變壓器、同步發(fā)電機(jī)以及同步電動(dòng)的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種變壓器、同步發(fā)電機(jī)以及同步電動(dòng)機(jī)。該變壓器包括第一線圈、第二線圈、以及鐵芯。該鐵芯包括：固定鐵芯，第一線圈設(shè)置在固定鐵芯上；以及旋轉(zhuǎn)鐵芯，被配置為能夠在外力驅(qū)動(dòng)下隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，第二線圈繞旋轉(zhuǎn)鐵芯的軸線纏繞在旋轉(zhuǎn)鐵芯上。其中，固定鐵芯和旋轉(zhuǎn)鐵芯被配置為在旋轉(zhuǎn)鐵芯隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的至少部分期間中，旋轉(zhuǎn)鐵芯在軸線方向上的兩個(gè)端面與固定鐵芯的相對(duì)面鄰近，從而使固定鐵芯和旋轉(zhuǎn)鐵芯構(gòu)成閉合磁路，閉合磁路穿過第一線圈和第二線圈。當(dāng)使用該變壓器來給旋轉(zhuǎn)電氣系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分(例如同步發(fā)電機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁裝置)提供電能時(shí)，不需要使用電刷和集電環(huán)，不必逐級(jí)勵(lì)磁，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
【專利說明】變壓器、同步發(fā)電機(jī)以及同步電動(dòng)機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及變壓器、同步發(fā)電機(jī)以及同步電動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]電學(xué)領(lǐng)域中，在很多場(chǎng)景下，需要向繞軸旋轉(zhuǎn)的電氣系統(tǒng)提供電能。例如同步發(fā)電機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子需要使用電能來進(jìn)行勵(lì)磁。
[0003]下面以同步發(fā)電機(jī)為例，來進(jìn)行說明。
[0004]目前，大功率同步發(fā)電機(jī)需要很強(qiáng)的勵(lì)磁電流。
[0005]傳統(tǒng)勵(lì)磁方式有直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁、交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁。兩種方式都需要使用電刷和集電環(huán)的接觸方式來將外界電流引入轉(zhuǎn)子。另外，這兩種勵(lì)磁機(jī)的制造也都受到功率的限制。
[0006]現(xiàn)在，大多采用靜止勵(lì)磁方式和旋轉(zhuǎn)無刷勵(lì)磁方式。然而這兩種方式也仍然各自存在一些問題。
[0007]在采用靜止勵(lì)磁方式的情況下，勵(lì)磁變壓器靜止。從勵(lì)磁變壓器副邊引出交流電流。該交流電流經(jīng)整流橋整流而產(chǎn)生直流電流。所產(chǎn)生的直流電流則需要經(jīng)過集電環(huán)電刷才能引入到轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中。而使用電刷和集電環(huán)的接觸方式在大電流下容易出現(xiàn)各種問題，維護(hù)和保養(yǎng)繁復(fù)，工作量大。
[0008]在采用交流旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁方式的情況下，需要專門制造旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)作為主勵(lì)磁機(jī)，并需要副勵(lì)磁機(jī)為其提供勵(lì)磁電流。當(dāng)為大功率同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行勵(lì)磁時(shí)，需要多級(jí)勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)。將作為前一級(jí)勵(lì)磁機(jī)的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子線圈產(chǎn)生的交流電流作為勵(lì)磁電流提供給作為后一級(jí)勵(lì)磁機(jī)的發(fā)電機(jī)。(多級(jí))勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)與作為最終勵(lì)磁對(duì)象的同步發(fā)電機(jī)同軸布置，從而避免了電刷和集電環(huán)的接觸方式。但是這種多級(jí)勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，動(dòng)態(tài)性能不好，并且滅磁慢。
[0009]綜上所述，目前還需要一種能夠向旋轉(zhuǎn)電氣系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)部分提供電能的改進(jìn)方案。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠向旋轉(zhuǎn)電氣系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)部分提供電能的改
進(jìn)方案。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種變壓器，包括第一線圈、第二線圈、以及鐵芯。該鐵芯包括:固定鐵芯，第一線圈設(shè)置在固定鐵芯上；以及旋轉(zhuǎn)鐵芯，被配置為能夠在外力驅(qū)動(dòng)下隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，第二線圈繞旋轉(zhuǎn)鐵芯的軸線纏繞在旋轉(zhuǎn)鐵芯上。其中，固定鐵芯和旋轉(zhuǎn)鐵芯被配置為在旋轉(zhuǎn)鐵芯隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的至少部分期間中，旋轉(zhuǎn)鐵芯在軸線方向上的兩個(gè)端面與固定鐵芯的相對(duì)面鄰近，從而使固定鐵芯和旋轉(zhuǎn)鐵芯構(gòu)成閉合磁路，閉合磁路穿過第一線圈和第二線圈。
[0012]可選地，旋轉(zhuǎn)鐵芯的軸線與轉(zhuǎn)軸的中心線重合，固定鐵芯包括兩個(gè)軸向端部和至少一個(gè)連接臂部，連接臂部連接兩個(gè)軸向端部，軸向端部的內(nèi)側(cè)表面與旋轉(zhuǎn)鐵芯的端面相對(duì)，第一線圈纏繞在至少一個(gè)軸向端部?jī)?nèi)側(cè)的凸起部分上或者至少一個(gè)連接臂部上。
[0013]可選地，旋轉(zhuǎn)鐵芯的軸線與轉(zhuǎn)軸的中心線重合，固定鐵芯包括兩個(gè)軸向端部和筒狀部，筒狀部連接兩個(gè)軸向端部，并且圍繞旋轉(zhuǎn)鐵芯，軸向端部的內(nèi)側(cè)表面與旋轉(zhuǎn)鐵芯的端面相對(duì)，第一線圈纏繞在至少一個(gè)軸向端部?jī)?nèi)側(cè)的凸起部分上，或者內(nèi)嵌在筒狀部上。
