CN104467289A - 一种直流发电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直流发电机，包括第一端盖组件，第二端盖组件，机壳组件，主定子，主转子，励磁机，和端子组件，所述第一端盖组件和所述第二端盖组件分别固定连接在所述机壳组件两端；所述主定子固定设置在所述机壳组件的内部且与所述机壳组件共轴；所述主转子固定设置在与所述机壳组件共轴的转轴上，且在所述主定子内部并与所述主定子共轴；所述励磁机固定设置在所述第一端盖组件的内部且与所述机壳组件共轴；所述端子组件位于所述机壳组件的外部。本发明提供的直流发电机接线简单，易于安装维护且产生的电压纹波小，其电气性能也较高。

Description

一种直流发电机

技术领域

本发明涉及一种直流发电机，特别地，涉及一种低压直流发电机。

背景技术

随着电力电子、微电技术等相关领域的不断发展，发电机经历着从直流到交流，从有刷到无刷的发展历程。

现有技术中，低压直流发电机大概分为两大类，一类是低压直流永磁机，该类直流发电机选用高性能的永久磁钢作为励磁材料，成本较昂贵，不宜推广。另一类则是普通的三相低压直流发电机，该类直流发电机采用常规的三相设计，且被广泛使用。但普通发电机的整流桥通常设置在发电机的内部，且该整流桥通常采用零散二极管并联的联接方式，使其内部接线布置密集进而导致发电机的可靠性差，一旦发电机内部整流桥发生故障，需先将其上叠置的装置拆除，再进行维护，故不宜安装和维护。且该类三相直流发电机的电压纹波较大，故产生的电压的电气性能也较差，从而需要加入电抗器等平波装置以改善产生的电压的电气性能。这样便又会在总体上增加产品的生产成本，不利于产品的广泛使用。

发明内容

综上所述，为了克服发电机内整流桥不宜安装和维护，且在不额外增加发电机生产成本的前提下能够达到提高直流发电机的可靠性、及该直流发电机提供的电压的电气性能的目的，本发明提供了一种直流发电机，包括第一端盖组件，第二端盖组件，机壳组件，主定子，主转子，励磁机，和端子组件，所述第一端盖组件和所述第二端盖组件分别固定连接在所述机壳组件两端；所述主定子固定设置在所述机壳组件的内部且与所述机壳组件共轴；所述主转子固定设置在与所述机壳组件共轴的转轴上，且在所述主定子内部并与所述主定子共轴；所述励磁机固定设置在所述第一端盖组件的内部且与所述机壳组件共轴；所述端子组件包括端子组件支架、整流桥、及电压自动调节器；当处于装配状态时，所述整流桥固定设置在所述端子组件内，所述电压自动调节器固定设置在所述端子组件内的上部，所述端子组件位于所述机壳组件的外部。

上述所述主定子包括九相电枢绕组；所述整流桥为九相整流桥，且包括九个二极管模块，至少一个散热器和至少两个铜排，其中，每个所述二级管模块设有正极输出端，负极输出端和输入端；当处于装配状态时，每个所述二极管模块的输入端电连接所述主定子的九相电枢绕组中的一相，每个所述二极管模块的正极输出端电连接其中一个或多个所述铜排，每个所述二级管模块的负极输出端电连接另外一个或多个所述铜排；当处于装配状态时，所述至少一个散热器固定设置在所述端子组件支架上，所述九个二极管模块间隔设置在所述端子组件内的侧面。

上述九相整流桥包括第一整流桥，和与所述第一整流桥通过电缆连接的第二整流桥，所述第一整流桥包括第一散热器，所述九个二极管模块中的其中四个二极管模块及两个铜排，其中，每个所述二级管模块的正极输出端电连接其中一个所述铜排，每个所述二极管模块的负极输出端电连接另外一个所述铜排；所述第二整流桥包括第二散热器，所述九个二极管模块中的其中五个二极管模块，以及两个铜排，其中，每个所述二极管模块的正极输出端电连接其中一个所述铜排，每个所述二极管模块的负极输出端电连接另外一个所述铜排；当处于装配状态时，所述四个二极管模块间隔设置在所述第一散热器表面且该表面为所述端子组件内的第一侧面，所述五个二极管模块间隔设置在所述第二散热器表面且该表面为与所述端子组件内的第一侧面相对的第二侧面。

