專利名稱：一種直接并網(wǎng)變速恒頻發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種發(fā)電機(jī)，尤其是ー種直接并網(wǎng)變速恒頻發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
風(fēng)カ發(fā)電機(jī)等變速運(yùn)行的發(fā)電機(jī)為了達(dá)到并網(wǎng)發(fā)電的要求，需要在不同轉(zhuǎn)速的情況下輸出的電壓頻率保持與電網(wǎng)頻率一致，現(xiàn)在直驅(qū)型發(fā)電機(jī)、雙饋發(fā)電機(jī)等主要采用整流一逆變的方式進(jìn)行電子調(diào)整輸出頻率，由于逆變器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高，成本高，已成為風(fēng)カ等變速發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電的一大障礙。本人的另ー專利申請(qǐng)“直接并網(wǎng)變速恒頻發(fā)電 機(jī)”，申請(qǐng)?zhí)枮?011204233619，公開了ー種包括主發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁機(jī)、主發(fā)電機(jī)的反饋調(diào)頻式發(fā)電機(jī)，根據(jù)輸入軸驅(qū)動(dòng)主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率與電網(wǎng)頻率的差值調(diào)整勵(lì)磁機(jī)的頻率，從而使主發(fā)電機(jī)的輸出頻率與電網(wǎng)保持一致。但這一直接并網(wǎng)變速恒頻發(fā)電機(jī)大量使用空心軸和電刷，生產(chǎn)裝配エ藝復(fù)雜，成本高、故障率高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供ー種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)裝配エ藝簡(jiǎn)單、可直接并網(wǎng)且無需逆變裝置的直接并網(wǎng)變速恒頻發(fā)電機(jī)。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案本實(shí)用新型所述的ー種直接并網(wǎng)變速恒頻發(fā)電機(jī)包括主軸、固定安裝在主軸上的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，以及環(huán)繞設(shè)置在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子周圍的發(fā)電機(jī)定子，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上安裝有發(fā)電機(jī)直流勵(lì)磁線圈，發(fā)電機(jī)定子上安裝有發(fā)電機(jī)電樞線圈，發(fā)電機(jī)定子通過軸承安裝在主軸上，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子固定安裝在主軸上，發(fā)電機(jī)定子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子成氣隙配合，在主軸上還安裝有發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)，其特征在于所述的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)包括通過軸承安裝在主軸上的勵(lì)磁機(jī)電樞殼、固定安裝在主軸上的勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子，勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子上固定安裝有勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁線圈，勵(lì)磁機(jī)電樞殼的內(nèi)側(cè)壁上固定安裝有勵(lì)磁機(jī)電樞，勵(lì)磁機(jī)電樞與勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子成氣隙配合，勵(lì)磁機(jī)電樞殼的外側(cè)壁上固定安裝有主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線線圈，勵(lì)磁機(jī)電樞殼的外側(cè)套裝有主發(fā)電機(jī)電樞殼，主發(fā)電機(jī)電樞殼與發(fā)電機(jī)定子固定連接，主發(fā)電機(jī)電樞殼的內(nèi)側(cè)壁上固定安裝有主發(fā)電機(jī)定子線圈，所述主發(fā)電機(jī)定子線圈與主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線線圈成氣隙配合；主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線線圈與勵(lì)磁機(jī)電樞電連接；主發(fā)電機(jī)定子線圈、勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁線圈和發(fā)電機(jī)直流勵(lì)磁線圈的磁極對(duì)數(shù)相等；所述發(fā)電機(jī)電樞線圈和主發(fā)電機(jī)定子線圈的各相線上有連接電網(wǎng)的接線頭；所述勵(lì)磁機(jī)電樞殼的兩端分別與兩個(gè)空心軸固定連接，主軸通過軸承插裝在ー個(gè)空心軸的內(nèi)腔中，該空心軸與輸入軸連接，另一空心軸套裝在主軸上；兩個(gè)主發(fā)電機(jī)電樞殼端蓋分別通過軸承安裝在兩個(gè)空心軸上，主發(fā)電機(jī)電樞殼固定連接在兩個(gè)主發(fā)電機(jī)電樞殼端蓋的圓周上；主軸上設(shè)置有滑環(huán)。