[0014]可選地，該變壓器包括多個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯和相同數(shù)量的固定鐵芯，每個(gè)固定鐵芯上設(shè)置有第一線圈，每個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯上設(shè)置有第二線圈，多個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯和相同數(shù)量的固定鐵芯被布置為關(guān)于轉(zhuǎn)軸的中心線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，每個(gè)固定鐵芯包括兩個(gè)軸向端部和至少一個(gè)連接臂部，連接臂部連接兩個(gè)軸向端部，固定鐵芯和旋轉(zhuǎn)鐵芯被設(shè)置為使得多個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯能夠同步地隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，第一線圈纏繞在至少一個(gè)軸向端部?jī)?nèi)側(cè)的凸起部分上或者至少一個(gè)連接臂部上，當(dāng)多個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯的端面依次與多個(gè)固定鐵芯中的一個(gè)的軸向端部的內(nèi)側(cè)表面相對(duì)，從而在端面與內(nèi)側(cè)表面相對(duì)期間，使旋轉(zhuǎn)鐵芯與對(duì)應(yīng)的固定鐵芯構(gòu)成閉合磁路。
[0015]可選地，該變壓器包括多個(gè)變壓?jiǎn)卧?，每個(gè)變壓?jiǎn)卧謩e包括上述第一線圈、上述第二線圈、上述固定鐵芯以及上述旋轉(zhuǎn)鐵芯。多個(gè)變壓?jiǎn)卧来未釉谵D(zhuǎn)軸上，使得每個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯的軸線都與轉(zhuǎn)軸的中心線重合。
[0016]可選地，三個(gè)第一線圈被星型連接或三角形連接?？蛇x地，三個(gè)第二線圈被星型連接或三角形連接。
[0017]可選地，第二線圈的輸出弓丨線沿著轉(zhuǎn)軸引出。
[0018]可選地，轉(zhuǎn)軸是中空的，第二線圈的輸出引線從轉(zhuǎn)軸內(nèi)部引出。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于同步發(fā)電機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁裝置。該勵(lì)磁裝置包括勵(lì)磁電路和上述根據(jù)本發(fā)明的變壓器，該變壓器用于向勵(lì)磁電路提供電流。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種同步發(fā)電機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)。該同步發(fā)電機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)包括轉(zhuǎn)子；用于該轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁電路，固定到該轉(zhuǎn)子；上述根據(jù)本發(fā)明的變壓器，該變壓器用于向勵(lì)磁電路提供電流。其中該轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸與勵(lì)磁裝置的變壓器的轉(zhuǎn)軸同軸連接。
[0021]優(yōu)選地，該同步發(fā)電機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)還可以包括聯(lián)軸器，用于聯(lián)接轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸和變壓器的轉(zhuǎn)軸。聯(lián)軸器可以包括用于與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸聯(lián)接的第一部分和用于與變壓器的轉(zhuǎn)軸聯(lián)接的第二部分。第一部分和第二部分可以被固定聯(lián)接。
[0022]第二部分可以是由非磁性材料制成的?；蛘?，也可以在第一部分和第二部分之間設(shè)置非磁性材料層。這樣，可以避免磁力線沿著轉(zhuǎn)軸方向延伸而導(dǎo)致磁力線損失。
[0023]當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的變壓器來給旋轉(zhuǎn)電氣系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分提供電能時(shí)，不需要使用電刷和集電環(huán)，并且可以根據(jù)需要來設(shè)定第一線圈和第二線圈的匝數(shù)比，從而提供具有所需電壓的交流電流，而不必采用逐級(jí)勵(lì)磁的方式，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的變壓器的簡(jiǎn)化示意圖；
[0025]圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的變壓器的簡(jiǎn)化示意圖，其中固定鐵芯被沿著過轉(zhuǎn)軸中心線的平面打開；
[0026]圖3A是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的變壓器的一種形式的簡(jiǎn)化軸向視圖；
[0027]圖3B是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的變壓器的另一種形式的簡(jiǎn)化軸向視圖；
[0028]圖4A是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的變壓器的簡(jiǎn)化示意圖，其中固定鐵芯被沿著過轉(zhuǎn)軸中心線的平面打開；
[0029]圖4B是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的變壓器的簡(jiǎn)化軸向視圖；
[0030]圖5A是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的變壓器的旋轉(zhuǎn)鐵芯與固定鐵芯相對(duì)時(shí)的簡(jiǎn)化軸向視圖；
[0031]圖5B是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的變壓器的旋轉(zhuǎn)鐵芯與固定鐵芯相互錯(cuò)開時(shí)的簡(jiǎn)化軸向視圖；
[0032]圖6是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的變壓器的簡(jiǎn)化示意圖；
[0033]圖7是使用根據(jù)本發(fā)明的變壓器進(jìn)行勵(lì)磁的同步發(fā)電機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化系統(tǒng)框圖；
