一种双凸极交流发电机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种双凸极交流发电机，包括：电机转轴、及套设在电机转轴上的发电机支架、定子及转子；还包括：连接电枢绕组、励磁元件的智能电压调节控制器，智能电压调节控制器通过电枢绕组获取电源，并给励磁元件提供重复的正弦半波电流，同时输出正负半波交替输出的交流电压。本实用新型专利技术提供的技术方案，不使用逆变器输出交流电压，不需要大电流高电压的IGBT开关元件，可以全面替代同步励磁发电机，并达到节能降耗的目的，又能使发电机组的成本不高于同步励磁发电机组，具有成本低、结构简单、耐高温、体积小、重量轻、输出电压和频率与转速无关等优点；同时因采用双凸极电机，可大幅度减少铜材和钢材的用量，可以减小发电机组体积和重量。

【技术实现步骤摘要】
一种双凸极交流发电机
本技术涉及交流发电机
，具体涉及一种双凸极交流发电机。
技术介绍
同步励磁发电机是一种输出交流电的传统发电机，同步励磁发电机包含转子和定子，定子上有主绕组和辅助绕组，转子上有励磁绕组，辅助绕组或外接励磁电源产生的励磁电压，连接到转子上的励磁线圈产生电流建立磁场，使得转子旋转时定子主绕组产生交流电压。同步励磁发电机的输出频率跟转子极数和转子转速有关，其定转子体积和重量相较永磁发电机和双凸极发电机要高出一倍以上，而且效率较低。由于同步励磁电机工艺成熟度高，价格便宜，目前常规发电机组多为同步励磁发电机。使用永磁电机代替同步励磁电机，再使用逆变器转换为稳定的交流电压输出，可以大幅度减小发电机组的体积和重量，同时提高电源输出的质量，还可以根据负载的大小调节发动机的转速达到节油降噪的目的，目前已逐步在小范围替代同步励磁发电机，但是由于逆变器的成本较高，逆变发电机组的成本也高于同步励磁发电机组，使得逆变发电机组无法完全替代同步励磁发电机组。同步励磁发电机组价格便宜但是体积重量较大，为了保证输出频率稳定转速不能降低；逆变发电机体积小重量轻电源质量高，可在中低负载降低转速以节油降噪，但是成本高不利于全面推广。双凸极发电机是一种新型发电机，最先设计为双凸极直流发电机，其定转子凸极相对，定子上有电枢绕组和励磁元件，励磁元件可以是电励磁绕组也可以是永磁体或二者兼有。双凸极电机的转子一般没有永磁体，所以能耐高温，且加工简单。双凸极直流发电机的电枢绕组通过整流桥输出直流电，通过控制励磁绕组的磁通得到稳定的直流电压输出，其输出直流电压跟转速无关。双凸极直流发电机的体积和同功率的永磁电机相当，具有成本较低，结构简单，耐高温，体积小重量轻等特点，现已普遍应用在飞机发电机和风力发电机组上，其输出的直流电直接连接直流负载或通过逆变器转换成交流电压为交流负载供电。如果能使用双凸极电机输出交流电压，并不使用逆变器，将既能减小发电机组体积和重量，又能使发电机组的成本不高于同步励磁发电机组，如果通过控制使输出的交流电压和频率与电机转速无关，则可在燃油发电机组上降低转速以达到节油降噪的目的，在风力发电机组上适应各种风速。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双凸极交流发电机，以实现不使用逆变器输出交流电压，以减小发电机组体积和重量，又能使发电机组的成本不高于同步励磁发电机组。为实现以上目的，本技术采用如下技术方案：一种双凸极交流发电机，包括：电机转轴、及套设在所述电机转轴上的发电机支架、定子及转子；所述定子包括：安装在发电机支架一侧的定子铁芯，缠绕于定子铁芯凸极上的电枢绕组，以及设置于定子铁芯上的励磁元件；所述转子包括：转子壳体，及安装在所述转子壳体内侧的转子铁芯，所述转子铁芯的凸极与定子铁芯的凸极相对径向重合；所述双凸极交流发电机，还包括：连接电枢绕组、励磁元件的智能电压调节控制器，智能电压调节控制器通过电枢绕组获取电源，并给励磁元件提供重复的正弦半波电流，同时输出正负半波交替输出的交流电压。优选地，所述智能电压调节控制器，包括：励磁绕组驱动电路、电源电路、微控制器、交流选通输出电路；电源电路通过电枢绕组获取电源，励磁绕组驱动电路在微控制器的控制下给励磁元件提供重复的正弦半波电流，并通过所述交流选通输出电路，使输出的电压为正负半波交替输出的交流电压；其中，所述正弦半波电流大小与输出的交流电压正相关，电流频率为输出电压频率的二倍。优选地，所述励磁元件为多个励磁线圈绕组；所述励磁线圈绕组的绕制方向为正-反-正-反-正-反交替排列，流经励磁线圈绕组的正弦半波励磁电流，其最小值为零。优选地，所述转子铁芯上安装有至少一对永磁体，在发动机转动时为电枢绕组感应出初始电压供给智能电压调节控制器。优选地，所述励磁元件包括：至少有一对永磁体及多个励磁线圈绕组；所述励磁线圈绕组的绕制方向为正-反-正-反-正-反交替排列，流经励磁线圈绕组的正弦半波励磁电流，其最小值为负，在励磁电流最小值时刻，励磁绕组产生的磁场与永磁体产生的磁场抵消，合成磁势为零。优选地，所述励磁绕组驱动电路包括：可控开关元件Q11、Q12、Q13、Q14及高低边驱动电路，可控开关元件Q11、Q12、Q13、Q14由微控制器产生的PWM波形驱动，所述PWM波形为重复的正弦半波经过移相调制产生。优选地，所述励磁绕组驱动电路由一个电池BT1通过隔离二极管D20提供初始电流。优选地，所述电源电路为二极管D11～D16以及滤波电容C1组成的三相整流滤波电路。优选地，所述电源电路为带有反并联二极管的可控开关元件Q21～Q26以及驱动电路组成的三相桥式电路，可控开关元件Q21～Q26由微控制器63产生的PWM波形驱动，所述PWM波形为可驱动电机启动的波形序列。优选地，所述交流选通输出电路包括：可控硅SCR1～SCR12、滤波电容C2、隔离触发控制电路，其中，可控硅SCR1～SCR12及隔离触发控制电路分为正半波组和负半波组，由微控制器控制在正负半波轮流导通以输出交流电压。本技术采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：智能电压调节控制器通过电枢绕组获取电源，并给励磁元件提供重复的正弦半波电流，同时输出正负半波交替输出的交流电压，从而实现了不使用逆变器输出交流电压，不需要大电流高电压的IGBT开关元件，可完全使用已国产化的电子元件进行生产，可以全面替代同步励磁发电机，并达到节能降耗的目的，又能使发电机组的成本不高于同步励磁发电机组，具有成本低、结构简单、耐高温、体积小、重量轻、输出电压和频率与转速无关等优点；同时因采用双凸极电机，可大幅度减少铜材和钢材的用量，可以减小发电机组体积和重量。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术一实施例提供的一种双凸极交流发电机的爆炸图；图2为本技术一实施例提供的励磁元件的结构示意图；图3为本技术另一实施例提供的励磁元件的结构示意图；图4为本技术一实施例提供的智能电压调节控制器的电路原理图；图5为本技术另一实施例提供智能电压调节控制器的电路原理图；图6为本技术一实施例提供的励磁线圈绕组电流波形I，UVW三相主绕组电压波形UUVW，和交流输出电压波形UOUT的波形关系对比图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双凸极交流发电机，其特征在于，包括：/n电机转轴(5)、及套设在所述电机转轴(5)上的发电机支架(4)、定子及转子；/n所述定子包括：安装在发电机支架(4)一侧的定子铁芯(3)，缠绕于定子铁芯(3)凸极上的电枢绕组(31)，以及设置于定子铁芯(3)上的励磁元件(32)；/n所述转子包括：转子壳体(1)，及安装在所述转子壳体(1)内侧的转子铁芯(2)，所述转子铁芯(2)的凸极与定子铁芯(3)的凸极相对径向重合；/n所述双凸极交流发电机，还包括：连接电枢绕组(31)、励磁元件(32)的智能电压调节控制器(6)；智能电压调节控制器(6)通过电枢绕组(31)获取电源，并给励磁元件(32)提供重复的正弦半波电流，同时输出正负半波交替输出的交流电压。/n