上述端子组件支架包括第一延伸部，第二延伸部，连接所述第一延伸部和所述第二延伸部的梯形连接部，第一门形支架，和第二门形支架，其中，所述第一延伸部和所述第二延伸部在同一平面；所述第一门形支架固定在所述第一延伸部与所述梯形连接部重合的一端且与所述第一延伸部所在平面垂直；所述第二门形支架固定在所述第二延伸部与所述梯形连接部重合的一端且与所述第二延伸部所述平面垂直；当处于装配状态时，所述第一整流桥固定设置在所述第一延伸部与所述第一门形支架之间，所述第二整流桥固定设置在所述第二延伸部与所述第二门形支架之间。

上述第一散热器上、与所述四个二极管模块所在平面相对的一侧设有多个散热翅片；所述第二散热器上、与所述五个二极管模块所在平面相对的一侧设有多个散热翅片；当处于装配状态时，所述第一散热器的散热翅片和所述第二散热器的散热翅片都处于所述端子组件支架的外侧。

上述端子组件还包括有自动电压调节器支架，以支撑及固定所述自动电压调节器；所述自动电压调节器支架包括基板和固定在基板上的L型支架；当处于装配状态时，所述基板通过螺栓固定在所述端子组件支架的梯形连接部上，所述自动电压调节器通过螺栓固定在所述L型支架上。

上述端子组件还包括前板、后板和顶盖，所述前板和所述后板分别具有可与所述机壳组件外部配合的凹槽；当处于装配状态下，所述前板和所述后板分别固定在所述端子组件支架上、且与所述机壳组件轴线方向垂直的相对侧上，所述顶盖固定在所述端子组件支架的顶部。

上述主定子的每相电枢绕组的相位差为40度。

上述励磁机为转枢式发电机，包括励磁定子和励磁转子。

上述散热器的材料为铝或铜。

本发明提供的直流发电机的端子组件固定在所述直流发电机的机壳外部，且整流桥设置在所述端子组件内侧壁上，整体而言，整流桥的接线布置简单，便于安装连接，调试维护，具有较高的可靠性。进一步地，本发明的直流发电机的主定子采用的是九相定子，提供的电压纹波小，其电气性能也较高，从而解决了现有技术中存在的整流桥接线密集，不宜维护及产生的电压纹波大、电气性能差等的技术问题。

附图说明

通过以下对附图的描述，本发明实施方式的特征和优点将变得更加容易理解，其中

图1为本发明实施例之一提供的直流发电机的立体图。

图2为图1所示的直流发电机的局部截面立体图。

图3为本发明实施例之一提供的直流发电机的部件分解图。

图4为本发明实施例之一提供的端子组件内部结构图。

图5为本发明实施例之一提供的直流发电机的端子组件支架。

图6为本发明实施例之一提供的直流发电机的第一整流桥的立体图。

图7为本发明实施例之一提供的直流发电机的第二整流桥的立体图。

图8为本发明实施例之一提供的直流发电机的自动电压调节器支架的立体图。

具体实施方式

下面对优选实施方式的描述仅仅是示范性的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。在各个附图中采用相同的附图标记来表示相同的部件，因此相同部件的构造将不再重复描述。

以下结合附图以及具体实施方式对本发明的技术方案做进一步说明。

图1-3显示了本发明提供的直流发电机。如图所示，图1为本发明实施例之一的直流发电机的立体图，图2为如图1所示的直流发电机的局部截面立体图，其中直流发电机包括第一端盖组件10，第二端盖组件70，机壳组件80，主转子50，主定子60，端子组件40，和励磁机，励磁机包括励磁转子20和励磁定子30。其中，端子组件40固定设置在所述机壳组件80的外部。因此，若在实际运行中端子组件出现故障或需要对端子组件的内部部件进行调试时，只需对端子组件单独进行拆卸修护、调试即可。

优选地，主定子60为电枢部分且主定子60设计为九相，其中，主定子60的每相电枢绕组的相位差为40度，从而可有效地降低电压纹波，提高电压电流波形畸变率。主转子50为励磁部分。而励磁机为直流发电机的二级发电机，其设计为转枢式发电机，包括励磁转子20和励磁定子30两个部分。

