一种交流发电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种交流发电机，包括作为动力源的发动机，其特征在于还包括两个具有不同磁极数的多极高频发电机、高频整流电路、导电环、碳刷和桥式低频换向电路；两多极高频发电机的转子安装在同一个由发动机驱动的转子轴上，导电环也安装于转子轴上并与碳刷接触；两个多极高频发电机的转子线圈串联后与高频整流电路输入端连接，而高频整流电路的输出端接导电环后由碳刷再经桥式低频换向电路输出正弦波交流电，或者高频整流电路的输出端经桥式低频换向电路后再接导电环由碳刷输出正弦波交流电。本实用新型专利技术相比现有技术，结构简单、生产工艺方便、可节约大量硅钢材料及铜材，降低了成本；且本实用新型专利技术发电效率高，波形失真度小，抗干扰能力强。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种交流发电机。
技术介绍
逆变发电机由于其体积小，重量轻，电性能好等诸多优点，近年来在小型引擎发电机领域发展很快。现有的逆变发电机的工作原理是采用一个高频发电机发出一个频率较高的等幅交流电，通过整流方法将该交流电整流成一个恒定的直流电，再通过逆变电路将其转换成所需要的交流电，俗称ADA方式。由于现有的ADA逆变电路是通过桥式电路，采用IGBT功率晶体管对直流电斩波，再通过LC电路对该波形进行整形，还原成交流正弦波。因为采用IGBT功率晶体管在斩波频率20K的状态下工作会产生较大的开关损耗，造成晶体管的发热及功率的损失，降低了效率，同时用来对斩波后波形进行整形的大功率电感也会产 生较大的热量，造成较大的损耗。同时20K斩波频率的多次谐波会产生可发射的高频无线电电磁波，如要将发电机功率做的更大，则无线电电磁波也更大，这将无法通过现有的欧洲EMC认证要求。当然现有技术中亦有通过对较高频率等幅交流电直接用可控整流方法整流，同时控制其不同时间的导通角来获得接近正弦波波形的交流电，但波形失真度较大，而且在不同负载下失真度变化更大，从而无法满足许多用电器的要求。且从成本角度ADA逆变方式所使用的IGBT大功率晶体管，大容量电解电容，大功率电感的价格都较高，且IGBT晶体管规格随着电流的增大，价格成指数倍的增加，所以要制造5千瓦以上或更大功率的发电机成本将更高。所以目前逆变发电机还很难替代传统发电机。两个高频交流电叠加后会产生具有包络线的交流电是公知的原理方法，这种方法可产生出波形失真度小的正弦波交流电，然而上述原理方法还未利用在交流发电机行业领域。专利技术内容本技术目的是提供一种交流发电机，其相比
技术介绍
中涉及的现有发电机，不仅结构简单，生产工艺方便，节约原材料，成本低廉，而且波形失真度小，抗干扰能力强，发电效率高。本技术的技术方案是一种交流发电机，包括作为动力源的发动机，其特征在于还包括两个具有不同磁极数的多极高频发电机、高频整流电路、导电环、碳刷和桥式低频换向电路；所述两个多极高频发电机的转子安装在同一个由发动机驱动的转子轴上，所述导电环也安装在该转子轴上并与碳刷接触；所述两个多极高频发电机的转子线圈串联后与高频整流电路输入端连接,而高频整流电路的输出端接导电环后由碳刷再经桥式低频换向电路输出正弦波交流电，或者所述高频整流电路的输出端经桥式低频换向电路后再接导电环由碳刷输出正弦波交流电。优选的，本技术中所述两个多极高频发电机均为外定子内转子结构，并且它们的定子固定在同一个定子套内。本技术中如按照转子3000转/分，输出交流电频率50Hz的通用要求，其中一个多极高频发电机与另一个多极高频发电机的周波数差优选两周，即产生两个周期变化的调幅叠加波形，所述 两个周期变化的调幅叠加波形通过高频整流后形成一个50Hz正弦波交流电被整流后的正向直流脉动电压波形，再将该直流脉动电压通过桥式低频换向电路换向，最终输出所需的正弦波交流电。优选的，本技术中所述两个不同磁极数的多极高频发电机发出的高频交流电串联后输出的包络线波形的过零点与所述桥式低频换向电路的换向点角度对齐。进一步的，本技术中还包括电压控制电路，所述高频整流电路的输出端先与所述电压控制电路相连，再依次经导电环、碳刷和桥式低频换向电路输出；或者所述高频整流电路的输出端依次经导电环、碳刷、电压控制电路和桥式低频换向电路输出；或者所述高频整流电路的输出端先与所述电压控制电路相连，再依次经桥式低频换向电路、导电环和碳刷输出；所述电压控制电路用于对高频整流后的直流脉动电压大小进行调整从而达到交流发电机输出电压的稳定。