【技术特征摘要】
1.一种双凸极交流发电机，其特征在于，包括：
电机转轴(5)、及套设在所述电机转轴(5)上的发电机支架(4)、定子及转子；
所述定子包括：安装在发电机支架(4)一侧的定子铁芯(3)，缠绕于定子铁芯(3)凸极上的电枢绕组(31)，以及设置于定子铁芯(3)上的励磁元件(32)；
所述转子包括：转子壳体(1)，及安装在所述转子壳体(1)内侧的转子铁芯(2)，所述转子铁芯(2)的凸极与定子铁芯(3)的凸极相对径向重合；
所述双凸极交流发电机，还包括：连接电枢绕组(31)、励磁元件(32)的智能电压调节控制器(6)；智能电压调节控制器(6)通过电枢绕组(31)获取电源，并给励磁元件(32)提供重复的正弦半波电流，同时输出正负半波交替输出的交流电压。


2.根据权利要求1所述的双凸极交流发电机，其特征在于，所述智能电压调节控制器(6)，包括：
励磁绕组驱动电路(61)、电源电路(62)、微控制器(63)、交流选通输出电路(64)；
电源电路(62)通过电枢绕组(31)获取电源，励磁绕组驱动电路(61)在微控制器(63)的控制下给励磁元件(32)提供重复的正弦半波电流，并通过所述交流选通输出电路(64)，使输出的电压为正负半波交替输出的交流电压；其中，所述正弦半波电流大小与输出的交流电压正相关，电流频率为输出电压频率的二倍。


3.根据权利要求1所述的双凸极交流发电机，其特征在于，
所述励磁元件(32)为多个励磁线圈绕组；
所述励磁线圈绕组的绕制方向为正-反-正-反-正-反交替排列，流经励磁线圈绕组的正弦半波励磁电流，其最小值为零。


4.根据权利要求3所述的双凸极交流发电机，其特征在于，
所述转子铁芯(2)上安装有至少一对永磁体，在发动机转动时为电枢绕组(31)感应出初始电压供给智能电压调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚治俊，
申请(专利权)人：龚治俊，
类型：新型
国别省市：重庆;50