專利名稱：稀土永磁變速恒壓發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的稀土永磁變速恒壓發(fā)電機(jī)屬電學(xué)領(lǐng)域。
目前，永磁電機(jī)的主要缺點是，永磁磁場不能直接調(diào)節(jié)，作電動機(jī)使用時，實現(xiàn)弱磁升速較困難;作發(fā)電機(jī)使用時，調(diào)壓又較困難。因此限制了它的使用范圍，前者，借控制電樞電流的相位，增加其直軸電樞反映分量的去磁作用，實現(xiàn)其弱磁升速。后者，由于引起電壓變化原因不同，所采用的調(diào)壓方法也不盡相同。
1.在恒壓恒頻電源系統(tǒng)中，永磁發(fā)電機(jī)的調(diào)壓方法，主要采用調(diào)節(jié)磁路的飽和程度來調(diào)節(jié)電壓，常在定子電樞鐵芯上增加一個附加繞組，通以可控的直流勵磁電流，借調(diào)節(jié)該電流來改變和調(diào)節(jié)電機(jī)磁路的飽和程度，實現(xiàn)電機(jī)輸出電壓不變，達(dá)到恒定的目的。這種方法、調(diào)壓范圍小。
2.在變速恒頻電源系統(tǒng)中，基本上都采用全功率變換。首先把永磁發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)速范圍較寬的情況下，將其電壓頻率隨轉(zhuǎn)速變化的交流整流成直流，再由逆變器變換成恒壓恒頻的交流，或者通過變換器將電壓，頻率隨轉(zhuǎn)速變化的交流直接變換成電壓、頻率恒定的交流。前者稱為交-直-交變換，后者稱為交-交變換。這種全功率變換技術(shù)較復(fù)雜，成本高。
3.在直流電源系統(tǒng)中，電機(jī)由原動機(jī)直接拖動，原動機(jī)的轉(zhuǎn)速(如飛機(jī)，船舶，坦克等)，隨工作狀態(tài)隨時變化，而且速度變化的范圍大，則電機(jī)的電壓隨原動機(jī)的轉(zhuǎn)速變化而變化的范圍也大。這種電源是不能滿足用電設(shè)備要求的。目前采用的調(diào)壓方法有(1)降壓或變換器，其功率器件，可用可控硅(晶閘管)或晶體管，對晶閘管控制其移相角，對晶體管采用PWM斬波方式，都可實現(xiàn)其直流輸出電壓不變。
(2)升壓式變換器，電機(jī)在最高速時，全由二極管整流成直流，即二極管整流狀態(tài)。轉(zhuǎn)速低于最高轉(zhuǎn)速或負(fù)載加大，電機(jī)輸出電壓低于額定電壓時，可由并聯(lián)于整流橋單端橋臂二極管上的功率晶體管進(jìn)入PWM狀態(tài)，把電壓泵升到額定電壓，即輸出電壓恒定。
無論是降壓式變換器還是升壓式變換器，其線路復(fù)雜，成本高。
(3)采用液壓調(diào)壓法或差動齒輪調(diào)壓法，將兩臺永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生角位移，定子電樞繞組相電勢的相位發(fā)生變化，使兩臺電機(jī)定子電樞繞組相串的合成電壓不變，實現(xiàn)調(diào)壓。但這兩種機(jī)械調(diào)壓法，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，體積大。
鑒于上述已有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的任務(wù)是采用機(jī)電結(jié)合的方法，設(shè)計一種既適合于電動機(jī)又適合于發(fā)電機(jī)的機(jī)電一體化的，體積小，重量輕，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便，控制容易的稀土永磁恒壓發(fā)電機(jī)。
本發(fā)明的稀土永磁變速恒壓發(fā)電機(jī)，是在專利申請?zhí)枮?9102454.9的《稀土永磁杯形轉(zhuǎn)子雙定子同步電機(jī)》的基礎(chǔ)上增設(shè)一組渦輪渦桿和兩個軸承，通過渦桿帶動渦輪傳動定子位移調(diào)壓的永磁電機(jī)，即采用徑向瓦狀永磁杯形轉(zhuǎn)子和徑向內(nèi)、外定子結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)子是由瓦狀永磁磁鋼和非磁性支架與轉(zhuǎn)軸組合或磁性杯形環(huán)支架與非磁性轉(zhuǎn)軸而構(gòu)成的多極杯形轉(zhuǎn)子;徑向內(nèi)、外定子與普通電機(jī)相同，內(nèi)、外定子繞組相串聯(lián)，由電樞沖槽沖片、疊壓成電樞鐵芯，分別固定在定子支架和機(jī)殼上。其特點是，在轉(zhuǎn)子杯形口的內(nèi)定子一端裝有一渦輪，通過固定在外定子端側(cè)或端蓋上的渦桿帶動渦輪直接調(diào)節(jié)內(nèi)、外定子在園周方向上的相對位置。即改變內(nèi)、外兩定子相串聯(lián)的電樞繞組中感應(yīng)電勢的時間相位，以達(dá)到調(diào)節(jié)內(nèi)、外定子電樞繞組合成感應(yīng)電勢的目的，進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。