[0034]圖8A和SB分別示出了兩種可適用于本發(fā)明的聯(lián)軸器的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的變壓器及使用該變壓器的勵(lì)磁裝置、同步發(fā)電機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)。
[0036]附圖是示意性的，并不是按比例繪制的。各部件之間可以有不同的大小比例關(guān)系。
[0037]為了避免本發(fā)明的核心思想被掩蔽，圖中沒有示出一些細(xì)節(jié)。例如，沒有示出用于固定變壓器的固定鐵芯的裝置。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，對(duì)于這些細(xì)節(jié)的各種選擇并不會(huì)影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。
[0038]本發(fā)明的核心思想在于提供了一種具有旋轉(zhuǎn)鐵芯的變壓器，第二線圈(例如，次級(jí)線圈)纏繞在旋轉(zhuǎn)鐵芯上。第一線圈(例如，初級(jí)線圈)纏繞在固定鐵芯上。固定鐵芯與旋轉(zhuǎn)鐵芯相對(duì)設(shè)置，使得固定鐵芯和旋轉(zhuǎn)鐵芯共同構(gòu)成閉合磁路。旋轉(zhuǎn)鐵芯可以與需要接收電能或向外輸出電能的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子同軸，并同步轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以在不需要電刷和集電環(huán)的情況下，實(shí)現(xiàn)電力的輸送。
[0039]與普通變壓器一樣，根據(jù)本發(fā)明的變壓器包括第一線圈、第二線圈、以及鐵芯。區(qū)別之處在于，根據(jù)本發(fā)明的鐵芯包括:固定鐵芯和旋轉(zhuǎn)鐵芯。旋轉(zhuǎn)鐵芯被配置為能夠在外力驅(qū)動(dòng)下隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
[0040]第一線圈設(shè)置在固定鐵芯上。第二線圈繞旋轉(zhuǎn)鐵芯的軸線纏繞在所述旋轉(zhuǎn)鐵芯上。
[0041]在一種實(shí)施方案中，第一線圈可以是初級(jí)線圈，屬于高壓繞組，一般可以為幾千伏到幾十千伏。相應(yīng)地，第二線圈可以是次級(jí)線圈，屬于低壓繞組，一般可以為幾百伏，但是次級(jí)線圈的電流將很大。第一線圈外接高壓電源，電能經(jīng)變壓器變壓后，由第二線圈的引線提供給旋轉(zhuǎn)電氣系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子上的電路。
[0042]在另一種實(shí)施方案中，第二線圈可以是初級(jí)線圈，而第一線圈可以是次級(jí)線圈。第二線圈從旋轉(zhuǎn)電氣系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子接收電能。經(jīng)變壓器變壓后，由第一線圈的引線向外輸出電倉泛。[0043]第一線圈和第二線圈所采用的繞線材料等可以根據(jù)具體的應(yīng)用環(huán)境而做適應(yīng)性選擇。
[0044]下文中主要以第一線圈為初級(jí)線圈而第二線圈為次級(jí)線圈為例加以描述。但是應(yīng)當(dāng)明白，相反的情形也是完全可行的。
[0045]由此，利用變壓器的電磁感應(yīng)原理(普通變壓器的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈圍繞同一鐵芯柱并保持靜止，利用匝數(shù)比不同實(shí)現(xiàn)變壓變流)，設(shè)計(jì)了一種具有變壓器功能的定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(定子包括固定鐵芯和第一線圈，轉(zhuǎn)子包括旋轉(zhuǎn)鐵芯和第二線圈)。
[0046]固定鐵芯和旋轉(zhuǎn)鐵芯被配置為，在旋轉(zhuǎn)鐵芯隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的至少部分期間中，旋轉(zhuǎn)鐵芯在軸線方向上的兩個(gè)端面與固定鐵芯的相對(duì)面鄰近，從而使固定鐵芯和旋轉(zhuǎn)鐵芯構(gòu)成閉合磁路，閉合磁路穿過第一線圈和第二線圈。
[0047]固定鐵芯和旋轉(zhuǎn)鐵芯之間會(huì)有氣隙。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所能夠理解，氣隙越窄越好。
[0048]旋轉(zhuǎn)鐵芯的轉(zhuǎn)軸可以與需要向其提供電力的旋轉(zhuǎn)電氣系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸是同一個(gè)轉(zhuǎn)軸，或者兩個(gè)轉(zhuǎn)軸可以同軸固定連接，總之被配置為以相同的轉(zhuǎn)速同步旋轉(zhuǎn)。作為一個(gè)示例，當(dāng)該變壓器用于向發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電路提供電流時(shí)，旋轉(zhuǎn)鐵芯可以直接安裝到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁端上，與發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0049]旋轉(zhuǎn)鐵芯的轉(zhuǎn)軸可以使用導(dǎo)磁材料。轉(zhuǎn)軸是否使用導(dǎo)磁材料可以取決于下述因素，即，相對(duì)于磁力線的通過，固定鐵芯和旋轉(zhuǎn)鐵芯的導(dǎo)磁面積是否足夠。
[0050]另外，要在技術(shù)上保證磁力線沿第一線圈和第二線圈的穿越磁路閉合，必須阻止其沿同步發(fā)電機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)的大軸長(zhǎng)距離閉合，引起損耗。
[0051]為使變壓器的磁路系統(tǒng)更加合理，可以在變壓器軸向上的兩端設(shè)置磁性端蓋，從而使固定鐵芯和旋轉(zhuǎn)鐵芯在軸向上均有合理的磁路。
[0052]另外，還可以在連接到同步發(fā)電機(jī)的一端設(shè)置磁屏蔽結(jié)構(gòu)，以減少軸向漏磁。
[0053]為避免漏磁，用具有高機(jī)械強(qiáng)度的非磁性材料制作軸承和端蓋將是有利的。
[0054]兩側(cè)端蓋可以設(shè)計(jì)為均不旋轉(zhuǎn)，也可以設(shè)計(jì)為均旋轉(zhuǎn)或某部分旋轉(zhuǎn)，端蓋的磁路與固定鐵芯、旋轉(zhuǎn)鐵芯內(nèi)外部軸向磁路實(shí)現(xiàn)嚴(yán)密對(duì)接。
[0055]在端蓋不參與旋轉(zhuǎn)的情況下，端蓋上配置軸承。軸承支撐轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸。針對(duì)大的軸承，可以采用軸瓦結(jié)構(gòu)。
[0056]可以在端蓋之外附加聯(lián)軸器?；蛘?，使用聯(lián)軸器替代端蓋。聯(lián)軸器的靠近變壓器的一側(cè)可以用非磁性材料制成。或者，可以在聯(lián)軸器軸向中間位置設(shè)置非磁性薄片。這樣可以阻止磁力線沿同步發(fā)電機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)的大軸延伸，發(fā)生損耗。