具体地，首先由内部原动机拖动主转子转动，随着主转子的旋转，在主转子中的剩磁在主定子产生一个小的交流电压，自动电压调节器将这一小电压整成直流，供给励磁机磁场。励磁机转子产生交流电压，并由旋转整流器整流成直流。在主转子上的这一直流电压在主定子上产生更高的交流电压。从主定子的输出电压被调节器传感，并与参考电压比较，调节器控制励磁机的励磁磁场，并准确地维持主定子的输出电压。

优选地，本实施例中的整流桥也相应地设计为九相整流桥，该九相整流桥包括九个二极管模块，至少一个散热器和至少两个铜排，每个二级管模块都设有正极输出端，负极输出端和输入端；当处于装配状态时，每个二极管模块的输入端电连接主定子60的九相电枢绕组中的一相，每个二极管模块的正极输出端电连接其中一个或多个铜排，每个二级管模块的负极输出端电连接另外一个或多个铜排；至少一个散热器固定设置在端子组件支架45上，且九个二极管模块间隔设置在端子组件40内的侧面。这样既节省了端子组件内部的空间，也确保在接线布局的简洁性，便于对该发电机维护、调试。

图3为本发明提供的直流发电机的部件分解图。如图所示，第一端盖组件10和第二端盖组件70分别固定连接在机壳组件80两端，优选地，机壳组件80由第一端盖组件10和第二端盖组件70连接并支撑。主定子60固定设置在机壳组件80的内部且与机壳组件80共轴，主转子50固定设置在位于机壳组件80内部且与机壳组件80共轴的转轴上，励磁机固定设置在第一端盖组件10的内部且与机壳组件80共轴。

图4进一步描述了端子组件的具体结构，其中，端子组件40包括端子组件支架45、整流桥、及电压自动调节器48，整流桥固定设置在端子组件40内，电压自动调节器48固定设置在端子组件40内的上部，端子组件40固定设于机壳组件80的外部上。且端子组件40包括第一整流器41，第二整流桥47，端子组件支架45，自动电压调节器48，前板42、后板49和顶盖43。

前板42、后板49分别固定设置在端子组件40除了设有整流桥41和整流桥47的另一对侧面。

本实施例中的顶盖43固定设置在端子组件40的顶部。当端子组件发送故障或需要调试时，只需拆卸顶盖43，可见端子组件40内部的自动电压调节器、第一整流桥41及第二整流桥47等，即可对端子组件内各个部件进行维护或调试操作。

优选地，前板42和后板49还分别具有可与机壳组件80的外部配合的凹槽。

在上述描述的实施例中，优选地，第一整流桥41和第二整流桥47之间通过两根电缆44连接，以合成九相整流桥。而图5进一步低展示了本实施例中第一整流桥41的具体结构，如图5所示，第一整流桥41包括第一散热器411，四个二极管模块412和两个铜排413。当处于装配状态时，其中一个铜排413电连接四个二级管模块412的正极输出端4122，另一个铜排413电连接四个二极管模块412的负极输出端4122。本领域技术人员应该明白，在其他实施例中，端子组件及其内部的连接还可以采用其他任意能够到达相同技术效果的连接方式。

图6为本实施例中第二整流桥47的的具体结构图，如图6所示，第二整流桥47包括第二散热器471，五个二极管模块472和两个铜排473。当处于装配状态时，其中一个铜排473电连接五个二极管模块472的正极输出端4722，另一个铜排473电连接五个二极管模块472的负极输出端4723。

优选地，第一整流桥41的四个二极管模块412间隔设置在第一散热器411的表面且该表面为端子组件40的第一侧面，且第二整流桥47的五个二极管模块472间隔设置在第二散热器471的表面且该表面为端子组件40的第二侧面，且第一侧面与第二侧面相对。

优选地，第一散热器411上、与四个二极管模块412所在平面相对的一侧还设有多个散热翅片4111。第二散热器上471、与五个二极管模块472所在平面相对的一侧也设有多个散热翅片4711。如上所述，整流桥设置在端子组件内侧壁上，且采用左右散热器装配方式，从而使整流桥的接线布置简单，便于安装连接，调试维护，且利于通风，独立的散热器支架也易于定位安装，具有较高的可靠性。本领域技术人员应该明白，在其他实施例中，整流桥及其输入端、输出端的连接还可以采用其他任意能够到达相同技术效果的连接方式。

