專利名稱：一種v型徑向磁場式定子斜槽混合勵磁發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種永磁電機(jī)，具體指一種V型徑向磁場式定子斜槽混合勵磁發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
國際國內(nèi)對永磁發(fā)電機(jī)中加入電勵磁繞組調(diào)節(jié)磁場的這類新型發(fā)電機(jī)的研究很少，混合勵磁電機(jī)結(jié)構(gòu)主要有以下幾種:如
圖1所不,一種有刷式混合勵磁發(fā)電機(jī),其電勵磁繞組安放在轉(zhuǎn)子永磁體的下面，不需要占用額外的空間，因此結(jié)構(gòu)簡單，體積較小。圖1電機(jī)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子勵磁電流的引入采用有刷式，可靠性降低。此外電勵磁的磁路經(jīng)過永磁體,而永磁體的磁導(dǎo)率接近空氣的磁導(dǎo)率，因此磁路的磁阻大，為了調(diào)節(jié)氣隙磁通，必須通入很大的勵磁電流，銅耗增加。同時,勵磁繞組42電勵磁磁動勢直接作用于永磁體51，容易發(fā)生不可逆退磁；如圖2所示，一種混合勵磁永磁同步發(fā)電機(jī)，分為永磁部分7和勵磁部分8 ;其主要特點是永磁體磁路和電勵磁磁路基本上是各自獨立的，電勵磁磁動勢沒有作用到永磁體上，一般不會產(chǎn)生不可逆退磁。由于勵磁電流由集電環(huán)引入，使電機(jī)的可靠性降低，不適合在較惡劣的工況下運行，維護(hù)費用增加。同時，如果繞線轉(zhuǎn)子長度與永磁體轉(zhuǎn)子長度相等時，為了產(chǎn)生與永磁體相等大小的磁通，通入繞線轉(zhuǎn)子的勵磁電流必須較大，勢必增加轉(zhuǎn)子銅耗，電機(jī)的溫升變大，由此導(dǎo)致效率下降、永磁體的工作點改變甚至導(dǎo)致退磁等問題。圖3所不,一種混合勵磁發(fā)電機(jī),其電勵磁輔助發(fā)電部分與永磁發(fā)電部分共用一個定子鐵心及定子繞組，磁通在氣隙中合成。電勵磁利用轉(zhuǎn)軸作為磁路的一部分，永磁主發(fā)電部分的結(jié)構(gòu)與普通永磁發(fā)電機(jī)相同。該電機(jī)能夠較好地調(diào)整發(fā)電機(jī)的輸出電壓，運行可靠性較高，故障率比有刷結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)整流器低。但發(fā)電機(jī)電勵磁部分的水平磁極的兩側(cè)都為長度較小氣隙，加工和裝配精度要求非常高，這顯然增加了裝配工時和制造成本。同時水平磁極9和垂直磁極10為電勵磁磁通提供通路，需要有較大的導(dǎo)磁面積，降低了電機(jī)的功率密度。由于存在兩個附加氣隙，使電機(jī)電勵磁磁路磁阻顯著增大，致使勵磁電流較大，電機(jī)的效率不高。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提高發(fā)電機(jī)的性能指標(biāo)，實現(xiàn)全自動調(diào)壓，動態(tài)實時調(diào)節(jié)輸出功率，使發(fā)電機(jī)適應(yīng)負(fù)載范圍寬，過載能力強(qiáng)，節(jié)能效果明顯，提高供電系統(tǒng)的可靠性。本實用新型的目的可通過以下結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，其包括機(jī)座，機(jī)座兩端分別設(shè)有前、后蓋；所述機(jī)座內(nèi)設(shè)有由定子鐵心、直流勵磁繞組構(gòu)成的定子，由永磁體、鐵心磁極、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子沖片組成的轉(zhuǎn)子；所述定子鐵心固定在機(jī)座內(nèi)，定子鐵心內(nèi)包括槽部和齒部，所述直流勵磁繞組繞設(shè)在齒部；所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸通過軸承與機(jī)座轉(zhuǎn)動連接，所述轉(zhuǎn)子沖片套設(shè)在轉(zhuǎn)軸上；其特征在于:所述的轉(zhuǎn)子沖片的每四分之一的外圓弧面上均勻設(shè)有四個沖片槽，所述兩極性相反的永磁體和兩鐵心磁極分別對角分布在四個沖片槽上，并形成一個磁極面；所述的兩相鄰的磁極面呈“ V”型，兩兩磁極面呈中心對稱。所述定子鐵心的齒部和槽部構(gòu)成斜槽結(jié)構(gòu)，所述齒部和槽部的斜距為齒距寬度的