[0057]另外，也可以采用導(dǎo)磁材料制作端蓋，從而端蓋可以作為固定鐵芯的一部分來形成閉合磁路。端蓋可以作為固定鐵芯的與旋轉(zhuǎn)鐵芯相對(duì)的軸向端部，也可以是軸向端部之外附加提供的部分。
[0058]固定鐵芯可以采用底部穩(wěn)定支架予以精確固定，保持與旋轉(zhuǎn)鐵芯的同軸和細(xì)小的氣隙，以減少空載損耗。
[0059]該裝置的直徑與長(zhǎng)度可以根據(jù)其電磁容量等參數(shù)來相應(yīng)設(shè)計(jì)。
[0060]通過在固定鐵芯上的第一線圈(初級(jí)線圈)加高壓交流電流，旋轉(zhuǎn)鐵芯上的第二線圈(次級(jí)線圈)可以在高速旋轉(zhuǎn)中得到低壓交流電流。作為一個(gè)示例，當(dāng)用于向發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電路提供電流時(shí)，該交流電流在旋轉(zhuǎn)鐵芯上直接流入勵(lì)磁電路中的整流裝置而變換成直流電流，再直接進(jìn)入同步發(fā)電機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁。
[0061]固定鐵芯可以是沿軸向分布的筒狀，內(nèi)嵌沿軸向環(huán)繞的繞組；也可以是與軸向平行的“口 ”字型或“日”字型鐵芯柱，柱上套裝一個(gè)或多個(gè)一次繞組(第一線圈)?？傊O(shè)計(jì)原則是，固定鐵芯和旋轉(zhuǎn)鐵芯的磁路形成閉合。優(yōu)選地，固定鐵芯的導(dǎo)磁截面和導(dǎo)磁能力不小于旋轉(zhuǎn)鐵芯的截面和導(dǎo)磁能力，即保證磁通閉合。旋轉(zhuǎn)鐵芯和固定鐵芯之間只有很小的氣隙。
[0062]鐵芯材料可以是任何高導(dǎo)磁軟磁材料，不限于硅鋼片。
[0063]軸向的磁路可以為卷鐵芯結(jié)構(gòu)，也可以采用其它能夠確保導(dǎo)磁效果的磁路設(shè)計(jì)。
[0064]旋轉(zhuǎn)鐵芯上的第一線圈繞組可以是箔繞組形式，也可以是由大截面的導(dǎo)線繞制的。
[0065]旋轉(zhuǎn)鐵芯上的第一線圈繞組可以有圍繞同一旋轉(zhuǎn)鐵芯的并聯(lián)支路；也可以是多個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯上的第一線圈繞組圍繞各自的旋轉(zhuǎn)鐵芯，但是都處于定子內(nèi)部并能適應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)的離心力。
[0066]固定鐵芯和旋轉(zhuǎn)鐵芯在運(yùn)行中會(huì)發(fā)熱，冷卻方式與機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣結(jié)構(gòu)有關(guān)，(該裝置定子外殼是否封閉)可以采用與同步電機(jī)轉(zhuǎn)子相同的冷卻方式，也可以采用開放式強(qiáng)迫風(fēng)冷。
[0067]旋轉(zhuǎn)鐵芯上的第二線圈的引線可以沿著轉(zhuǎn)軸引出，即從固定鐵芯的軸向端部引出。例如，可以貼附在轉(zhuǎn)軸上，可以嵌在轉(zhuǎn)軸表面上的溝槽中。另外，轉(zhuǎn)軸也可以是中空的，這樣引線可以穿入轉(zhuǎn)軸內(nèi)部，從而從轉(zhuǎn)軸內(nèi)部引出。
[0068]作為根據(jù)本發(fā)明的變壓器的應(yīng)用的示例，可以在用于同步發(fā)電機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁裝置中使用根據(jù)本發(fā)明的變壓器來向勵(lì)磁裝置中的勵(lì)磁電路提供電流。該電流經(jīng)勵(lì)磁電路中的整流裝置整流，轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娏鳎⑻峁┙o同步發(fā)電機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組，從而實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁。
[0069]同步發(fā)電機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)包括轉(zhuǎn)子和上述勵(lì)磁裝置，并且轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸與勵(lì)磁裝置的變壓器的轉(zhuǎn)軸同軸連接。
[0070]上面概括性地描述了根據(jù)本發(fā)明的變壓器、勵(lì)磁裝置、同步發(fā)電機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。下面參考附圖1-6詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的變壓器的各個(gè)實(shí)施例。
[0071]圖1-6是示意性的附圖，用于表明在各個(gè)實(shí)施例中固定鐵芯、旋轉(zhuǎn)鐵芯、第一線圈、第二線圈以及轉(zhuǎn)軸之間的大致位置關(guān)系。因此圖1-6中沒有示出諸如支架、固定裝置等細(xì)節(jié)，沒有示出上面提到的端蓋和磁屏蔽結(jié)構(gòu)，也沒有示出第一線圈和第二線圈的引線。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在下面描述的各實(shí)施例中，可以添加上述相應(yīng)的結(jié)構(gòu)或者其它結(jié)構(gòu)，以便使該變壓器更好地運(yùn)行。
[0072]第一實(shí)施例
[0073]圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的變壓器的簡(jiǎn)化示意圖。
[0074]如圖1所示，旋轉(zhuǎn)鐵芯120的軸線與轉(zhuǎn)軸150的中心線160重合，或者說，基本上重合。
[0075]固定鐵芯110包括兩個(gè)軸向端部114和連接臂部116。
[0076]連接臂部116連接兩個(gè)軸向端部114，[0077]軸向端部114的內(nèi)側(cè)表面115與旋轉(zhuǎn)鐵芯120的端面125相對(duì)。兩者相鄰近，之間可以有狹窄的氣隙。圖1及下面的各個(gè)附圖中，旋轉(zhuǎn)鐵芯120的端面125都具有與轉(zhuǎn)軸150的中心線160垂直的平坦表面。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，端面125還可以為繞轉(zhuǎn)軸150的中心線160旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的其它幾何形狀。固定鐵芯的軸向端部的內(nèi)側(cè)表面則可以設(shè)計(jì)為相對(duì)應(yīng)的幾何形狀，從而允許旋轉(zhuǎn)鐵芯120旋轉(zhuǎn)。
[0078]第一線圈130纏繞在固定鐵芯110上。在圖1中，第一線圈130纏繞在軸向端部114的不與旋轉(zhuǎn)鐵芯120的端面125相對(duì)的部分上。第一線圈130也可以纏繞在連接臂部116上。或者第一線圈130可以纏繞在軸向端部114的不與端面125相對(duì)的部分上以及連接臂部116上。第一線圈130的位置選擇可以根據(jù)變壓器的應(yīng)用場(chǎng)景等來具體確定。不論第一線圈130設(shè)置在固定鐵芯110上哪個(gè)位置，只要固定鐵芯與旋轉(zhuǎn)鐵芯構(gòu)成的閉合磁路穿過第一線圈，就是可行的。
