CN1074563A

CN1074563A - 稀土永磁变速恒压发电机

Info

Publication number: CN1074563A
Application number: CN 92107270
Authority: CN
Inventors: 朱震连
Original assignee: NANJING COLLEGE OF AERONAUTICS
Current assignee: NANJING COLLEGE OF AERONAUTICS
Priority date: 1992-01-13
Filing date: 1992-01-13
Publication date: 1993-07-21

Abstract

一种稀土永磁变速恒压发电机，在内定子铁芯的轴向两端的内、外定子与转轴之间各增设一个内轴承和外轴承(6)与旋转弹性轴(15)和杯形转子磁钢(10) 相配合；又在杯形永磁转子(13)的杯形口端的内定子铁芯一端侧装有蜗轮(16)，使其与固定在外定子端侧或端盖上的一个或两个蜗杆相配合，借转动蜗杆传动蜗轮驱动内定子对外定子产生相对角位移，来改变内、外定子电枢绕组中感应电势的相位，从而改变电势的矢量和使输出电压为常数，使输出电压保持恒定。

Description

本发明的稀土永磁变速恒压发电机属电学领域。

目前，永磁电机的主要缺点是，永磁磁场不能直接调节，作电动机使用时，实现弱磁升速较困难;作发电机使用时，调压又较困难。因此限制了它的使用范围，前者，借控制电枢电流的相位，增加其直轴电枢反映分量的去磁作用，实现其弱磁升速。后者，由于引起电压变化原因不同，所采用的调压方法也不尽相同。

1.在恒压恒频电源***中，永磁发电机的调压方法，主要采用调节磁路的饱和程度来调节电压，常在定子电枢铁芯上增加一个附加绕组，通以可控的直流励磁电流，借调节该电流来改变和调节电机磁路的饱和程度，实现电机输出电压不变，达到恒定的目的。这种方法、调压范围小。

2.在变速恒频电源***中，基本上都采用全功率变换。首先把永磁发电机在转速范围较宽的情况下，将其电压频率随转速变化的交流整流成直流，再由逆变器变换成恒压恒频的交流，或者通过变换器将电压，频率随转速变化的交流直接变换成电压、频率恒定的交流。前者称为交-直-交变换，后者称为交-交变换。这种全功率变换技术较复杂，成本高。

3.在直流电源***中，电机由原动机直接拖动，原动机的转速（如飞机，船舶，坦克等），随工作状态随时变化，而且速度变化的范围大，则电机的电压随原动机的转速变化而变化的范围也大。这种电源是不能满足用电设备要求的。目前采用的调压方法有：

（1）降压或变换器，其功率器件，可用可控硅（晶闸管）或晶体管，对晶闸管控制其移相角，对晶体管采用PWM斩波方式，都可实现其直流输出电压不变。

（2）升压式变换器，电机在最高速时，全由二极管整流成直流，即二极管整流状态。转速低于最高转速或负载加大，电机输出电压低于额定电压时，可由并联于整流桥单端桥臂二极管上的功率晶体管进入PWM状态，把电压泵升到额定电压，即输出电压恒定。

无论是降压式变换器还是升压式变换器，其线路复杂，成本高。

（3）采用液压调压法或差动齿轮调压法，将两台永磁电机的转子产生角位移，定子电枢绕组相电势的相位发生变化，使两台电机定子电枢绕组相串的合成电压不变，实现调压。但这两种机械调压法，结构复杂，成本高，体积大。

鉴于上述已有技术中存在的问题，本发明的任务是采用机电结合的方法，设计一种既适合于电动机又适合于发电机的机电一体化的，体积小，重量轻，工作可靠，结构简单，调节方便，控制容易的稀土永磁恒压发电机。

本发明的稀土永磁变速恒压发电机，是在专利申请号为89102454.9的《稀土永磁杯形转子双定子同步电机》的基础上增设一组涡轮涡杆和两个轴承，通过涡杆带动涡轮传动定子位移调压的永磁电机，即采用径向瓦状永磁杯形转子和径向内、外定子结构，其转子是由瓦状永磁磁钢和非磁性支架与转轴组合或磁性杯形环支架与非磁性转轴而构成的多极杯形转子;径向内、外定子与普通电机相同，内、外定子绕组相串联，由电枢冲槽冲片、叠压成电枢铁芯，分别固定在定子支架和机壳上。其特点是，在转子杯形口的内定子一端装有一涡轮，通过固定在外定子端侧或端盖上的涡杆带动涡轮直接调节内、外定子在园周方向上的相对位置。即改变内、外两定子相串联的电枢绕组中感应电势的时间相位，以达到调节内、外定子电枢绕组合成感应电势的目的，进行电压调节。

本发明除具有《稀土永磁杯形转子双定子同步电机》的所有优点之外，涡轮、涡杆机械结构简单，便于电气传动自动控制，调压范围广，精度高，工作可靠。

附图1为本发明的稀土永磁变速恒压发电机的结构示意图。

附图2为专利申请号89102454.9的《稀土永磁杯形转子双定子同步电机》结构示意图。

由上两附图可知，本发明是在《稀土永磁杯形转子双定子同步电机》基本结构的基础上进行的改进，它仍为法兰固定，全封闭的风冷式、油冷结构，也可做成开放式带底脚式风冷或自冷或其他水冷、油冷、喷油等冷却的结构型式，其基本结构仍由机壳（1），外定子铁芯（2），杯形转子磁钢（3，10），内定子铁芯（4），轴承盖（5），前端盖（7），外定子电枢绕组（8），内定子电枢绕组（9），后端盖（11），内风扇或磁极位置传感器（12），以及由杯形转子磁钢（3，10），非磁性支架和转轴组成的杯形永磁转子（13）等基本部分所组成，其主要特点是，在内定子铁芯（4）的轴向两端的内、外定子与转轴之间各增设一个内轴承和外轴承（6），与旋转弹性轴（15）和杯形转子磁钢（3）相配合;在杯形永磁转子（13）的杯形口端的内定子铁芯一端侧装有涡轮（16），使其与固定在外定子端侧或端盖上的一个涡杆或两个涡杆相配合，借转动涡杆传动涡轮，驱动内定子对外定子产生相对的角位移，来改变内、外定子电枢绕组中感应电势的相位，从而改变电势的矢量和使输出电压为一常数，达到速度或负载变化时，输出电压保持恒定的要求。

涡杆的旋转可根据***控制要求，采用控制电机或其他传动机构方式构成开环或闭环控制***。

Claims

1、一种稀土永磁变速恒压发电机，包括机壳(1)、外定子铁芯(2)、杯形转子磁钢(3，10)、内定子铁芯(4)、轴承盖(5)、前端盖(7)、外定子电枢绕组(8)、内定子电枢绕组(9)、后端盖(11)、内风扇或磁极位置传感器(12)、杯形永磁转子(13)和转轴，其特征在于还包括在内定子铁芯(4)的轴向两端的内、外定子与转轴之间各增设一个内轴承和一个外轴承(6)与旋转弹性轴(15)和杯形转子磁钢(3，10)相配合；在杯形永磁转子(13)的杯形口端的内定子铁芯一端侧装有涡轮(16)，使其与固定在外定子端侧或端盖上的一个涡杆或两个涡杆相配合，借转动涡杆传动涡轮，驱动内定子对外定子产生相对的角位移，来改变内、外定子电枢绕组中感应电势的相位，从而改变电势矢量和使输出电压为一常数，达到速度或负载变化时，输出电压保持恒定。