專利名稱：永磁補(bǔ)償式脈沖交流發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種電動(dòng)機(jī)，具體涉及補(bǔ)償式脈沖交流發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的補(bǔ)償式脈沖交流發(fā)電機(jī)，其用于勵(lì)磁的磁場一般采用施加電流激勵(lì)的辦法產(chǎn)生，激勵(lì)源可以是外加的，也可以由電樞電流產(chǎn)生。然而，由于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的原因，無論是采用旋轉(zhuǎn)電樞，還是旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁磁場，均存在轉(zhuǎn)動(dòng)部分與靜止部分的電氣連接問題。尤其是功率越大，其電氣連接問題越困難。根據(jù)汪國梁所著《電機(jī)學(xué)》(1987)所述，目前一般采用的連接方案主要是滑環(huán)和電刷配合，從而帶來很多問題1)電刷磨損和燒蝕。2)電刷和滑環(huán)接觸性能由于彈性下降帶來的接觸電阻增大。3)電流通過電刷和電樞產(chǎn)生電火花，帶來的電磁場干擾問題。4)降低了整機(jī)的工作效率。5)限制了發(fā)電機(jī)工作轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步提升。另外，對于他勵(lì)方式工作的電機(jī)，還需要一套勵(lì)磁電源裝置，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和體積。

發(fā)明內(nèi)容
針對目前補(bǔ)償式脈沖交流發(fā)電機(jī)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種永磁補(bǔ)償式脈沖交流發(fā)電機(jī)，從而解決滑環(huán)和電刷帶來的種種問題，以達(dá)到增加可靠性，提高整機(jī)工作效率，減小系統(tǒng)體積，同時(shí)減少電磁干擾的目的。
本發(fā)明所提出的一種永磁補(bǔ)償式脈沖交流發(fā)電機(jī)，包含一個(gè)定子、一套固定在定子上用于產(chǎn)生和引出電流的電樞線圈、一個(gè)轉(zhuǎn)子和用于支撐轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)用的軸承，其特征是(1)所述的定子，由硅鋼片疊加而成，內(nèi)部為圓形空腔，用來放置轉(zhuǎn)子，電樞線圈導(dǎo)體的工作部分固定在定子內(nèi)表面、通過伸出定子鐵心外部的端接部分連接；
(2)所述的轉(zhuǎn)子，由轉(zhuǎn)子本體、轉(zhuǎn)軸、屏蔽筒、永磁體和不導(dǎo)磁的隔磁材料構(gòu)成，轉(zhuǎn)子本體由鐵磁物質(zhì)構(gòu)成，并與轉(zhuǎn)軸緊密結(jié)合；永磁體采用高矯頑力的稀土永磁材料，緊密間隔排列在轉(zhuǎn)子本體的外表面；隔磁材料放置于永磁體之間；屏蔽筒套在永磁體和隔磁材料外面，同時(shí)起到固定永磁體和隔磁材料的目的；轉(zhuǎn)子放置在定子內(nèi)部，由軸承固定位置，通過原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
上述永磁補(bǔ)償式脈沖交流發(fā)電機(jī)，其進(jìn)一步的特征是電樞線圈導(dǎo)體通過伸出定子鐵心外部的端接部分連接；根據(jù)其在定子內(nèi)部的排列和連接方式，所述的電樞線圈繞組，可以構(gòu)成單相、兩相或多相形式，每相電勢根據(jù)其位置有不同的電壓相位。
上述永磁補(bǔ)償式脈沖交流發(fā)電機(jī)，所述的永磁體橫截面可以為扇形；所述的隔磁材料，橫截面亦可以為扇形，放置于永磁體之間；所述的屏蔽筒由良導(dǎo)電性材料加工成圓筒形。
定子的外部形狀可以有多種，以適應(yīng)不同場合及安裝需要。電樞線圈導(dǎo)體的工作部分利用高強(qiáng)度粘合劑粘貼在定子內(nèi)表面，通過伸出定子鐵心外部的端接部分連接，其連接方式可以有多種。本裝置的工作原理如下由永磁體提供磁激勵(lì)，其產(chǎn)生的磁場經(jīng)過的路徑為永磁體1-屏蔽筒-氣隙-電樞繞組-定子鐵心-電樞繞組-氣隙-屏蔽筒-永磁體2-轉(zhuǎn)子鐵心-永磁體1。之所以直接將電樞繞組直接粘貼在定子內(nèi)表面而不是像一般電機(jī)那樣放置在槽中，主要是為了克服齒槽可能帶來的齒部磁路飽和以及齒槽造成的電樞繞組漏電感的增大。當(dāng)轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，由于磁場跟隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，使電樞繞組產(chǎn)生切割電勢，從而在電樞繞組引出端產(chǎn)生電壓。由于磁場為旋轉(zhuǎn)的，因此在電樞繞組引出端產(chǎn)生的也是交變的電壓。當(dāng)需要脈沖發(fā)電機(jī)輸出功率時(shí)，利用外部開關(guān)將電樞繞組與負(fù)載相連接，就可以達(dá)到向負(fù)載輸出功率的目的。裝置中屏蔽筒的作用在于當(dāng)脈沖發(fā)電機(jī)向負(fù)載放電時(shí)，由于屏蔽筒的渦流效應(yīng)，電樞繞組產(chǎn)生的電樞反應(yīng)不會(huì)進(jìn)入轉(zhuǎn)子，從而大大減小了電樞繞組的等效電感，提高了脈沖發(fā)電機(jī)輸出功率的能力。