[0079]第二線圈140纏繞在旋轉(zhuǎn)鐵芯120上。
[0080]由此，固定鐵芯110和旋轉(zhuǎn)鐵芯120構(gòu)成閉合磁路。該閉合磁路穿過第一線圈130和第二線圈140，從而構(gòu)成變壓器。當(dāng)向第一線圈130提供高壓交流電流時(shí)，由于電磁感應(yīng)，旋轉(zhuǎn)中的旋轉(zhuǎn)鐵芯120上纏繞的第二線圈140中產(chǎn)生低壓交流電流。從而可以在不需要電刷和集電環(huán)接觸方式的情況下，將需要的電流輸送到旋轉(zhuǎn)電氣系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)子上的電路中。
[0081]第二實(shí)施例
[0082]圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的變壓器的簡(jiǎn)化示意圖，其中為便于理解，固定鐵芯被沿著過轉(zhuǎn)軸中心線的平面打開。
[0083]如圖2所示，旋轉(zhuǎn)鐵芯120的軸線與轉(zhuǎn)軸150的中心線160重合，或者說，基本上重合。
[0084]固定鐵芯210包括兩個(gè)軸向端部214和至少一個(gè)連接臂部216。
[0085]連接臂部216連接兩個(gè)軸向端部214。
[0086]軸向端部214的內(nèi)側(cè)表面215與旋轉(zhuǎn)鐵芯的端面125相對(duì)。
[0087]固定鐵芯210在其至少一個(gè)軸向端部214的內(nèi)側(cè)具有凸起部分218。第一線圈230纏繞在凸起部分218上。圖2中示出在固定鐵芯210的一個(gè)軸向端部214的內(nèi)側(cè)具有凸起部分218。根據(jù)需要，也可以在固定鐵芯210的兩個(gè)軸向端部214的內(nèi)側(cè)都設(shè)置凸起部分218。
[0088]由此，固定鐵芯210 (經(jīng)由凸起部分218)和旋轉(zhuǎn)鐵芯120構(gòu)成閉合磁路。該閉合磁路穿過第一線圈230和第二線圈140，從而構(gòu)成一個(gè)變壓器。當(dāng)向第一線圈230提供高壓交流電流時(shí)，由于電磁感應(yīng)，旋轉(zhuǎn)中的旋轉(zhuǎn)鐵芯120上纏繞的第二線圈140中產(chǎn)生低壓交流電流。從而可以在不需要電刷和集電環(huán)接觸方式的情況下，將需要的電流輸送到旋轉(zhuǎn)電氣系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)子上的電路中。
[0089]固定鐵芯210的連接臂部216可以具有多種形式，只要將能夠?qū)蓚€(gè)軸向端部214連接起來，從而構(gòu)成閉合磁路即可。例如，固定鐵芯210可以具有多個(gè)連接臂部216，例如如圖3A所示，具有四個(gè)連接臂部216，分別從軸向端部214伸出?；蛘咭部梢匀鐖D3B所示，連接臂部可以是筒狀，將旋轉(zhuǎn)鐵芯120和第二線圈140完全封閉在筒內(nèi)。固定鐵芯210也可以是其它形式，可以是封閉的，也可以是不封閉的。
[0090]圖3A是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的變壓器的一種形式的簡(jiǎn)化軸向視圖。四個(gè)連接臂部216分別從軸向端部214伸出。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，連接臂部216的數(shù)量不限于四個(gè)，而是可以為任意其它數(shù)量。而且形狀也可以是規(guī)則或不規(guī)則的。在采用圖3A所示方式形成變壓器的情況下，對(duì)應(yīng)的圖2所示結(jié)構(gòu)可以是沿圖3A中“A-A”線將固定鐵芯210剖開后顯示的圖。
[0091]如圖3A所示，沿著軸向看，凸起部分218和旋轉(zhuǎn)鐵芯120 (虛線表示)均被軸向端部214遮擋。轉(zhuǎn)軸150穿過軸向端部214而從變壓器內(nèi)部向外伸出。
[0092]圖3B是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的變壓器的另一種形式的簡(jiǎn)化軸向視圖。實(shí)際上，圖3B所示變壓器的結(jié)構(gòu)可以視為圖3A所示變壓器結(jié)構(gòu)的一個(gè)變體。在采用圖3B所示方式形成變壓器的情況下，對(duì)應(yīng)的圖2所示結(jié)構(gòu)可以是沿圖3B中過轉(zhuǎn)軸150的中心線的平面將固定鐵芯310剖開后顯示的圖。
[0093]圖2中固定鐵芯210的多個(gè)連接臂部216變換為圖3中固定鐵芯310的整個(gè)的筒狀部316。虛線示出筒狀部316的內(nèi)壁。固定鐵芯310的筒狀部316和軸向端部314完全包圍了旋轉(zhuǎn)鐵芯120。
[0094]沿著軸向看，凸起部分218和旋轉(zhuǎn)鐵芯120(虛線表示)均被軸向端部214遮擋。轉(zhuǎn)軸150穿過軸向端部314而從變壓器內(nèi)部向外伸出。
[0095]第三實(shí)施例
[0096]圖4A是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的變壓器的簡(jiǎn)化示意圖，其中固定鐵芯被沿著過轉(zhuǎn)軸中心線的平面打開。
[0097]圖4B是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的變壓器的簡(jiǎn)化軸向視圖。
[0098]第三實(shí)施例的變壓器在一定程度上與圖3B所示方案類似。
[0099]第三實(shí)施例的固定鐵芯410也包括兩個(gè)軸向端部414和筒狀部416。筒狀部連接兩個(gè)軸向端部，并且圍繞旋轉(zhuǎn)鐵芯120。旋轉(zhuǎn)鐵芯120的軸線與轉(zhuǎn)軸150的中心線160重合。第二線圈140纏繞在旋轉(zhuǎn)鐵芯120上。
[0100]與圖3B的方案的區(qū)別在于，軸向端部414不再需要提供凸起部分來纏繞第一線圈。第三實(shí)施例的第一線圈430內(nèi)嵌在筒狀部416的內(nèi)壁上，沿著筒狀部416的內(nèi)壁繞轉(zhuǎn)軸的中心線纏繞。第一線圈430可以采用各種方式固定在筒狀部416的內(nèi)壁上。例如，可以在內(nèi)壁附加支撐筒(未示出)，第一線圈430纏繞在支撐筒上，從而將第一線圈430固定在筒狀部416的內(nèi)壁和支撐筒之間。另外，也可以采用鎖扣等各種方式保持第一線圈430內(nèi)嵌在筒狀部416的內(nèi)壁上。
[0101]圖4A中只示出了第一線圈430的截面。而圖4B中沒有示出第一線圈430。
[0102]旋轉(zhuǎn)鐵芯120與固定鐵芯410的軸向端部414及筒狀部416—起構(gòu)成閉合磁路。其中該閉合磁路的位于旋轉(zhuǎn)鐵芯120上的部分穿過第一線圈430和第二線圈120。
[0103]由此，旋轉(zhuǎn)鐵芯120、固定鐵芯410、第一線圈430以及第二線圈140構(gòu)成變壓器，在旋轉(zhuǎn)鐵芯120旋轉(zhuǎn)的過程中同樣能夠在第二鐵芯120中產(chǎn)生交流電流，以便沿著轉(zhuǎn)軸提供給旋轉(zhuǎn)電氣系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子。