采用上述技術(shù)方案以后，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)[0009]I、發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)速變化吋，能保持輸出電壓頻率始終與電網(wǎng)頻率相同。2、當(dāng)用于風(fēng)カ發(fā)電吋，能省去整流ー逆變裝置，可靠性大大提高，成本卻大幅下降。3、能夠調(diào)整無功輸出電流大小，調(diào)整有功功率的最大限制。4、用于風(fēng)カ發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行吋，電能質(zhì)量大幅度提高，能滿足低電壓穿越的技術(shù)要求。5、結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)裝配エ藝簡(jiǎn)單，有利于降低成本和降低故障率。

圖I是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的電原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，本實(shí)用新型所述的ー種直接并網(wǎng)變速恒頻發(fā)電機(jī)包括主軸I、固定安裝在主軸I上的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子2，以及環(huán)繞設(shè)置在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子2周圍的發(fā)電機(jī)定子3，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子2上安裝有發(fā)電機(jī)直流勵(lì)磁線圈21，發(fā)電機(jī)定子3上安裝有發(fā)電機(jī)電樞線圈31，發(fā)電機(jī)定子3通過軸承安裝在主軸I上,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子2固定安裝在主軸I上,發(fā)電機(jī)定子3與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子2成氣隙配合。在主軸I上還安裝有發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)，所述的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)包括通過軸承安裝在主軸I上的勵(lì)磁機(jī)電樞殼4、固定安裝在主軸I上的勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子5,勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子5上固定安裝有勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁線圈51，勵(lì)磁機(jī)電樞殼4的內(nèi)側(cè)壁上固定安裝有勵(lì)磁機(jī)電樞41，勵(lì)磁機(jī)電樞41與勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子5成氣隙配合,勵(lì)磁機(jī)電樞殼4的外側(cè)壁上固定安裝有主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線線圈71,勵(lì)磁機(jī)電樞殼4的外側(cè)套裝有主發(fā)電機(jī)電樞殼7,主發(fā)電機(jī)電樞殼7與發(fā)電機(jī)定子3固定連接，主發(fā)電機(jī)電樞殼7的內(nèi)側(cè)壁上固定安裝有主發(fā)電機(jī)定子線圈81，所述主發(fā)電機(jī)定子線圈81與主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線線圈71成氣隙配合；主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線線圈71與勵(lì)磁機(jī)電樞41電連接；主發(fā)電機(jī)定子線圈81、勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁線圈51和發(fā)電機(jī)直流勵(lì)磁線圈21的磁極對(duì)數(shù)相等。如圖2所示，主軸I上設(shè)置有滑環(huán)9。所述勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁線圈51和發(fā)電機(jī)直流勵(lì)磁線圈21分別通過導(dǎo)線連接到滑環(huán)9上，所述主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線線圈71與勵(lì)磁機(jī)電樞41的各相分別通過導(dǎo)線對(duì)應(yīng)電連接，所述發(fā)電機(jī)電樞線圈31和主發(fā)電機(jī)定子線圈81的各相線上留有用于連接電網(wǎng)的接線頭。所述勵(lì)磁機(jī)電樞殼4與空心軸6固定連接,主軸I通過軸承插裝在空心軸6的內(nèi)腔中，空心軸6與輸入軸連接；主發(fā)電機(jī)電樞殼端蓋72通過軸承安裝在空心軸6上；所述主發(fā)電機(jī)電樞殼端蓋72為圓盤狀，空心軸6位于其圓心位置，主發(fā)電機(jī)電樞殼7固定連接在主發(fā)電機(jī)電樞殼端蓋72的圓周上。工作時(shí)，空心軸6在外部動(dòng)力作用下高速旋轉(zhuǎn)，主發(fā)電機(jī)定子線圈81通過主并網(wǎng)開關(guān)Kl與頻率為fl的電網(wǎng)連接，滑環(huán)通過電刷與兩個(gè)直流勵(lì)磁電源連接。