图7为本发明提供的直流发电机的端子组件支架45的结构图，具体地，端子组件支架45包括第一延伸部451，第二延伸部452，连接第一延伸部451和第二延伸部452的梯形连接部453，及第一门形支架454和第二门形支架455，其中，第一延伸部451和第二延伸部452在同一平面，且第一门形支架454固定在第一延伸部451与梯形连接部453重合的一端且与第一延伸部451所在平面垂直，第二门形支架455固定在第二延伸部452与梯形连接部453重合的一端且与第二延伸部452平面垂直。当处于装配状态时，第一整流桥41固定在第一延伸部451与第一门形支架454之间，第二整流桥47固定在第二延伸部452与第二门形支架455之间。

当处于装配状态时，本实施例中的第一散热器411和第二散热器471分别设于如图7所示的端子组件支架45的两个相对侧，当然，在其他实施例中，第一散热器411和第二散热器471可设于端子组件支架45的任意两个相对侧。且第一散热器411的散热翅片4111和第二散热器471的散热翅片4711处于端子组件支架45的外侧，有效地增大了导热面积，提供了散热效果。应该明白此处提到的端子组件支架不限于本实施例中的描述，也可以是本领域技术人员可以想到的任何其他能够达到本发明目的的其他形式的端子组件支架。

可选地，本实施例中第一散热器411和第二散热器471的散热翅片4111，4711采用铝板构成，散热性能极佳。但在其他实施例中，散热翅片4111，4711的材料可采用其他任意能够达到相同技术效果的材料。

优选地，散热翅片4111和散热翅片4711的方向同发电机轴向方向、整体风路方向同发电机一致，利于通风。尤其对于机组组装一体后，多会在机组后端配置风扇，导风方向和热器翅片一致，增大了通风量，提升了散热性能。可以想到，在其他实施例中，散热器也可以采用其他能够到达相同技术效果的设计。

端子组件支架45承载了整个端子组件的重量，在支撑的同时也起到定位作用，且能避免累积误差带来的装配问题。

进一步地，前板42和后板49分别可通过螺钉固定在端子组件支架45上、与机壳组件80轴线方向垂直的相对侧上。当检查到端子组件内的故障时，如需更换端子组件内的部件，只需拆卸下前板42和后板49，找到并拆卸相应的故障部件，并及时更换新的相应的部件，最后再将前板42和后板49固定好即可。

图8为本发明中的自动电压调节器支架481的结构图，当处于装配状态时，自动电压调节器支架481固定设置在端子组件支架45底部的梯形连接部453上。

优选地，自动电压调节器支架481包括基板4811和固定设置在基板4811上的L型支架4812。当处于装配状态时，基板4811通过螺栓固定设置在端子组件支架45的梯形连接部453上，而自动电压调节器48可通过螺栓固定设置在L型支架4812上。

整体上，本实施例中的自动电压调节器支架481成U型立于端子组件内部空间的中间部分，占用较小的空间并处于一定的高度，从而方便对自动电压调节器48进行调试。当然，在其他实施例中，自动电压调节器支架481可以采用其他任意能够到达相同技术效果的结构。

优选地，本发明描述的直流发电机特别适用于要求直流低压稳速发电机的应用场合，如移动灯塔等场所。

本发明提供的直流发电机的端子组件固定在所述直流发电机的机壳外部，且整流桥设置在端子组件内侧壁上，采用左右散热器装配方式，整体而言，整流桥的接线布置简单，便于安装连接，调试维护，且利于通风，独立的散热器支架也易于定位安装，具有较高的可靠性。且本发明的直流发电机的主定子采用的是九相定子，提供的电压纹波小，其电气性能也较高，从而解决了现有技术中存在的整流桥接线密集，不宜维护及产生的电压纹波大、电气性能差等的技术问题。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种直流发电机，其特征在于，包括

第一端盖组件；

第二端盖组件；

机壳组件，所述第一端盖组件和所述第二端盖组件分别固定连接在所述机壳组件两端；

主定子，所述主定子固定设置在所述机壳组件的内部且与所述机壳组件共轴；

主转子，所述主转子固定设置在与所述机壳组件共轴的转轴上，且在所述主定子内部并与所述主定子共轴；

励磁机，所述励磁机固定设置在所述第一端盖组件的内部且与所述机壳组件共轴；和

端子组件，所述端子组件包括端子组件支架、整流桥、及电压自动调节器；当处于装配状态时，所述整流桥固定设置在所述端子组件内，所述电压自动调节器固定设置在所述端子组件内的上部，所述端子组件设置于所述机壳组件的外部。

