[發明專利]一種交流發電機

無效

• 申請號: 201210087980.4
• 申請日: 2012-03-19
• 公開（公告）號: CN102624310A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 陳維加
• 申請（專利權）人: 陳維加
• 主分類號: H02P9/14
• 分類號: H02P9/14;H02K11/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

技術領域

本發明涉及一種交流發電機。

背景技術

逆變發電機由于其體積小，重量輕，電性能好等諸多優點，近年來在小型引擎發電機領域發展很快。現有的逆變發電機的工作原理是采用一個高頻發電機發出一個頻率較高的等幅交流電，通過整流方法將該交流電整流成一個恒定的直流電，再通過逆變電路將其轉換成所需要的交流電，俗稱ADA方式。由于現有的ADA逆變電路是通過橋式電路，采用IGBT功率晶體管對直流電斬波，再通過LC電路對該波形進行整形，還原成交流正弦波。因為采用IGBT功率晶體管在斬波頻率20K的狀態下工作會產生較大的開關損耗，造成晶體管的發熱及功率的損失，降低了效率，同時用來對斬波后波形進行整形的大功率電感也會產生較大的熱量，造成較大的損耗。同時20K斬波頻率的多次諧波會產生可發射的高頻無線電電磁波，如要將發電機功率做的更大，則無線電電磁波也更大，這將無法通過現有的歐洲EMC認證要求。

當然現有技術中亦有通過對較高頻率等幅交流電直接用可控整流方法整流，同時控制其不同時間的導通角來獲得接近正弦波波形的交流電，但波形失真度較大，而且在不同負載下失真度變化更大，從而無法滿足許多用電器的要求。且從成本角度ADA逆變方式所使用的IGBT大功率晶體管，大容量電解電容，大功率電感的價格都較高，且IGBT晶體管規格隨著電流的增大，價格成指數倍的增加，所以要制造5千瓦以上或更大功率的發電機成本將更高。所以目前逆變發電機還很難替代傳統發電機。

兩個高頻交流電疊加后會產生具有包絡線的交流電是公知的原理方法，這種方法可產生出波形失真度小的正弦波交流電，然而上述原理方法還未利用在交流發電機行業領域。

發明內容

本發明目的是：提供一種交流發電機，其相比背景技術中涉及的現有發電機，不僅結構簡單，生產工藝方便，節約原材料，成本低廉，而且波形失真度小，抗干擾能力強，發電效率高。

本發明的技術方案是：一種交流發電機，包括作為動力源的發動機，其特征在于還包括兩個具有不同磁極數的多極高頻發電機、換向導電環、碳刷和整流電路；所述兩個多極高頻發電機的轉子安裝在同一個由發動機驅動的轉子軸上，并且這兩個多極高頻發電機的轉子線圈串聯連接后與整流電路輸入端連接，所述整流電路的輸出端則接入同樣安裝在所述轉子軸上的換向導電環，所述換向導電環則與碳刷接觸輸出所需的正弦波交流電。

優選的，本發明中所述兩個多極高頻發電機均為外定子內轉子結構，并且它們的定子固定在同一個定子套內。

本發明中如按照轉子3000轉/分，輸出交流電頻率50Hz的通用要求，其中一個多極高頻發電機與另一個多極高頻發電機的周波數差優選兩周，即產生兩個周期變化的調幅疊加波形，所述兩個周期變化的調幅疊加波形通過整流后形成一個50Hz交流電被整流后的正向直流脈動電壓波形，再將該直流脈動電壓通過換向導電環及與其接觸的碳刷進行換向輸出一個所需的正弦波交流電。

優選的，本發明中所述兩個不同磁極數的多極高頻發電機發出的高頻交流電串聯連接形成的包絡線波形的過零點與所述換向導電環相對所述碳刷的換向點角度對齊。

進一步的，本發明中還包括電壓控制器，所述整流電路的輸出端先與所述電壓控制器相連再接入換向導電環；所述電壓控制器用于對整流后的直流脈動電壓大小進行調整從而達到交流發電機輸出電壓的穩定。

當然更進一步的，本發明中所述電壓控制器優選安裝在轉子軸上，并與兩個多極高頻發電機的轉子同步旋轉。具體實施時，所述電壓控制器外殼可與任一多極高頻發電機的轉子固定。

本發明除開上述利用電壓控制器對整流后的直流脈動電壓大小進行調整的方法之外，還提供另一種調壓手段如下：

所述兩個多極高頻發電機的定子磁極均采用永磁磁極與電勵磁磁極組合，所述兩個定子上的電勵磁磁極線圈均連接電壓控制器，所述電壓控制器包括對交流發電機輸出端電壓進行取樣的取樣電路及電勵磁磁極線圈驅動電路，所述電勵磁磁極線圈驅動電路以交流發電機輸出端作為供電端或者采用其它供電端（比如獨立的專供電勵磁磁極線圈的供電電路）；所述電壓控制器通過調整兩個定子的電勵磁磁極線圈上的電流大小來控制兩個轉子線圈上的電壓大小，從而達到輸出電壓的穩定。