勵(lì)磁線圈驅(qū)動(dòng)電路放大形成勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓輸出給多極轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁線圈，以控制多極轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)強(qiáng)弱變化。即勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓的大小是由所述勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路根據(jù)多極定子輸出電壓的大小來實(shí)施增補(bǔ)的，當(dāng)發(fā)電機(jī)外接負(fù)載后，發(fā)電機(jī)相應(yīng)的外電壓會(huì)變小，此時(shí)通過增大轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場(chǎng)強(qiáng)度來提高外電壓，從而使得外電壓始終保持在一定數(shù)值，以此確保在多極定子上輸出電壓幅度恒定的等幅交流電，這樣就完成了對(duì)于發(fā)電機(jī)輸出電壓幅度恒定的控制。其中所述多極定子輸出電壓的頻率為所述多極轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與其磁極數(shù)的乘積。與此同時(shí)所述主回路可控硅整形電路根據(jù)勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路輸出的整流控制信號(hào)來對(duì)多極定子輸出的等幅交流電進(jìn)行正反相整流，再濾波整形，最終輸出所需頻率的正弦波交流電。本實(shí)用新型所述的這種多極電勵(lì)磁變頻發(fā)電機(jī)與現(xiàn)有的同步發(fā)電機(jī)相比，由于采用電磁可控磁場(chǎng)的多極轉(zhuǎn)子，提高了發(fā)電機(jī)的頻率，故大大節(jié)省了銅材及矽鋼材料，減輕了機(jī)器的重量。而本實(shí)用新型與現(xiàn)有的逆變發(fā)電機(jī)比較，由于其發(fā)電過程取消了 ADA發(fā)電方式中 20K左右的高頻斬波過程，所以沒有高頻輻射干擾，幾乎消除了電磁干擾；同樣本實(shí)用新型的變頻電路取消了使用價(jià)格昂貴的大功率半導(dǎo)體功率器件，以及大容量電容，避免使用體積較大容易造成電磁干擾的大電感，故大大減低了成本，簡化了電子電路，進(jìn)一步減輕了發(fā)
電機(jī)重量?？傊緦?shí)用新型的總造價(jià)均低于現(xiàn)有的同步發(fā)電機(jī)和逆變發(fā)電機(jī)，且從性能而言，本實(shí)用新型的電壓穩(wěn)定性、頻率精度、波形失真情況等可基本達(dá)到現(xiàn)有逆變發(fā)電機(jī)的水平，高于一般同步發(fā)電機(jī)。
權(quán)利要求1 一種多極電勵(lì)磁變頻發(fā)電機(jī)，包括一個(gè)多極定子，一個(gè)多極轉(zhuǎn)子及與多極定子上的定子繞組引出線相連的主回路可控硅整形電路；其特征在于所述多極轉(zhuǎn)子上繞有勵(lì)磁線圈，并且該多極轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)采用電磁可控磁場(chǎng)，所述多極轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁線圈與勵(lì)磁線圈驅(qū)動(dòng)電路相連，而勵(lì)磁線圈驅(qū)動(dòng)電路再與勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路相連，所述勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路同時(shí)與主回路可控硅整形電路相連，所述勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路通過控制所述多極轉(zhuǎn)子上勵(lì)磁磁場(chǎng)的強(qiáng)弱來控制多極定子的輸出電壓大小，從而在多極定子上產(chǎn)生電壓幅度恒定的等幅交流電，所述等幅交流電再通過主回路可控硅整形電路整形成所需頻率的正弦波交流電輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多極電勵(lì)磁變頻發(fā)電機(jī)，其特征在于所述多極定子輸出電壓的頻率為所述多極轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與其磁極數(shù)的乘積。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種多極電勵(lì)磁變頻發(fā)電機(jī)，包括多極定子，多極轉(zhuǎn)子及與多極定子上的定子繞組引出線相連的主回路可控硅整形電路；多極轉(zhuǎn)子上繞有勵(lì)磁線圈，并且該多極轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)采用電磁可控磁場(chǎng)，多極轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁線圈與勵(lì)磁線圈驅(qū)動(dòng)電路相連，勵(lì)磁線圈驅(qū)動(dòng)電路再與勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路相連，勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路同時(shí)與主回路可控硅整形電路相連，勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路通過控制多極轉(zhuǎn)子上勵(lì)磁磁場(chǎng)的強(qiáng)弱來控制多極定子的輸出電壓大小，從而在多極定子上產(chǎn)生電壓幅度恒定的等幅交流電，等幅交流電再通過主回路可控硅整形電路整形成所需頻率的正弦波交流電輸出。本實(shí)用新型重量更輕，發(fā)出的交流電波形失真度小，且不存在高頻無線電電磁波干擾。
文檔編號(hào)H02K1/24GK202142921SQ20112017977
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者陳維加 申請(qǐng)人:陳維加