[實用新型]采用附加電機的同步電機無刷勵磁裝置

無效

• 申請號: 201020286989.4
• 申請日: 2010-08-10
• 公開（公告）號: CN201789393U
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 王旭東;余騰偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02K19/36
• 分類號: H02K19/36;H02K19/38
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 陳曉光

技術領域：

本實用新型涉及一種采用附加電機的同步電機無刷勵磁裝置。

背景技術：

永磁同步電機由于其轉速高、體積小、結構簡單、運行可靠等優點，在各個領域都得到了廣泛應用，但是由于稀土永磁體的高矯頑力，使得永磁發電機的功率因數難以調節，可控性差，只有在額定轉速下才能達到最高功率因數。相比之下，激磁式電機通過勵磁電流建立可以靈活控制和調節勵磁磁場，進而可以實現在較寬的轉速范圍內調節電機的功率因數，減少無功，而且成本較低。目前的有刷勵磁電機最大的優點是電機與勵磁系統界限明顯，相對獨立，直觀明了，而且轉子勵磁電流、勵磁電壓容易取得，數值準確，檢修方便。但是由于電刷的存在，增加了接觸電阻，隨著勵磁電流的增大，電刷和滑環常常因接觸不良導致發熱，嚴重時會產生環火而燒壞刷架和滑環，并且電刷的質量也直接影響到運行穩定性，因而故障率較高。另外電刷在磨損時產生的碳粉給環境衛生造成一定的影響，而且容易污染軸承座，降低其絕緣，給安全運行帶來隱患。由于電刷存在磨損，運行人員要經常檢查、更換電刷。同時，電刷在工作過程中經常引起較強的高頻電磁干擾，惡化電機系統的電磁環境，給驅動系統帶來嚴重的電磁干擾。

公開號為CN2309013Y的同步發電機無刷勵磁裝置，與同步發電機同軸裝有直流勵磁機，直流勵磁機有兩個定子，且兩個定子的磁極錯開布置，每個定子的磁極個數與發電機轉子的磁極個數相同，每個定子的各磁極線圈分別串聯，并分別通以大小相同相位相差90°的交流電來實現無刷勵磁。但是該裝置為了實現起勵、強勵、滅磁和測量的功能，仍然需要滑環和電刷，并沒有實現真正意義的無刷勵磁。

公開號為CN86100740A的晶體管開關自動勵磁裝置，采用大功率晶體管開關電源，通過測量電壓控制晶體管開關導通比的方式調節勵磁電流。這種自動勵磁調節器只是利用開關技術關注勵磁磁場的建立與調節，并沒有實現無刷。

公開號CN85202556U的圓環旋轉勵磁發電機，其勵磁機采用“旋轉電樞”和“單極切割”兩種發電工作原理。它是在同步電機的前軸承內端裝置改勵磁機，在原動機的拖動下以圓環為電樞旋轉切割精致的電磁鐵定子主極的單極，在圓環電樞繞組產生感應電流，經整流器回輸勵磁發電機定子勵磁。該系統雖然實現了無刷勵磁，但是其勵磁電流并不可控，無法實現功率因數可調。

發明內容：

本實用新型的目的是提供一種采用附加電機的同步電機無刷勵磁裝置，采用附加電機取代有刷勵磁系統的電刷和滑環裝置的無刷勵磁系統，該系統同時配備整流器，與現有的傳統同步電機勵磁系統兼容，更換方便；使得電機既具有永磁同步電機效率高的優點，又具有磁通可調的特點。

上述的目的通過以下的技術方案實現：

采用附加電機的同步電機無刷勵磁裝置，其組成包括：同步電機轉軸，所述的同步電機轉軸上連接整流器，所述的整流器連接附加電機，所述的附加電機包括附加電機定子勵磁繞組和附加電機三相繞組。

有益效果：

1.本實用新型采用附加電機可以取代勵磁系統的集電環和電刷，實現了無刷勵磁，結構簡單，全速范圍內功率因數可調；

2、附加電機三相繞組作轉子，勵磁繞組作定子；同步電機既可以作發電運行，也可作電動運行；在電機轉子上加處理電路，整流器。

3.如圖1所示，附加電機轉子和同步電機轉子同軸相連，整流器固定在電機轉子上，隨兩個電機同步旋轉。如果同步電機作發電運行，附加電機和同步電機轉動過程中，給附加電機勵磁繞組(Lfa)通直流電(If)，附加電機三相繞組(LA、LB、LC)就會感應出三相交流電，整流器將其轉換為直流電，通給同步電機勵磁繞組，在同步電機全速范圍內，通過調整If，進而改變整流器的輸出電壓達到調整同步電機勵磁電流的目的，最終實現調節同步電機的功率因數。電路中R是一個可調電阻，根據同步電機勵磁繞組的個體差異(如工藝導致的不一致性)，調整R的大小以得到最佳勵磁電流，最終實現最佳功率因數。

如果同步電機作電動運行，在啟動時，轉速為零，給附加電機勵磁繞組通交流電，這樣附加電機三相繞組上同樣會感應出交流電，同發電過程一樣，交流電經過整流器轉換為直流電供給同步電機勵磁繞組。

利用附加電機和整流器可以取代勵磁系統的集電環和電刷，實現真正意義的無刷勵磁。

由于采用附加電機，其三相繞組與同步電機轉子同步轉動，其磁路幾乎不受任何影響，完全杜絕了滑環和電刷的反復磨損所帶來的缺陷。

附圖說明：

附圖1是本實用新型的結構示意圖。

附圖2是本實用新型的系統原理圖。

具體實施方式：

實施例1：

采用附加電機的同步電機無刷勵磁裝置，其組成包括：同步電機轉軸1，所述的同步電機轉軸連接同步電機勵磁繞組6，所述的同步電機勵磁繞組連接整流器2，所述的整流器位于所述的同步電機轉軸上，所述的整流器連接附加電機3，所述的附加電機包括附加電機定子勵磁繞組4和附加電機三相繞組5。