由于采用永磁體作為磁場的激勵(lì)源，因此省去了一般補(bǔ)償式脈沖發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電路，從而有效的避免了電刷滑環(huán)帶來的諸如電刷燒蝕、電磁場干擾等問題。同時(shí)提高了發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的工作效率，而且由于省去了勵(lì)磁裝置，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性，并有可能進(jìn)一步提高發(fā)電機(jī)工作轉(zhuǎn)速。


圖1是本發(fā)明的定子部分示意圖，圖1a為定子結(jié)構(gòu)的截面圖，圖1b為定子結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖2是本發(fā)明的轉(zhuǎn)子部分示意圖，圖2a為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)截面圖，圖2b為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
圖3是電樞繞組接線示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
實(shí)施例一由圖1所示的定子和圖2所示的轉(zhuǎn)子構(gòu)成一個(gè)永磁補(bǔ)償式脈沖交流發(fā)電機(jī)。圖中所示的是一個(gè)具體的四極脈沖交流發(fā)電機(jī)。四極電機(jī)可以看作是一個(gè)基本的兩級電機(jī)的簡單重復(fù)，在每一對極面下電勢波形完全一致。圖1a為定子結(jié)構(gòu)的截面圖，圖1b為定子結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖中定子上安裝的電樞繞組1，利用高強(qiáng)度膠粘貼在定子內(nèi)表面。定子體2，由硅鋼片疊合構(gòu)成。圖2a為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)截面圖，圖2b為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。圖中的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸4、轉(zhuǎn)子本體5、永磁體7、隔磁材料6以及屏蔽筒3構(gòu)成。安裝的永磁體7為稀土永磁體(釹鐵硼)，具有剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度高，高矯頑力和高磁能積的特性，其橫截面加工成扇形，整體的形狀構(gòu)成瓦片形，并緊密排列在轉(zhuǎn)子本體5表面，構(gòu)成4個(gè)磁極。隔磁材料6使用鋁材料加工而成，并固定在轉(zhuǎn)子本體。
本實(shí)施例中，電樞繞組采用兩相繞組，這兩相在空間位置相互正交。電樞繞組的連接圖見圖3，圖中a1為a相的一套繞組，a2是同相位的另外一套繞組。b1是與a相正交的b相的一套繞組，同理b2是b相的另外一套繞組。a相和b相的兩套繞組在對外連接中可以根據(jù)負(fù)載的需要進(jìn)行并聯(lián)或串聯(lián)使用。圖中每根直線代表8匝導(dǎo)體。電機(jī)每極每相的導(dǎo)體數(shù)為16。也就是每個(gè)極面下有16匝線圈。由永磁體提供磁激勵(lì)而產(chǎn)生的磁場經(jīng)過的路徑為圖2中的永磁體1-屏蔽筒-氣隙-電樞繞組-定子鐵心-電樞繞組-氣隙-屏蔽筒-永磁體2-轉(zhuǎn)子鐵心-永磁體1。另外一對極面下磁場路徑完全相同。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，永磁體隨之旋轉(zhuǎn)，在電樞繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，這16匝線圈電勢串聯(lián)后在端口引出。總共在端口引出四組電壓，不同相位的電壓其相位差為90度。根據(jù)交流電機(jī)繞組的一般理論，產(chǎn)生的感應(yīng)電勢有效值為E＝4.44fwφk。其中f為感應(yīng)電勢的頻率，并且有f＝np/60(p電機(jī)極對數(shù)，n電機(jī)轉(zhuǎn)速)，w為每相串連匝數(shù)。φ為每極磁通。k為繞組系數(shù)。而不同極面同一相位的線圈可以串聯(lián)，也可以并聯(lián)，根據(jù)負(fù)載工作情況而定。