[0104]第四實(shí)施例
[0105]圖1至圖4B所示第一至第三實(shí)施例的變壓器中，都只示出了一個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯和一個(gè)固定鐵芯。
[0106]當(dāng)例如旋轉(zhuǎn)電氣系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子需要多個(gè)相(例如三個(gè)相)的電源時(shí)，變壓器可以具有多個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯和相應(yīng)地多個(gè)固定鐵芯，從而提供多對(duì)第一線圈和第二線圈，以便提供多個(gè)相(例如三個(gè)相)的交流電流。
[0107]圖5A和圖5B以提供三個(gè)相的交流電流的變壓器為例，示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的示意性結(jié)構(gòu)。其中三個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯在一個(gè)平面內(nèi)設(shè)置在轉(zhuǎn)軸周圍。
[0108]在以上圖1至圖4B所示各實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)鐵芯120的軸線均與轉(zhuǎn)軸150的中心線160重合。在根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的變壓器中，旋轉(zhuǎn)鐵芯520的軸線與轉(zhuǎn)軸550的中心線560不重合，而是相互錯(cuò)開。圖5A和5B中示出了旋轉(zhuǎn)鐵芯520的軸線與轉(zhuǎn)軸550的中心線560平行的情況。但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，旋轉(zhuǎn)鐵芯520的軸線與轉(zhuǎn)軸550的中心線560完全可以不平行。只要將多個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯520和固定鐵芯510設(shè)置為使得旋轉(zhuǎn)鐵芯520能夠隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并且使得在轉(zhuǎn)動(dòng)過程的至少部分期間中，旋轉(zhuǎn)鐵芯520的兩個(gè)端面與固定鐵芯510的相對(duì)面能夠鄰近從而構(gòu)成閉合磁路，本發(fā)明的變壓器就能工作。
[0109]在本說明書的上下文中，術(shù)語“重合”是指兩者為同一條直線，術(shù)語“平行”則表明兩者不是同一條直線。換句話說，平行不包括重合。
[0110]圖5A是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的變壓器的旋轉(zhuǎn)鐵芯與固定鐵芯相對(duì)時(shí)的簡(jiǎn)化軸向視圖。
[0111]圖5B是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的變壓器的旋轉(zhuǎn)鐵芯與固定鐵芯相互錯(cuò)開時(shí)的簡(jiǎn)化軸向視圖。
[0112]圖5A和5B所示的變壓器包括三個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯520和三個(gè)固定鐵芯510。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，變壓器也可以根據(jù)需要而包括其它數(shù)量的旋轉(zhuǎn)鐵芯520和相應(yīng)數(shù)量的固定鐵芯510。
[0113]每個(gè)固定鐵芯510上設(shè)置有第一線圈530。
[0114]每個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯520上設(shè)置有第二線圈(圖中未示出)。
[0115]三個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯520和三個(gè)固定鐵芯510被布置為關(guān)于轉(zhuǎn)軸550的中心線560旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。在三個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯520和三個(gè)固定鐵芯510的情況下，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯520之間以及兩個(gè)固定鐵芯510之間的夾角是120°。當(dāng)有N個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯520和N個(gè)固定鐵芯510時(shí)，相鄰兩個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯520和相鄰兩個(gè)固定鐵芯510之間的夾角為360° /N，N為自然數(shù)，且N>1。
[0116]每個(gè)固定鐵芯510包括兩個(gè)軸向端部和至少一個(gè)連接臂部。連接臂部連接兩個(gè)軸向端部。軸向端部和連接臂部可以與例如圖1、2、3A所示任何一個(gè)實(shí)施例的軸向端部和連接臂部相同。
[0117]固定鐵芯510和旋轉(zhuǎn)鐵芯520被設(shè)置為使得三個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯520能夠同步地隨轉(zhuǎn)軸550旋轉(zhuǎn)。
[0118]三個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯520通過連接桿525固定到轉(zhuǎn)軸550上，從而使得旋轉(zhuǎn)鐵芯520能夠與轉(zhuǎn)軸同步地旋轉(zhuǎn)。
[0119]第一線圈纏繞在至少一個(gè)軸向端部?jī)?nèi)側(cè)的凸起部分上(例如如圖2和3A所示)或者至少一個(gè)連接臂部上(例如如圖1所示)。
[0120]當(dāng)三個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯520繞轉(zhuǎn)軸550旋轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯520的端面依次與三個(gè)固定鐵芯中的一個(gè)的軸向端部的內(nèi)側(cè)表面相對(duì)，從而在端面與內(nèi)側(cè)表面相對(duì)期間，使旋轉(zhuǎn)鐵芯520與對(duì)應(yīng)的固定鐵芯510構(gòu)成閉合磁路。
[0121]轉(zhuǎn)軸550每旋轉(zhuǎn)三分之一圈，旋轉(zhuǎn)鐵芯520就從一個(gè)固定鐵芯510的位置旋轉(zhuǎn)到另一個(gè)固定鐵芯510的位置，從而與另一個(gè)固定鐵芯510構(gòu)成閉合磁路。在轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)過程中，旋轉(zhuǎn)鐵芯520不斷地與不同的固定鐵芯510相面對(duì)從而構(gòu)成閉合磁路。即，在旋轉(zhuǎn)鐵芯520隨轉(zhuǎn)軸550旋轉(zhuǎn)的部分期間中，旋轉(zhuǎn)鐵芯520的兩個(gè)端面與固定鐵芯510的相對(duì)面鄰近，從而使固定鐵芯510和旋轉(zhuǎn)鐵芯520構(gòu)成閉合磁路。當(dāng)在固定鐵芯510上的第一線圈530中提供交流電流時(shí)，旋轉(zhuǎn)鐵芯520上的第二線圈與第一線圈530之間發(fā)生電磁感應(yīng)。從而使得第二線圈上可以感生出交流電流。