1.5 倍。所述定子鐵心的槽部上設(shè)有扣合片。所述的扣合片與定子鐵心齒部處在同一個內(nèi)圓面上。采用以上結(jié)構(gòu)，由于轉(zhuǎn)子采用“V型”徑向磁場式結(jié)構(gòu)，一對極的兩塊永磁體是串聯(lián)的，因此是一塊永磁體截面對每極氣隙提供磁通，兩塊永磁體的磁化方向長度對磁路提供磁勢，故電機(jī)氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度近似等于永磁體工作點的磁感應(yīng)強(qiáng)度。電機(jī)的直軸和交軸電樞反應(yīng)電抗小，從而大大削弱了電樞反應(yīng)的去磁作用。由于直軸和交軸磁阻大，所以感應(yīng)電勢波形的畸變率變小。同時，由于定子采用斜槽設(shè)計，定子繞組同一根導(dǎo)體的個各小段在磁場內(nèi)的位置各不相同，即存在空間位置上的電角度差，因此導(dǎo)體各段感應(yīng)電勢在時間上存在相位差，導(dǎo)體的感應(yīng)總電勢為各段導(dǎo)體感應(yīng)電勢的矢量和，起到了分布效果，可以有效削弱定子繞組所感應(yīng)的齒諧波電勢，當(dāng)定子齒部和槽部的斜距選擇為齒距寬度的1.5倍時，具有更好的削弱齒諧波的效果，可以減少電樞反應(yīng)對槽內(nèi)繞組的影響，使得發(fā)電機(jī)的波形畸變率更小，氣隙磁場更接近正弦波，從而減小對負(fù)載的影響。所以減小了發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整率，使之具有接近水平的外特性，提高發(fā)電機(jī)的性能指標(biāo)，實現(xiàn)全自動調(diào)壓，動態(tài)實時調(diào)節(jié)輸出功率，使發(fā)電機(jī)適應(yīng)負(fù)載范圍寬，過載能力強(qiáng)，節(jié)能效果明顯，提高供電系統(tǒng)的可靠性。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明；圖1為現(xiàn)有技術(shù)一種有刷式混合勵磁發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)一種混合勵磁永磁同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)一種混合勵磁發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型一種V型徑向磁場式定子斜槽混合勵磁發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實用新型的轉(zhuǎn)子俯視示意圖；圖6為本實用新型的轉(zhuǎn)子仰視示意圖；圖7為本實用新型的定子結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本實用新型的定子斜槽示意圖。
具體實施方式
如圖4至圖8所示，一種V型徑向磁場式定子斜槽混合勵磁發(fā)電機(jī)，其包括機(jī)座1，機(jī)座兩端分別設(shè)有前蓋2和后蓋3 ;所述機(jī)座I內(nèi)設(shè)有由定子鐵心41、直流勵磁繞組42構(gòu)成的定子4,由永磁體51、鐵心磁極52、轉(zhuǎn)軸53、轉(zhuǎn)子沖片54組成的轉(zhuǎn)子5 ;所述定子鐵心固定在機(jī)座I內(nèi)，定子鐵心內(nèi)包括槽部43和齒部44，所述直流勵磁繞組42繞設(shè)在齒部44，定子鐵心被直流勵磁繞組42分為定子鐵心N極和定子鐵心S極兩部分；機(jī)座I把定子鐵心N極和定子鐵心S極在機(jī)械上和磁場上連接起來。所述轉(zhuǎn)子5的轉(zhuǎn)軸53通過軸承與機(jī)座I轉(zhuǎn)動連接，所述轉(zhuǎn)子沖片54套設(shè)在轉(zhuǎn)軸53上，在轉(zhuǎn)子5的磁極和轉(zhuǎn)軸53之間由轉(zhuǎn)子背軛把兩個極在機(jī)械上和磁場上相互連接起來；所述的轉(zhuǎn)子沖片54的每四分之一的外圓弧面上均勻設(shè)有四個沖片槽，所述兩極性相反的永磁體(既N極永磁體和S極永磁體)和兩鐵心磁極分別對角分布在四個沖片槽上，既N極永磁體511與S極永磁體512對角分布，N極永磁體511與一鐵心磁極52交錯分布,S極永磁體512與另一鐵心磁極52交錯分布；并形成一個磁極面；所述的兩相鄰的磁極面呈“V”型，兩兩磁極面呈中心對稱。所述定子鐵心41的齒部43和槽部44構(gòu)成斜槽結(jié)構(gòu)，所述齒部43和槽部44的斜距LI為齒距寬度L2的1.5倍。所述定子鐵心41的槽部44上設(shè)有扣合片45。所述的扣合片45與齒部43處在同一個內(nèi)圓面上。由于發(fā)電機(jī)內(nèi)有勵磁電流和永磁體兩個磁源，因而就產(chǎn)生兩個磁場，且兩個磁場具有不同的磁路。如圖4所示，勵磁電流產(chǎn)生的磁場的路徑為:由定子鐵心N極依序經(jīng)過機(jī)座1、定子鐵心S極、氣隙、轉(zhuǎn)子鐵心磁極52、轉(zhuǎn)子背軛、另一側(cè)轉(zhuǎn)子鐵心磁極52、氣隙、定子鐵心N極。