CN103546002A - 高效变速恒频发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效变速恒频发电机，励磁机采用永磁体励磁结构，控制器[11]连接在励磁定子[5]绕组[13]、次定子[3]绕组[17]及主定子[1]绕组[19]上，采用微功率控制技术调节励磁机构的电压及频率变化值可实现主定子[1]绕组[19]输出恒频、恒压交流电。此方式功率密度大、效率高、节能明显、故障少、使用寿命长、制造成本及运行维护成本低，可广泛用于风力发电、潮汐海波浪发电及转速变化大的发电设备，可弥补现有采用全功率逆变控制器存在的技术缺陷。
Description
技术领域
本发明高效变速恒频发电机属于环保节能电机领域。
背景技术
现有的变速发电设备，例如：小型风力发电机、水力发电机及转速变化大的发电设备，采用永磁体励磁将输出变频、变压的交流电，需通过全功率逆变控制器将输出变频、变压的交流电变为恒频、恒压的交流电方可供电器设备用。虽然，此方式可替代现有小型风力发电机、水力发电机及转速变化大的发电设备采用的减速器机构，但是，全功率逆变控制器故障多、价格昂贵。尤其大功率风力发电机、水力发电机及转速变化大的发电设备，采用全功率逆变控制器会造成运行在大功率设备的电子元器件易损坏，制造工艺复杂、制造成本高、价格昂贵、难以推广应用。
发明内容
本发明涉及一种高效变速恒频发电机，励磁机采用永磁体励磁结构，控制器[11]连接在励磁定子[5]绕组[13]、次定子[3]绕组[17]及主定子[1]绕组[19]上，采用微功率控制技术调节励磁机构的电压及频率变化值可实现主定子[1]绕组[19]输出恒频、恒压交流电。此方式功率密度大、效率高、节能明显、故障少、使用寿命长、制造成本及运行维护成本低，可广泛用于风力发电、潮汐海波浪发电及转速变化大的发电设备，可弥补现有采用全功率逆变控制器存在的技术缺陷。
本发明技术方案与现有技术相比，其优点在于：
1、励磁定子[5]安装在端盖[8]内圆里，次定子[3]及主定子[1]安装在同一机壳[7]内圆里或励磁定子[5]、次定子[3]及主定子[1]安装在同一机壳[7]内圆里。
2、励磁定子[5]上嵌有绕组[13]、次定子[3]上嵌有绕组[17]及主定子[1]上嵌有绕组[19]，次转子[4]上嵌有绕组[14]及主转子[2]上嵌有绕组[16]，次转子[4]上绕组[14]及主转子[2]上绕组[16]相连接。
3、励磁转子[6]、次转子[4]、主转子[2]及轴承[9]安装在同一转轴[10]上组成同心度高的一体化结构。
4、永磁材料做成矩形永磁体[15]形状，可比现有采用瓦片形永磁体形状的磁钢成本低及功率密度高。
5、转子芯[12]上开有轴孔[22]及键条[21]，转子铁芯[20]嵌入转子芯[12]键条[21]上构成n个均匀分布的矩形开口槽[23],矩形永磁体[15]嵌入并粘固在n个均匀分布的矩形开口槽[23]内构成n对N-S极励磁机不等气隙磁极结构。此结构可提高整机的气隙磁密及功率密度，效率高、阻力矩小、较小的风头及水头即可运转发电，可弥补现有产品起动阻力矩大及效率低的技术缺陷。
6、励磁转子[6]、次转子[4]及主转子[2]上装有短路环[18]，短路环[18]由导电条焊铆制成。此结构动态性能好、电压波形畸变率小、可弥补现有产品动态性能差的技术缺陷。
7、控制器[11]由电压调节器（AVR）[25]及频率调节器（AFR)[24]组成，控制器[11]安装在高效变速恒频发电机上，组成一体化结构。