[0122]三個(gè)第一線圈530可以分別連接到不同的外接電源，也可以被星型連接或三角形連接，然后連接到一個(gè)外接電源。
[0123]同樣地，三個(gè)第二線圈也可以分別引出并提供到旋轉(zhuǎn)電氣系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子電路上，也可以被星型連接或三角形連接，然后再提供到旋轉(zhuǎn)電氣系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子電路上。
[0124]第五實(shí)施例
[0125]圖6是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的變壓器的簡(jiǎn)化示意圖。
[0126]如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的變壓器包括多個(gè)變壓?jiǎn)卧?圖6中作為示例示出了包括三個(gè)變壓?jiǎn)卧那闆r)。每個(gè)變壓?jiǎn)卧謩e包括第一線圈130、第二線圈140、固定鐵芯110以及旋轉(zhuǎn)鐵芯120。
[0127]圖6中，每個(gè)變壓?jiǎn)卧旧吓c圖1所示第一實(shí)施例的變壓器相同。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，圖6中的變壓?jiǎn)卧梢杂玫诙恋谒膶?shí)施例的變壓器來替換。并且，每個(gè)變壓?jiǎn)卧梢跃哂邢嗤慕Y(jié)構(gòu)，也可以具有不同的結(jié)構(gòu)。
[0128]三個(gè)變壓?jiǎn)卧来未釉谵D(zhuǎn)軸150上，使得每個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯120的軸線都與轉(zhuǎn)軸150的中心線160重合。
[0129]與第四實(shí)施例相同，三個(gè)第一線圈130可以分別連接到不同的外接電源，也可以被星型連接或三角形連接。
[0130]同樣地，三個(gè)第二線圈140也可以分別引出并提供到旋轉(zhuǎn)電氣系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子電路上，也可以被星型連接或三角形連接。
[0131]第六實(shí)施例
[0132]第六實(shí)施例作為示例，描述了使用上述根據(jù)本發(fā)明的變壓器進(jìn)行勵(lì)磁的同步發(fā)電機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)。
[0133]圖7是使用根據(jù)本發(fā)明的變壓器進(jìn)行勵(lì)磁的同步發(fā)電機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化系統(tǒng)框圖。
[0134]同步發(fā)電機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)20包括定子21和轉(zhuǎn)子22。另外，還提供了根據(jù)本發(fā)明的變壓器10。
[0135]可以將轉(zhuǎn)子22的轉(zhuǎn)軸與變壓器10的轉(zhuǎn)軸配置為能夠同步轉(zhuǎn)動(dòng)。例如，可以將轉(zhuǎn)子22與變壓器10的旋轉(zhuǎn)鐵芯固定在同一個(gè)轉(zhuǎn)軸上?；蛘哒f，兩者的轉(zhuǎn)軸同軸連接。
[0136]在一種實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子22的轉(zhuǎn)軸和變壓器10的轉(zhuǎn)軸可以通過聯(lián)軸器固定聯(lián)接。
[0137]圖8A和SB分別示出了兩種可適用于本發(fā)明的聯(lián)軸器的示意圖。
[0138]圖8A的聯(lián)軸器具有第一部分31和第二部分32。第一部分31和第二部分32可以采用任何方式固定聯(lián)接。
[0139]第一部分31聯(lián)接到轉(zhuǎn)子22的轉(zhuǎn)軸25，而第二部分32則聯(lián)接到變壓器10的轉(zhuǎn)軸15。[0140]為了避免磁力線沿著轉(zhuǎn)軸15和轉(zhuǎn)軸25延伸導(dǎo)致磁力線損失，第一部分31和/或第二部分32可以采用非磁性材料制成。優(yōu)選地，第二部分32由非磁性材料制成。
[0141]圖SB所示的聯(lián)軸器具有第一部分31、第二部分32、以及夾在第一部分31和第二部分32之間的非磁性材料層33。第一部分31和第二部分32 (以及兩者之間的非磁性材料層33)可以采用任何方式固定聯(lián)接。
[0142]第一部分31聯(lián)接到轉(zhuǎn)子22的轉(zhuǎn)軸25，而第二部分32則聯(lián)接到變壓器10的轉(zhuǎn)軸15。
[0143]由于非磁性材料層33的存在，阻止了磁力線沿著轉(zhuǎn)軸15和轉(zhuǎn)軸25的延伸，從而可以避免了磁力線的損失。
[0144]返回圖7，變壓器10與轉(zhuǎn)子22上的勵(lì)磁電路(未示出)構(gòu)成勵(lì)磁裝置。變壓器為勵(lì)磁電路提供電流。該電流經(jīng)勵(lì)磁電路中的整流裝置整流，轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娏?，并提供給同步發(fā)電機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組，從而實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁。
[0145]使用根據(jù)本發(fā)明的變壓器來給勵(lì)磁電路(勵(lì)磁裝置)提供電流，不需要使用電刷和集電環(huán)，并且不需要逐級(jí)勵(lì)磁，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
[0146]根據(jù)本發(fā)明的勵(lì)磁裝置是一種無刷勵(lì)磁方式，相對(duì)現(xiàn)有勵(lì)磁方式，其結(jié)構(gòu)系統(tǒng)更簡(jiǎn)單，更容易實(shí)現(xiàn)，并且損耗小效率高，電磁噪音低，不增加大軸的阻力矩，消耗極少的機(jī)械能?？刂品奖?，維護(hù)方便。
[0147]至此，已參考附圖描述了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的變壓器、勵(lì)磁裝置、同步發(fā)電機(jī)以及同步電動(dòng)機(jī)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，還可以對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改和變更，這些修改和變更同樣在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍不受說明書中描述的具體細(xì)節(jié)的限制，而是由所附權(quán)利要求書限定。