通過滑環(huán)，勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁線圈51和發(fā)電機(jī)直流勵(lì)磁線圈21分別得到各自的可調(diào)直流勵(lì)磁電流。主發(fā)電機(jī)定子線圈81接入電網(wǎng)并在電樞上產(chǎn)生ー個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，空心軸6在外部動(dòng)力作用下以高于主發(fā)電機(jī)定子線圈81旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速的速度旋轉(zhuǎn)，并在主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線線圈71輸出一個(gè)轉(zhuǎn)差頻率為f3的交流電，這個(gè)交流電又加到勵(lì)磁機(jī)電樞41上并產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)勵(lì)磁機(jī)電樞殼4的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),方向與勵(lì)磁機(jī)電樞殼4的旋轉(zhuǎn)方向相反,這兩個(gè)轉(zhuǎn)速合成后正好等于主發(fā)電機(jī)定子線圈81產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速,勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子5在這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)帶動(dòng)下以同步速旋轉(zhuǎn)，又帶動(dòng)主軸I和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)，由于發(fā)電機(jī)和主發(fā)電機(jī)極對(duì)數(shù)相等，所以發(fā)電機(jī)電樞線圈31產(chǎn)生與電網(wǎng)相同頻率的電勢(shì)f2，從而實(shí)現(xiàn)變速恒頻發(fā)電。主發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性等同雙饋發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性等同于同步發(fā)電機(jī)，井能實(shí)現(xiàn)無功功率的調(diào)整。f 2頻率推導(dǎo)如下其中fl是電網(wǎng)頻率ば2是發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)頻率ば3是勵(lì)磁機(jī)電樞電流頻率，也是繞線轉(zhuǎn)子輸出電壓頻率。Pl是主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)；P2是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)；p3是勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)。η I是主發(fā)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速；η2是輸入軸轉(zhuǎn)速；η3是主軸與空心軸的轉(zhuǎn) 差；nc是勵(lì)磁機(jī)電樞交流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速,方向與空心軸6的旋轉(zhuǎn)方向相反。根據(jù)同步電機(jī)恒等式，n=60f/p推導(dǎo)如下nl=60f 1/pl,n3=n2_nlnc= f3*60/p3f3= (n2-nl) pl/60f2= (n2_nc)p2/60= (n2- f3*60/p3)p2/60= (n2- (n2-nl)pl/60*60/p3)p2/60= (n2- (n2_nl) pl/p3) p2/60又因?yàn)閜i= p3所以f2= (n2- n2+nl) p2/60= nl* p2/60=60fl/pl* p2/60= (p2/ pi)* fl又因?yàn)閜i= p2所以f2=fl。即當(dāng)pl=p2= p3時(shí)，f2= fl為恒等式。所以當(dāng)主發(fā)電機(jī)定子線圈81、勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁線圈51和發(fā)電機(jī)直流勵(lì)磁線圈21的極對(duì)數(shù)相同時(shí)，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電流的頻率恒等于主發(fā)電機(jī)并入的電網(wǎng)的頻率,從而實(shí)現(xiàn)變速恒頻發(fā)電。
權(quán)利要求1.