当然更进一步的，本技术中所述高频整流电路和电压控制电路均安装在转子轴上，并与两个多极高频发电机的转子同步旋转。具体实施时，承载高频整流电路和电压控制电路的电路板可与转子轴上用于固定两个多极高频发电机转子的转子支架相固定。本技术除开上述的在高频整流环节采用电压控制电路对整流后的直流脉动电压进行调整的方法之外，还提供另一种调压手段如下所述两个多极高频发电机的定子磁极均采用永磁磁极与电励磁磁极组合，所述两个定子上的电励磁磁极线圈均连接电压控制电路，所述电压控制电路包括对交流发电机输出端电压进行取样的取样电路及电励磁磁极线圈驱动电路，所述电励磁磁极线圈驱动电路以交流发电机输出端作为供电端或者采用其它供电端(比如独立的专供电励磁磁极线圈的供电电路)；所述电压控制电路通过调整两个定子的电励磁磁极线圈上的电流大小来控制两个转子线圈上的电压大小，从而达到输出电压的稳定。当然，实际实施时优选的，本技术中所述电压控制电路的取样电路和电励磁磁极线圈驱动电路均接入所述桥式低频换向电路的输出端，所述取样电路对经桥式低频换向电路换向得到的正弦波交流电进行取样，同时电励磁磁极线圈则采用上述输出的正弦波交流电来供电。除了上述两种调压手段之外，本技术也可以在桥式低频换向电路中设置电压控制电路，在换向的同时对经高频整流后的直流脉动电压进行调节达到交流发电机输出电压的稳定，这也是一种可取的调压手段。本技术的工作原理如下两个发出不同频率等幅交流电的多极高频交流发电机的输出线圈以串联方式连接后，其波形叠加会产生一个幅度随两个等幅交流电的电压差变化的具有包络线的调幅交流电，再将所述调幅交流电通过高频整流电路整流后形成一个正弦波被整流后的直流脉动电压波形，再将所述直流脉动电压经导电环和碳刷引出，最后经桥式低频换向电路的换向输出形成所需的正弦波交流电；或者直流脉动电压也可以先经桥式低频换向电路的换向形成正弦波交流电，最后再通过导电环和碳刷引出。本技术的优点是本技术相比现有技术的发电机，结构简单、生产工艺方便、可节约大量硅钢材料及铜材因此降低了成本，电性能可达到目前逆变发电机的大部分指标，均高于现有通用发电机的指标，发电效率与通用发电机相比特别是小型通用发电机相比大大提高。因此节约了使用成本，同时也减少了对环境的污染。本技术能够产生出波形失真度小，且不存在高频无线电电磁波干扰的正弦波交流电，它不但具有现有逆变发电机的所有优点，而且制造成本大大低于现有逆变发电机，甚至低于目前一般通用发电机的制造成本，且不存在高频无线电电磁波，能够通过现有的欧洲EMC认证要求。以下结合附图及实施例对本技术作进一步描述图I为本技术一种具体实施例的结构示意图(高频整流环节对直流脉动电压进行控制来稳定输出电压);图2为图I的A — A剖面图；图3为图I的B —B剖面图；图4为图I实施例的电原理简图；图5为本技术第二种具体实施例的结构示意图(通过控制部分电励磁磁极线圈电流来稳定输出电压);图6为图5的C — C剖面图；图7为图5的D —D剖面图；图8为图5实施例的电原理简图；图9为一个多极高频发电机发出的等幅交流电波形；附图说明图10为另一个多极高频发电机发出的等幅交流电波形；图11为两个不同频率等幅交流电置加后的具有包络线的交流电波形；图12为具有包络线的交流电经高频整流后的直流脉动电压波形；图13为直流脉动电压经桥式低频换向电路换向后输出的正弦波交流电波形；图14为本技术第三种具体实施例的电原理简图(桥式低频换向电路中自带电压控制电路)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流发电机，包括作为动力源的发动机，其特征在于还包括两个具有不同磁极数的多极高频发电机、高频整流电路、导电环、碳刷和桥式低频换向电路；所述两个多极高频发电机的转子安装在同一个由发动机驱动的转子轴上，所述导电环也安装在该转子轴上并与碳刷接触；所述两个多极高频发电机的转子线圈串联后与高频整流电路输入端连接，而高频整流电路的输出端接导电环后由碳刷再经桥式低频换向电路输出正弦波交流电，或者所述高频整流电路的输出端经桥式低频换向电路后再接导电环由碳刷输出正弦波交流电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈维加，
申请(专利权)人：苏州星奢汇进出口贸易有限公司，
类型：实用新型
国别省市：