本發(fā)明除具有《稀土永磁杯形轉(zhuǎn)子雙定子同步電機(jī)》的所有優(yōu)點之外，渦輪、渦桿機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，便于電氣傳動自動控制，調(diào)壓范圍廣，精度高，工作可靠。
附

圖1為本發(fā)明的稀土永磁變速恒壓發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為專利申請?zhí)?9102454.9的《稀土永磁杯形轉(zhuǎn)子雙定子同步電機(jī)》結(jié)構(gòu)示意圖。
由上兩附圖可知，本發(fā)明是在《稀土永磁杯形轉(zhuǎn)子雙定子同步電機(jī)》基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)，它仍為法蘭固定，全封閉的風(fēng)冷式、油冷結(jié)構(gòu)，也可做成開放式帶底腳式風(fēng)冷或自冷或其他水冷、油冷、噴油等冷卻的結(jié)構(gòu)型式，其基本結(jié)構(gòu)仍由機(jī)殼(1)，外定子鐵芯(2)，杯形轉(zhuǎn)子磁鋼(3，10)，內(nèi)定子鐵芯(4)，軸承蓋(5)，前端蓋(7)，外定子電樞繞組(8)，內(nèi)定子電樞繞組(9)，后端蓋(11)，內(nèi)風(fēng)扇或磁極位置傳感器(12)，以及由杯形轉(zhuǎn)子磁鋼(3，10)，非磁性支架和轉(zhuǎn)軸組成的杯形永磁轉(zhuǎn)子(13)等基本部分所組成，其主要特點是，在內(nèi)定子鐵芯(4)的軸向兩端的內(nèi)、外定子與轉(zhuǎn)軸之間各增設(shè)一個內(nèi)軸承和外軸承(6)，與旋轉(zhuǎn)彈性軸(15)和杯形轉(zhuǎn)子磁鋼(3)相配合;在杯形永磁轉(zhuǎn)子(13)的杯形口端的內(nèi)定子鐵芯一端側(cè)裝有渦輪(16)，使其與固定在外定子端側(cè)或端蓋上的一個渦桿或兩個渦桿相配合，借轉(zhuǎn)動渦桿傳動渦輪，驅(qū)動內(nèi)定子對外定子產(chǎn)生相對的角位移，來改變內(nèi)、外定子電樞繞組中感應(yīng)電勢的相位，從而改變電勢的矢量和使輸出電壓為一常數(shù)，達(dá)到速度或負(fù)載變化時，輸出電壓保持恒定的要求。
渦桿的旋轉(zhuǎn)可根據(jù)系統(tǒng)控制要求，采用控制電機(jī)或其他傳動機(jī)構(gòu)方式構(gòu)成開環(huán)或閉環(huán)控制系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種稀土永磁變速恒壓發(fā)電機(jī)，包括機(jī)殼(1)、外定子鐵芯(2)、杯形轉(zhuǎn)子磁鋼(3，10)、內(nèi)定子鐵芯(4)、軸承蓋(5)、前端蓋(7)、外定子電樞繞組(8)、內(nèi)定子電樞繞組(9)、后端蓋(11)、內(nèi)風(fēng)扇或磁極位置傳感器(12)、杯形永磁轉(zhuǎn)子(13)和轉(zhuǎn)軸，其特征在于還包括在內(nèi)定子鐵芯(4)的軸向兩端的內(nèi)、外定子與轉(zhuǎn)軸之間各增設(shè)一個內(nèi)軸承和一個外軸承(6)與旋轉(zhuǎn)彈性軸(15)和杯形轉(zhuǎn)子磁鋼(3，10)相配合；在杯形永磁轉(zhuǎn)子(13)的杯形口端的內(nèi)定子鐵芯一端側(cè)裝有渦輪(16)，使其與固定在外定子端側(cè)或端蓋上的一個渦桿或兩個渦桿相配合，借轉(zhuǎn)動渦桿傳動渦輪，驅(qū)動內(nèi)定子對外定子產(chǎn)生相對的角位移，來改變內(nèi)、外定子電樞繞組中感應(yīng)電勢的相位，從而改變電勢矢量和使輸出電壓為一常數(shù)，達(dá)到速度或負(fù)載變化時，輸出電壓保持恒定。
全文摘要
一種稀土永磁變速恒壓發(fā)電機(jī)，在內(nèi)定子鐵芯的軸向兩端的內(nèi)、外定子與轉(zhuǎn)軸之間各增設(shè)一個內(nèi)軸承和外軸承(6)與旋轉(zhuǎn)彈性軸(15)和杯形轉(zhuǎn)子磁鋼(10)相配合；又在杯形永磁轉(zhuǎn)子(13)的杯形口端的內(nèi)定子鐵芯一端側(cè)裝有蝸輪(16)，使其與固定在外定子端側(cè)或端蓋上的一個或兩個蝸桿相配合，借轉(zhuǎn)動蝸桿傳動蝸輪驅(qū)動內(nèi)定子對外定子產(chǎn)生相對角位移，來改變內(nèi)、外定子電樞繞組中感應(yīng)電勢的相位，從而改變電勢的矢量和使輸出電壓為常數(shù)，使輸出電壓保持恒定。
文檔編號H02K16/04GK1074563SQ92107270
公開日1993年7月21日 申請日期1992年1月13日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月13日
發(fā)明者朱震連 申請人:南京航空學(xué)院