8、电压调节器（AVR）[25]电源端U连接在励磁定子[5]绕组[13]上获取电源,电压调节器（AVR）[25]给定端U1连接在主定子[1]绕组[19]上检测给定电压的变化值。频率调节器（AFR）[24] 取样端f连接在励磁定子[5]绕组[13]上检测转速变化对应频率的变化值，频率调节器（AFR）[24]给定端f1连接在主定子[1]绕组[19]上检测给定频率的变化值。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明励磁转子[6]结构示意图；
图3为本发明控制器[11]结构示意图。
实施方式
本发明励磁定子[5]、次定子[3]及主定子[1]安装在同一机壳[7]内圆里。转子铁芯[16]嵌入转子芯[12]键条[21]上构成n个均匀分布的矩形开口槽[23],矩形永磁体[15]嵌入并粘固在n个均匀分布的矩形开口槽[23]内。励磁转子[6]、次转子[4]、主转子[2]及轴承[9]安装在同一转轴[10]上,励磁转子[6]、次转子[4]及主转子[2]上装有短路环[18]，短路环[18]由导电条焊铆制成。控制器[11]连接在励磁定子[5]绕组[13]、次定子[3]绕组[17]及主定子[1]绕组[19]上，即可完成整机组装。
Claims (10)
1.一种高效变速恒频发电机，包括励磁定子[5]、次定子[3]、主定子[1]、励磁转子[6]、次转子[4]、主转子[2]、轴承[9]、转轴[10]、机壳[7]、端盖[8]及控制器[11]构成。
2. 根据权利要求1所述的高效变速恒频发电机其特征在于：励磁定子[5]安装在端盖[8]内圆里，次定子[3]及主定子[1]安装在同一机壳[7]内圆里或励磁定子[5]、次定子[3]及主定子[1]安装在同一机壳[7]内圆里。
3. 根据权利要求1所述的高效变速恒频发电机其特征在于：励磁定子[5]上嵌有绕组[13]、次定子[3]上嵌有绕组[17]及主定子[1]上嵌有绕组[19]。
4.根据权利要求1所述的高效变速恒频发电机其特征在于：励磁转子[6]、次转子[4]、主转子[2]及轴承[9]安装在同一转轴[10]上。
5.根据权利要求1所述的高效变速恒频发电机其特征在于：永磁体材料做成矩形永磁体[15]形状。
6.根据权利要求1所述的高效变速恒频发电机其特征在于：转子芯[12]上开有轴孔[22]及键条[21]，转子铁芯[20]嵌入转子芯[12]键条[21]上构成n个均匀分布的矩形开口槽[23],矩形永磁体[15]嵌入并粘固在n个均匀分布的矩形开口槽[23]内构成n对N-S极励磁机不等气隙磁极结构。
7.根据权利要求1所述的高效变速恒频发电机其特征在于：次转子[4]上嵌有绕组[14]及主转子[2]上嵌有绕组[16]，次转子[4]上绕组[14]及主转子[2]上绕组[16]相连接。
8.根据权利要求1所述的高效变速恒频发电机其特征在于：励磁转子[6]、
次转子[4]及主转子[2]上装有短路环[18]，短路环[18]由导电条焊铆制成。
9. 根据权利要求1所述的高效变速恒频发电机其特征在于：控制器[11]由电压调节器（AVR）[25]及频率调节器（AFR)[24]组成，控制器[11]安装在高效变速恒频发电机上，组成一体化结构。
10. 根据权利要求1所述的高效变速恒频发电机其特征在于：电压调节器（AVR）[25]电源端U连接在励磁定子[5]绕组[13]上,电压调节器（AVR）[25]给定端U1连接在主定子[1]绕组[19]上，频率调节器（AFR）[24] 取样端f连接在励磁定子[5]绕组[13]上，频率调节器（AFR）[24]给定端f1连接在主定子[1]绕组[19]上。
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2013
- 2013-09-25 CN CN201310438301.8A patent/CN103546002A/zh active Pending
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