【權(quán)利要求】
1.一種變壓器，包括第一線圈、第二線圈、以及鐵芯，其特征在于，所述鐵芯包括: 固定鐵芯，所述第一線圈設(shè)置在所述固定鐵芯上；以及 旋轉(zhuǎn)鐵芯，被配置為能夠在外力驅(qū)動(dòng)下隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，所述第二線圈繞所述旋轉(zhuǎn)鐵芯的軸線纏繞在所述旋轉(zhuǎn)鐵芯上， 其中，所述固定鐵芯和所述旋轉(zhuǎn)鐵芯被配置為在所述旋轉(zhuǎn)鐵芯隨所述轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的至少部分期間中，所述旋轉(zhuǎn)鐵芯在所述軸線方向上的兩個(gè)端面與所述固定鐵芯的相對(duì)面鄰近，從而使所述固定鐵芯和所述旋轉(zhuǎn)鐵芯構(gòu)成閉合磁路，所述閉合磁路穿過所述第一線圈和所述第二線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的變壓器，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)鐵芯的所述軸線與所述轉(zhuǎn)軸的中心線重合， 所述固定鐵芯包括兩個(gè)軸向端部和至少一個(gè)連接臂部， 所述連接臂部連接所述兩個(gè)軸向端部， 所述軸向端部的內(nèi)側(cè)表面與所述旋轉(zhuǎn)鐵芯的所述端面相對(duì)， 所述第一線圈纏繞在至少一個(gè)所述軸向端部?jī)?nèi)側(cè)的凸起部分上或者至少一個(gè)所述連接臂部上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的變壓器，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)鐵芯的所述軸線與所述轉(zhuǎn)軸的中心線重合， 所述固定鐵芯包括兩個(gè)軸向端部和筒狀部， 所述筒狀部連接所述兩個(gè)軸向端部，并且圍繞所述旋轉(zhuǎn)鐵芯， 所述軸向端部的內(nèi)側(cè)表面與所述旋轉(zhuǎn)鐵芯的所述端面相對(duì)， 所述第一線圈纏繞在至少一個(gè)所述軸向端部?jī)?nèi)側(cè)的凸起部分上，或者內(nèi)嵌在所述筒狀部上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的變壓器，其特征在于， 該變壓器包括多個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯和相同數(shù)量的固定鐵芯，每個(gè)所述固定鐵芯上設(shè)置有所述第一線圈，每個(gè)所述旋轉(zhuǎn)鐵芯上設(shè)置有所述第二線圈， 所述多個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯和相同數(shù)量的固定鐵芯被布置為關(guān)于所述轉(zhuǎn)軸的中心線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱， 每個(gè)所述固定鐵芯包括兩個(gè)軸向端部和至少一個(gè)連接臂部， 所述連接臂部連接所述兩個(gè)軸向端部， 所述固定鐵芯和所述旋轉(zhuǎn)鐵芯被設(shè)置為使得所述多個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯能夠同步地隨所述轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)， 所述第一線圈纏繞在至少一個(gè)所述軸向端部?jī)?nèi)側(cè)的凸起部分上或者至少一個(gè)所述連接臂部上， 當(dāng)所述多個(gè)旋轉(zhuǎn)鐵芯繞所述轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)所述旋轉(zhuǎn)鐵芯的所述端面依次與所述多個(gè)固定鐵芯中的一個(gè)的軸向端部的內(nèi)側(cè)表面相對(duì)，從而在所述端面與所述內(nèi)側(cè)表面相對(duì)期間，使所述旋轉(zhuǎn)鐵芯與對(duì)應(yīng)的所述固定鐵芯構(gòu)成閉合磁路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的變壓器，其特征在于， 該變壓器包括多個(gè)變壓?jiǎn)卧?，每個(gè)所述變壓?jiǎn)卧謩e包括所述第一線圈、所述第二線圈、所述固定鐵芯以及所述旋轉(zhuǎn)鐵芯， 所述多個(gè)變壓?jiǎn)卧来未釉谒鲛D(zhuǎn)軸上，使得每個(gè)所述旋轉(zhuǎn)鐵芯的軸線都與所述轉(zhuǎn)軸的中心線重合。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的變壓器，其特征在于， 三個(gè)所述第一線圈被星型連接或三角形連接，并且 三個(gè)所述第二線圈被星型連接或三角形連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)的變壓器，其特征在于， 所述第二線圈的輸出弓丨線沿著所述轉(zhuǎn)軸引出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的變壓器，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)軸是中空的，所述第二線圈的輸出引線從所述轉(zhuǎn)軸內(nèi)部引出。
9.一種同步發(fā)電機(jī)或同步電動(dòng)機(jī),包括: 轉(zhuǎn)子； 用于所述轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁電路，固定到所述轉(zhuǎn)子；以及 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任何一項(xiàng)的變壓器，用于向所述勵(lì)磁電路提供電流； 所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸與所述變壓器的轉(zhuǎn)軸被配置為能夠同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的同步發(fā)電機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，還包括聯(lián)軸器，用于聯(lián)接所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸和所述變壓器的轉(zhuǎn)軸， 所述聯(lián)軸器包括用于與所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸聯(lián)接的第一部分和用于與所述變壓器的轉(zhuǎn)軸聯(lián)接的第二部分，所述第一部分和所述第二部分被固定聯(lián)接， 其中所述第二部分是由非磁性材料制成的，或者所述第一部分和所述第二部分之間夾著非磁性材料層。
【文檔編號(hào)】H02K19/12GK103646757SQ201310719617
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】謝勝利, 房靜, 王俊偉, 武文平, 張曉東, 屠長(zhǎng)環(huán) 申請(qǐng)人:謝勝利