專利名稱：一種v型徑向磁場(chǎng)式定子斜槽混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁電機(jī)，具體指一種V型徑向磁場(chǎng)式定子斜槽混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
國(guó)際國(guó)內(nèi)對(duì)永磁發(fā)電機(jī)中加入電勵(lì)磁繞組調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的這類新型發(fā)電機(jī)的研究很少，混合勵(lì)磁電機(jī)結(jié)構(gòu)主要有以下幾種
如圖I所示，一種有刷式混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，其電勵(lì)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(jiǎn)單，體積較小。圖I電機(jī)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的引入采用有刷式，可靠性降低。此外電勵(lì)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(lì)磁電流，銅耗增加。同時(shí)，勵(lì)磁繞組42電勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)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(lì)磁永磁同步發(fā)電機(jī)，分為永磁部分7和勵(lì)磁部分8 ;其主要特點(diǎn)是永磁體磁路和電勵(lì)磁磁路基本上是各自獨(dú)立的，電勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)沒有作用到永磁體上，一般不會(huì)產(chǎn)生不可逆退磁。由于勵(lì)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(yùn)行，維護(hù)費(fèi)用增加。同時(shí)，如果繞線轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度與永磁體轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度相等時(shí)，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(lì)磁電流必須較大，勢(shì)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(diǎn)改變甚至導(dǎo)致退磁等問題。圖3所不,一種混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī),其電勵(lì)磁輔助發(fā)電部分與永磁發(fā)電部分共用一個(gè)定子鐵心及定子繞組，磁通在氣隙中合成。電勵(lì)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(yùn)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(lì)磁部分的水平磁極的兩側(cè)都為長(zhǎng)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(shí)和制造成本。同時(shí)水平磁極9和垂直磁極10為電勵(lì)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(gè)附加氣隙，使電機(jī)電勵(lì)磁磁路磁阻顯著增大，致使勵(lì)磁電流較大，電機(jī)的效率不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提高發(fā)電機(jī)的性能指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)調(diào)壓，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)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。本發(fā)明的目的可通過以下結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，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(lì)磁繞組構(gòu)成的定子，由永磁體、鐵心極、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(lì)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(dòng)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(gè)沖片槽，所述兩極性相反的永磁體和兩鐵心極分別對(duì)角分布在四個(gè)沖片槽上，并形成一個(gè)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(duì)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I. 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(gè)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(chǎng)式結(jié)構(gòu)，一對(duì)極的兩塊永磁體是串聯(lián)的，因此是一塊永磁體截面對(duì)每極氣隙提供磁通，兩塊永磁體的磁化方向長(zhǎng)度對(duì)磁路提供磁勢(shì)，故電機(jī)氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度近似等于永磁體工作點(diǎn)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(shì)波形的畸變率變小。同時(shí)，由于定子采用斜槽設(shè)計(jì)，定子繞組同一根導(dǎo)體的個(gè)各小段在磁 場(chǎng)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(shì)在時(shí)間上存在相位差，導(dǎo)體的感應(yīng)總電勢(shì)為各段導(dǎo)體感應(yīng)電勢(shì)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(shì)，當(dāng)定子齒部和槽部的斜距選擇為齒距寬度的I. 5倍時(shí)，具有更好的削弱齒諧波的效果，可以減少電樞反應(yīng)對(duì)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(chǎng)更接近正弦波，從而減小對(duì)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(shí)現(xiàn)全自動(dòng)調(diào)壓，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)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(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明；
圖I為現(xiàn)有技術(shù)一種有刷式混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)不意 圖2為現(xiàn)有技術(shù)一種混合勵(lì)磁永磁同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意 圖3為現(xiàn)有技術(shù)一種混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)不意 圖4為本發(fā)明一種V型徑向磁場(chǎng)式定子斜槽混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意 圖5為本發(fā)明的轉(zhuǎn)子俯視示意 圖6為本發(fā)明的轉(zhuǎn)子仰視示意 圖7為本發(fā)明的定子結(jié)構(gòu)示意 圖8為本發(fā)明的定子斜槽示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖4至圖8所示，一種V型徑向磁場(chǎng)式定子斜槽混合勵(lì)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(lì)磁繞組42構(gòu)成的定子4,由永磁體51、鐵心極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(lì)磁繞組42繞設(shè)在齒部44，定子鐵心被直流勵(lì)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(chǎng)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(dòng)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(gè)極在機(jī)械上和磁場(chǎng)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(gè)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)和兩鐵心極分別對(duì)角分布在四個(gè)沖片槽上，既N極永磁體511與S極永磁體512對(duì)角分布，N極永磁體511與一鐵心極52交錯(cuò)分布，S極永磁體512與另一鐵心極52交錯(cuò)分布；并形成一個(gè)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(duì)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I. 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(gè)內(nèi)圓面上。由于發(fā)電機(jī)內(nèi)有勵(lì)磁電流和永磁體兩個(gè)磁源，因而就產(chǎn)生兩個(gè)磁場(chǎng)，且兩個(gè)磁場(chǎng)具有不同的磁路。如圖4所示，勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的路徑為由定子鐵心N極依序經(jīng)過機(jī)座I、定子鐵心S極、氣隙、轉(zhuǎn)子鐵心極52、轉(zhuǎn)子背軛、另一側(cè)轉(zhuǎn)子鐵心極52、氣隙、定子鐵心N極。永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)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I、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(chǎng)是兩個(gè) 磁源產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)。將轉(zhuǎn)子5的磁極按平面展開，則直流勵(lì)磁電流為=0。當(dāng)=0時(shí)，只存在永磁體51的磁場(chǎng)，方向從N極到S極；當(dāng)>0時(shí)，同一端的鐵心極和永磁體的磁場(chǎng)方向相同，貝U軸向磁場(chǎng)增強(qiáng)，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的氣隙內(nèi)有效的周向磁場(chǎng)減弱，起弱磁作用；當(dāng)〈O時(shí)，同一端的鐵心極52與永磁體51的磁場(chǎng)方向相反,軸向磁場(chǎng)減弱,進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的氣隙內(nèi)有效的周向磁場(chǎng)增強(qiáng)，起增磁作用。由此可知，混合勵(lì)磁永磁電機(jī)內(nèi)的氣隙磁場(chǎng)可以通過勵(lì)磁電流來控制。
權(quán)利要求
1.一種V型徑向磁場(chǎng)式定子斜槽混合勵(lì)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(lì)磁繞組構(gòu)成的定子，由永磁體、鐵心極、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(lì)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(dòng)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(gè)沖片槽，所述兩極性相反的永磁體和兩鐵心極分別對(duì)角分布在四個(gè)沖片槽上，并形成一個(gè)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(duì)稱。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種V型徑向磁場(chǎng)式定子斜槽混合勵(lì)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I. 5倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種V型徑向磁場(chǎng)式定子斜槽混合勵(lì)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I所述的一種V型徑向磁場(chǎng)式定子斜槽混合勵(lì)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(gè)內(nèi)圓面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種V型徑向磁場(chǎng)式定子斜槽混合勵(lì)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(lì)磁繞組構(gòu)成的定子，由永磁體、鐵心極、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(lì)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(dòng)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(gè)沖片槽，兩極性相反的永磁體與鐵心極交叉分布在4個(gè)沖片槽上，形成磁極面；4個(gè)磁極面以轉(zhuǎn)軸對(duì)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(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)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(hào)H02K1/27GK102868276SQ20121036293
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)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(mèng)財(cái) 申請(qǐng)人:福建唐力電力設(shè)備有限公司