变压器式励磁无刷同步电机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种以励磁方式为特征变压器式励磁无刷同步电机，其结构是在机壳的内缘固定有定子铁芯和定子绕组，在与转轴固定相接的主极铁芯上缠绕有励磁绕组，所改进之处是在机壳内还固定有缠绕着静绕组的静铁芯，在转轴上固定有动铁芯，可与静绕组形成磁交链的动绕组缠绕在动铁芯上；在静绕组上设有可与外部电源相接的一组抽头，动绕组上的抽头接整流器的交流端，整流器的直流端接励磁绕组。本实用新型专利技术结构简单，运行可靠，便于维护，使用寿命长，运行特性好。特别适用于小型水利发电、风力发电、柴油发电以及沼气发电等多种发电设备中。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种以励磁方式为特征的同步电机，具体地说是一种变压器式励磁无刷同步电机。
技术介绍
无刷同步电机有两大类，一类是电磁式无刷励磁同步电机；另一类是永磁式无刷励磁同步电机。永磁式无刷励磁同步电机结构简单、维护方便，但是由于主磁极的磁场不能调节，当负载变化时，输出电压不稳，故运行性能较差。电磁式无刷励磁同步电机的共同点是在机壳的内缘固定有定子铁芯和定子绕组，在与转轴固定相接的主极铁芯上缠绕有励磁绕组。传统的电磁式无刷励磁同步电机为旋转整流器式励磁方式，它由励磁机与旋转整流器等构成。但是，由于采用了励磁机，使得整个电机的结构庞大，成本高，不适用于中小型发电设备。现有的电磁式无刷励磁同步电机有倍极比式励磁、利用电容绕组助磁和逆序磁场励磁等几种励磁方式。倍极比式励磁方式的励磁部分由定子和转子两大部分组成，仍属于励磁机，只是其定子绕组和转子绕组的极数不同，具有一定的倍数关系。其不足之处也是结构复杂、成本高。利用电容绕组助磁和逆序磁场励磁的同步电机，是利用电机气隙磁场中的逆序磁场在转子绕组中产生感应电动势，经整流后提供励磁电流。由于该感应电动势的大小与逆序磁场的大小及转子绕组与逆序磁场的相对运动速度有关，从而导致同步电机的运行特性较差，效率较低，故仅适用于微型电机。
技术实现思路
本技术的目的就是提供一种结构简单的变压器式励磁无刷同步电机，以降低电机成本，提高同步电机的运行特性。本技术是这样实现的变压器式励磁无刷同步电机是在机壳的内缘固定有定子铁芯和定子绕组，在与转轴固定相接的主极铁芯上缠绕有励磁绕组，所改进之处是在机壳内还固定有缠绕着静绕组的静铁芯，在转轴上固定有动铁芯，可与静绕组形成磁交链的动绕组缠绕在动铁芯上；在静绕组上设有可与外部电源相接的一组抽头，动绕组上的抽头接整流器的交流端，整流器的直流端接励磁绕组。将静绕组外接交流电压后，即在静绕组中产生交流电流，该交流电流产生交变磁动势，而该磁动势在励磁装置的铁芯中产生交变的磁通。该交变磁通同时交链动绕组和静绕组。由于与动绕组交链的磁通是交变磁通，所以该磁通在动绕组中产生感应电动势，并向外输出电压，该电压为交流电压。将动绕组输出的交流电压接整流器的交流侧，则整流器将该交流电整流后变为直流电。直流电通入励磁绕组后，即在主极铁芯中产生一个恒定磁场。当原动机拖动同步发电机的转子旋转时，即在电机的定、转子气隙中形成了旋转磁场。通过该旋转磁场的作用，既可在同步电机的定子绕组中产生三相感应电动势。本技术的关键就是在同步电机中设置了动、静铁芯及动、静绕组可相对运转的变压器式励磁装置，通过动绕组和静绕组间的旋转变压方式，将电能传递到了同步电机的励磁绕组，提供励磁电流，由此形成了一种变压器式的励磁装置。该励磁装置既可取代有刷同步电机中的电刷装置，也可取代无刷同步电机中的励磁机或永磁体等励磁机构。本技术中的励磁装置仅包含有动、静铁芯和动、静绕组及整流器，故其结构简单，成本低，运行可靠，便于维护，使用寿命长。