2.根据权利要求1所述的直流发电机，其特征在于，

所述主定子包括九相电枢绕组；

所述整流桥为九相整流桥，且包括九个二极管模块，至少一个散热器和至少两个铜排，其中，每个所述二级管模块设有正极输出端，负极输出端和输入端；

当处于装配状态时，每个所述二极管模块的输入端电连接所述主定子的九相电枢绕组中的一相，每个所述二极管模块的正极输出端电连接其中一个或多个所述铜排，每个所述二级管模块的负极输出端电连接另外一个或多个所述铜排；

当处于装配状态时，所述至少一个散热器固定设置在所述端子组件支架上，所述九个二极管模块间隔设置在所述端子组件内的侧面。

3.根据权利要求2所述的直流发电机，其特征在于，所述九相整流桥包括

第一整流桥，和

与所述第一整流桥通过电缆连接的第二整流桥，

所述第一整流桥包括第一散热器，所述九个二极管模块中的其中四个二极管模块及两个铜排，其中，每个所述二级管模块的正极输出端电连接其中一个所述铜排，每个所述二极管模块的负极输出端电连接另外一个所述铜排；

所述第二整流桥包括第二散热器，所述九个二极管模块中的其中五个二极管模块，以及两个铜排，其中，每个所述二极管模块的正极输出端电连接其中一个所述铜排，每个所述二极管模块的负极输出端电连接另外一个所述铜排；

当处于装配状态时，所述四个二极管模块间隔设置在所述第一散热器表面且该表面为所述端子组件内的第一侧面，所述五个二极管模块间隔设置在所述第二散热器表面且该表面为与所述端子组件内的第一侧面相对的第二侧面。

4.根据权利要求3所述的直流发电机，其特征在于，所述端子组件支架包括

第一延伸部，

第二延伸部，

连接所述第一延伸部和所述第二延伸部的梯形连接部，

第一门形支架，和

第二门形支架，

其中，所述第一延伸部和所述第二延伸部在同一平面；

所述第一门形支架固定在所述第一延伸部与所述梯形连接部重合的一端且与所述第一延伸部所在平面垂直；

所述第二门形支架固定在所述第二延伸部与所述梯形连接部重合的一端且与所述第二延伸部所述平面垂直；

当处于装配状态时，所述第一整流桥固定设置在所述第一延伸部与所述第一门形支架之间，所述第二整流桥固定设置在所述第二延伸部与所述第二门形支架之间。

5.根据权利要求4所述的直流发电机，其特征在于，所述第一散热器上、与所述四个二极管模块所在平面相对的一侧设有多个散热翅片；

所述第二散热器上、与所述五个二极管模块所在平面相对的一侧设有多个散热翅片；

当处于装配状态时，所述第一散热器的散热翅片和所述第二散热器的散热翅片都处于所述端子组件支架的外侧。

6.根据权利要求5所述的直流发电机，其特征在于，所述端子组件还包括有自动电压调节器支架，以支撑及固定所述自动电压调节器；

所述自动电压调节器支架包括基板和固定在基板上的L型支架；

当处于装配状态时，所述基板通过螺栓固定在所述端子组件支架的梯形连接部上，所述自动电压调节器通过螺栓固定在所述L型支架上。

7.根据权利要求6所述的直流发电机，其特征在于，所述端子组件还包括前板、后板和顶盖，所述前板和所述后板分别具有可与所述机壳组件外部配合的凹槽；

当处于装配状态下，所述前板和所述后板分别固定在所述端子组件支架上、且与所述机壳组件轴线方向垂直的相对侧上，所述顶盖固定在所述端子组件支架的顶部。

8.根据权利要求2-7任一所述的直流发电机，其特征在于，所述主定子的每相电枢绕组的相位差为40度。

9.根据权利要求1-7任一所述的直流发电机，其特征在于，所述励磁机为转枢式发电机，包括励磁定子和励磁转子。

10.根据权利要求1-7任一所述的直流发电机，其特征在于，所述散热器的材料为铝或铜。