當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值后，電樞繞組的輸出電勢達(dá)到預(yù)定值，此時(shí)可以通過外接的放電回路和控制回路控制發(fā)電機(jī)輸出需要的功率和電流波形。
需要說明的是，本發(fā)明所描述的補(bǔ)償電機(jī)結(jié)構(gòu)及工作方式，可能有一些變形。例如根據(jù)加工工藝要求對繞組不同的連接方式；隔磁材料使用的不同等等。所有這些顯而易見的變型均應(yīng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容和本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例二定子結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一完全一致。不同之處在于電樞繞組端部連接方式采用同心式連接。連接方式簡單，不再繪圖示意。當(dāng)然，繞組也可以采用疊繞組的方式連接。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)也與實(shí)施例一一致，只是將隔磁材料更換為環(huán)氧樹脂。
權(quán)利要求
1.一種永磁補(bǔ)償式脈沖交流發(fā)電機(jī)，包含一個(gè)定子、一套固定在定子上用于產(chǎn)生和引出電流的電樞線圈、一個(gè)轉(zhuǎn)子和用于支撐轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)用的軸承，其特征是(1)所述的定子，由硅鋼片疊加而成，內(nèi)部為圓形空腔，用來放置轉(zhuǎn)子，電樞線圈導(dǎo)體的工作部分固定在定子內(nèi)表面、通過伸出定子鐵心外部的端接部分連接；(2)所述的轉(zhuǎn)子，由轉(zhuǎn)子本體、轉(zhuǎn)軸、屏蔽筒、永磁體和不導(dǎo)磁的隔磁材料構(gòu)成，轉(zhuǎn)子本體由鐵磁物質(zhì)構(gòu)成，并與轉(zhuǎn)軸緊密結(jié)合；永磁體采用高矯頑力的稀土永磁材料，緊密間隔排列在轉(zhuǎn)子本體的外表面；隔磁材料放置于永磁體之間；屏蔽筒套在永磁體和隔磁材料外面，同時(shí)起到固定永磁體和隔磁材料的目的；轉(zhuǎn)子放置在定子內(nèi)部，由軸承固定位置，通過原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的永磁補(bǔ)償式脈沖交流發(fā)電機(jī)，其特征是電樞線圈導(dǎo)體通過伸出定子鐵心外部的端接部分連接；根據(jù)其在定子內(nèi)部的排列和連接方式，所述的電樞線圈繞組，構(gòu)成單相、兩相或多相形式，每相電勢根據(jù)其位置有不同的電壓相位。
3.如權(quán)利要求1或2所述的永磁補(bǔ)償式脈沖交流發(fā)電機(jī)，其特征是所述的永磁體橫截面為扇形；所述的隔磁材料，橫截面亦為扇形，放置于永磁體之間；所述的屏蔽筒由良導(dǎo)電性材料加工成圓筒形。
全文摘要
永磁補(bǔ)償式脈沖交流發(fā)電機(jī)，屬于電動(dòng)機(jī)，針對目前補(bǔ)償式脈沖交流發(fā)電機(jī)的缺點(diǎn)，增加可靠性，提高效率，減小體積，減少電磁干擾。本發(fā)明定子由硅鋼片疊加而成，內(nèi)部為圓形空腔，電樞線圈固定在定子內(nèi)表面、通過伸出定子鐵心外部的端接部分連接；轉(zhuǎn)子放置在定子內(nèi)部，通過原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子本體由鐵磁物質(zhì)構(gòu)成；永磁體采用稀土永磁材料，緊密間隔排列在轉(zhuǎn)子本體外表面；隔磁材料放置于永磁體之間；屏蔽筒套在永磁體和隔磁材料外面，固定永磁體和隔磁材料；由于采用永磁體作為激勵(lì)源，省去勵(lì)磁電路，有效避免了電刷滑環(huán)帶來的電刷燒蝕、電磁場干擾等問題，同時(shí)提高系統(tǒng)的工作效率，降低復(fù)雜性，并有可能進(jìn)一步提高發(fā)電機(jī)工作轉(zhuǎn)速。
文檔編號H02K39/00GK1588767SQ200410060620
公開日2005年3月2日 申請日期2004年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月22日
發(fā)明者潘垣, 劉克富, 劉曉旭 申請人:華中科技大學(xué)