一種直接并網(wǎng)變速恒頻發(fā)電機(jī)，包括主軸(I)、固定安裝在主軸(I)上的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(2),以及環(huán)繞設(shè)置在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(2)周圍的發(fā)電機(jī)定子(3)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(2)上安裝有發(fā)電機(jī)直流勵(lì)磁線圈(21)，發(fā)電機(jī)定子(3 )上安裝有發(fā)電機(jī)電樞線圈(31)，發(fā)電機(jī)定子(3 )通過軸承安裝在主軸(I)上，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(2 )固定安裝在主軸(I)上，發(fā)電機(jī)定子(3 )與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(2 )成氣隙配合，在主軸(I)上還安裝有發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)，其特征在于 所述的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)包括通過軸承安裝在主軸(I)上的勵(lì)磁機(jī)電樞殼(4)、固定安裝在主軸(I)上的勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子(5)，勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子(5)上固定安裝有勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁線圈(51)，勵(lì)磁機(jī)電樞殼(4)的內(nèi)側(cè)壁上固定安裝有勵(lì)磁機(jī)電樞(41)，勵(lì)磁機(jī)電樞(41)與勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子(5)成氣隙配合，勵(lì)磁機(jī)電樞殼(4)的外側(cè)壁上固定安裝有主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線線圈(71),勵(lì)磁機(jī)電樞殼(4)的外側(cè)套裝有主發(fā)電機(jī)電樞殼(7),主發(fā)電機(jī)電樞殼(7)與發(fā)電機(jī)定子(3)固定連接，主發(fā)電機(jī)電樞殼(7)的內(nèi)側(cè)壁上固定安裝有主發(fā)電機(jī)定子線圈(81),所述主發(fā)電機(jī)定子線圈(81)與主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線線圈(71)成氣隙配合；主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線線圈(71)與勵(lì)磁機(jī)電樞(41)電連接；主發(fā)電機(jī)定子線圈(81)、勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁線圈 (51)和發(fā)電機(jī)直流勵(lì)磁線圈(21)的磁極對(duì)數(shù)相等；所述發(fā)電機(jī)電樞線圈(31)和主發(fā)電機(jī)定子線圈(81)的各相線上有連接電網(wǎng)的接線頭；所述勵(lì)磁機(jī)電樞殼(4)的兩端分別與兩個(gè)空心軸(6、61)固定連接，主軸(I)通過軸承插裝在一個(gè)空心軸(6)的內(nèi)腔中，該空心軸(6)與輸入軸連接，另一空心軸(61)套裝在主軸(I)上；兩個(gè)主發(fā)電機(jī)電樞殼端蓋(72、73 )分別通過軸承安裝在兩個(gè)空心軸(6、61)上，主發(fā)電機(jī)電樞殼(7 )固定連接在兩個(gè)主發(fā)電機(jī)電樞殼端蓋(72、73 )的圓周上；主軸(I)上設(shè)置有滑環(huán)(9 )。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電機(jī)，尤其是一種直接并網(wǎng)變速恒頻發(fā)電機(jī)。包括主軸、固定安裝在主軸上的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，以及環(huán)繞設(shè)置在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子周圍的發(fā)電機(jī)定子，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上安裝有發(fā)電機(jī)直流勵(lì)磁線圈，發(fā)電機(jī)定子上安裝有發(fā)電機(jī)電樞線圈，發(fā)電機(jī)定子通過軸承安裝在主軸上，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子固定安裝在主軸上，在主軸上還安裝有勵(lì)磁機(jī)，勵(lì)磁機(jī)包括安裝在主軸上的勵(lì)磁機(jī)電樞殼、固定安裝在主軸上的勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子，勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子上固定安裝有勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁線圈，勵(lì)磁機(jī)電樞殼的內(nèi)側(cè)壁上固定安裝有勵(lì)磁機(jī)電樞，勵(lì)磁機(jī)電樞殼的外側(cè)壁上固定安裝有主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線線圈，勵(lì)磁機(jī)電樞殼的外側(cè)套裝有主發(fā)電機(jī)電樞殼，主發(fā)電機(jī)電樞殼與發(fā)電機(jī)定子固定連接，主發(fā)電機(jī)電樞殼的內(nèi)側(cè)壁上固定安裝有主發(fā)電機(jī)定子線圈。該發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)速變化時(shí)，能保持輸出電壓頻率始終與電網(wǎng)頻率相同，并且結(jié)構(gòu)緊湊、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)H02K16/00GK202652019SQ20122032633
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月6日
發(fā)明者王光順, 王雪霖 申請(qǐng)人:王光順