由于励磁电流可受外接电源的直接控制，当负载发生变化时，就可保证输出电压的相对稳定，因而电机的运行特性得以有效提高。本技术作为同步发电机，特别适用于负载变化大、转速不稳定的发电场合，如小型水利发电、风力发电、柴油发电以及沼气发电等多种发电设备中。本技术也可作为同步电动机运行，用以提高电传动质量(转速恒定，不受负载变化的影响)，并可提高电网的功率因数。附图说明图1是本技术的结构示意图。具体实施方式如图1所示，本变压器式励磁无刷同步电机分为主电机和励磁装置两部分。主电机是在圆筒状的机壳7的内缘固定有定子铁芯8，在定子铁芯上缠绕定子绕组9。在机壳7的两侧端盖1的中心通过轴承11支撑连接着转轴10。在与转轴10固定相接的主极铁芯13上缠绕着励磁绕组12。励磁装置是在机壳7内主电机的一侧固定有静铁芯2，在静铁芯上缠绕静绕组3。在转轴10上固定有动铁芯5，在动铁芯5上缠绕动绕组4。静绕组3与动绕组4形成磁交链。在静绕组3上有一组抽头，穿过机壳7与外接电源相接。在动绕组4上有一组抽头接于整流器6的交流端，整流器6的直流端接主电机的励磁绕组12。当励磁装置中的静绕组3通电后，在励磁装置的动、静铁芯中即产生交变磁通Φ。该交变磁通同时交链动绕组4和静绕组3，在动绕组4中即产生感应电动势，并向外输出交流电压。该交流电压经整流器6整流后变为直流电，通入励磁绕组12，即可在主极铁芯中产生一个恒定的磁场，由此实现了同步电机的变压器式无刷励磁。权利要求1.一种变压器式励磁无刷同步电机，在机壳(7)的内缘固定有定子铁芯(8)和定子绕组(9)，在与转轴(10)固定相接的主极铁芯(13)上缠绕有励磁绕组(12)，其特征在于在机壳(7)内还固定有缠绕着静绕组(3)的静铁芯(2)，在转轴(10)上固定有动铁芯(5)，可与静绕组(3)形成磁交链的动绕组(4)缠绕在动铁芯(5)上；在静绕组(3)上设有可与外部电源相接的一组抽头，动绕组(4)上的抽头接整流器(6)的交流端，整流器的直流端接励磁绕组(12)。专利摘要本技术涉及一种以励磁方式为特征变压器式励磁无刷同步电机，其结构是在机壳的内缘固定有定子铁芯和定子绕组，在与转轴固定相接的主极铁芯上缠绕有励磁绕组，所改进之处是在机壳内还固定有缠绕着静绕组的静铁芯，在转轴上固定有动铁芯，可与静绕组形成磁交链的动绕组缠绕在动铁芯上；在静绕组上设有可与外部电源相接的一组抽头，动绕组上的抽头接整流器的交流端，整流器的直流端接励磁绕组。本技术结构简单，运行可靠，便于维护，使用寿命长，运行特性好。特别适用于小型水利发电、风力发电、柴油发电以及沼气发电等多种发电设备中。文档编号H02K19/00GK2904449SQ20062002351公开日2007年5月23日 申请日期2006年2月13日 优先权日2006年2月13日专利技术者孙克军, 严晓斌, 闫和平 申请人:严晓斌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变压器式励磁无刷同步电机，在机壳（７）的内缘固定有定子铁芯（８）和定子绕组（９），在与转轴（１０）固定相接的主极铁芯（１３）上缠绕有励磁绕组（１２），其特征在于在机壳（７）内还固定有缠绕着静绕组（３）的静铁芯（２），在转轴（１０）上固定有动铁芯（５），可与静绕组（３）形成磁交链的动绕组（４）缠绕在动铁芯（５）上；在静绕组（３）上设有可与外部电源相接的一组抽头，动绕组（４）上的抽头接整流器（６）的交流端，整流器的直流端接励磁绕组（１２）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙克军，严晓斌，闫和平，
申请(专利权)人：严晓斌，
类型：实用新型
国别省市：13[中国|河北]