永磁體產(chǎn)生的磁場的磁路為:由永磁體N極511依序經(jīng)過氣隙、定子鐵心N極、機(jī)座1、定子鐵心S極、氣隙、永磁體S極512、轉(zhuǎn)子背軛、永磁體N極511。因此，氣隙磁場是兩個磁源產(chǎn)生的合成磁場。將轉(zhuǎn)子5的磁極按平面展開，則直流勵磁電流為=0。當(dāng)=0時，只存在永磁體51的磁場，方向從N極到S極；當(dāng)>0時，同一端的鐵心磁極和永磁體的磁場方向相同，則軸向磁場增強(qiáng)，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的氣隙內(nèi)有效的周向磁場減弱，起弱磁作用；當(dāng)〈O時，同一端的鐵心磁極52與永磁體51的磁場方向相反,軸向磁場減弱,進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的氣隙內(nèi)有效的周向磁場增強(qiáng)，起增磁作用。由此可知，混合勵磁永磁電機(jī)內(nèi)的氣隙磁場可以通過勵磁電流來控制。
權(quán)利要求1.一種V型徑向磁場式定子斜槽混合勵磁發(fā)電機(jī)，其包括機(jī)座，機(jī)座兩端分別設(shè)有前、后蓋；所述機(jī)座內(nèi)設(shè)有由定子鐵心、直流勵磁繞組構(gòu)成的定子，由永磁體、鐵心磁極、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子沖片組成的轉(zhuǎn)子；所述定子鐵心固定在機(jī)座內(nèi)，定子鐵心內(nèi)包括槽部和齒部，所述直流勵磁繞組繞設(shè)在齒部；所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸通過軸承與機(jī)座轉(zhuǎn)動連接，所述轉(zhuǎn)子沖片套設(shè)在轉(zhuǎn)軸上；其特征在于:所述的轉(zhuǎn)子沖片的每四分之一的外圓弧面上均勻設(shè)有四個沖片槽，所述兩極性相反的永磁體和兩鐵心磁極分別對角分布在四個沖片槽上，并形成一個磁極面；所述的兩相鄰的磁極面呈“V”型，兩兩磁極面呈中心對稱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種V型徑向磁場式定子斜槽混合勵磁發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述定子鐵心的齒部和槽部構(gòu)成斜槽結(jié)構(gòu)，所述齒部和槽部的斜距為齒距寬度的1.5倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種V型徑向磁場式定子斜槽混合勵磁發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述定子鐵心的槽部上設(shè)有扣合片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種V型徑向磁場式定子斜槽混合勵磁發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的扣合片與齒部處在同一個內(nèi)圓面上。
專利摘要本實用新型涉及一種V型徑向磁場式定子斜槽混合勵磁發(fā)電機(jī)，其包括機(jī)座，機(jī)座兩端分別設(shè)有前、后蓋；機(jī)座內(nèi)設(shè)有由定子鐵心、直流勵磁繞組構(gòu)成的定子，由永磁體、鐵心磁極、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子沖片組成的轉(zhuǎn)子；定子鐵心固定在機(jī)座內(nèi)，定子鐵心內(nèi)包括槽部和齒部，直流勵磁繞組繞設(shè)在齒部；轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸通過軸承與機(jī)座轉(zhuǎn)動連接，轉(zhuǎn)子沖片套設(shè)在轉(zhuǎn)軸上；轉(zhuǎn)子沖片的每四分之一的外圓弧面上均勻設(shè)有4個沖片槽，兩極性相反的永磁體與鐵心磁極交叉分布在4個沖片槽上，形成磁極面；4個磁極面以轉(zhuǎn)軸對稱分布，兩相鄰的磁極面呈“V”型。采用以上結(jié)構(gòu)，減小了發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整率，提高發(fā)電機(jī)的性能指標(biāo)，動態(tài)實時調(diào)節(jié)輸出功率，使發(fā)電機(jī)適應(yīng)負(fù)載范圍寬，提高供電系統(tǒng)可靠性。
文檔編號H02K1/16GK202957734SQ201220495090
公開日2013年5月29日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者黃夢財 申請人:福建唐力電力設(shè)備有限公司