[發明專利]一種V型徑向磁場式定子斜槽混合勵磁發電機

有效

• 申請號: 201210362935.5
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102868276A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 黃夢財
• 申請（專利權）人: 福建唐力電力設備有限公司
• 主分類號: H02K21/14
• 分類號: H02K21/14;H02K1/27;H02K1/16
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

技術領域

本發明涉及一種永磁電機，具體指一種V型徑向磁場式定子斜槽混合勵磁發電機。

背景技術

國際國內對永磁發電機中加入電勵磁繞組調節磁場的這類新型發電機的研究很少，混合勵磁電機結構主要有以下幾種：

如圖1所示，一種有刷式混合勵磁發電機，其電勵磁繞組安放在轉子永磁體的下面，不需要占用額外的空間，因此結構簡單，體積較小。圖1電機結構的轉子勵磁電流的引入采用有刷式，可靠性降低。此外電勵磁的磁路經過永磁體，而永磁體的磁導率接近空氣的磁導率，因此磁路的磁阻大，為了調節氣隙磁通，必須通入很大的勵磁電流，銅耗增加。同時，勵磁繞組42電勵磁磁動勢直接作用于永磁體51，容易發生不可逆退磁；

如圖2所示，一種混合勵磁永磁同步發電機，分為永磁部分7和勵磁部分8；其主要特點是永磁體磁路和電勵磁磁路基本上是各自獨立的，電勵磁磁動勢沒有作用到永磁體上，一般不會產生不可逆退磁。由于勵磁電流由集電環引入，使電機的可靠性降低，不適合在較惡劣的工況下運行，維護費用增加。同時，如果繞線轉子長度與永磁體轉子長度相等時，為了產生與永磁體相等大小的磁通，通入繞線轉子的勵磁電流必須較大，勢必增加轉子銅耗，電機的溫升變大，由此導致效率下降、永磁體的工作點改變甚至導致退磁等問題。

圖3所示，一種混合勵磁發電機，其電勵磁輔助發電部分與永磁發電部分共用一個定子鐵心及定子繞組，磁通在氣隙中合成。電勵磁利用轉軸作為磁路的一部分，永磁主發電部分的結構與普通永磁發電機相同。該電機能夠較好地調整發電機的輸出電壓，運行可靠性較高，故障率比有刷結構和旋轉整流器低。但發電機電勵磁部分的水平磁極的兩側都為長度較小氣隙，加工和裝配精度要求非常高，這顯然增加了裝配工時和制造成本。同時水平磁極9和垂直磁極10為電勵磁磁通提供通路，需要有較大的導磁面積，降低了電機的功率密度。由于存在兩個附加氣隙，使電機電勵磁磁路磁阻顯著增大，致使勵磁電流較大，電機的效率不高。

發明內容

本發明的目的在于提高發電機的性能指標，實現全自動調壓，動態實時調節輸出功率，使發電機適應負載范圍寬，過載能力強，節能效果明顯，提高供電系統的可靠性。

本發明的目的可通過以下結構實現，機座兩端分別設有前、后蓋；所述機座內設有由定子鐵心、直流勵磁繞組構成的定子，由永磁體、鐵心極、轉軸、轉子沖片組成的轉子；所述定子鐵心固定在機座內，定子鐵心內包括槽部和齒部，所述直流勵磁繞組繞設在齒部；所述轉子的轉軸通過軸承與機座轉動連接，所述轉子沖片套設在轉軸上；其特征在于：所述的轉子沖片的每四分之一的外圓弧面上均勻設有四個沖片槽，所述兩極性相反的永磁體和兩鐵心極分別對角分布在四個沖片槽上，并形成一個磁極面；所述的兩相鄰的磁極面呈“V”型，兩兩磁極面呈中心對稱。

所述定子鐵心的齒部和槽部構成斜槽結構，所述齒部和槽部的斜距為齒距寬度的1.5倍。

所述定子鐵心的槽部上設有扣合片。

所述的扣合片與定子鐵心齒部處在同一個內圓面上。

采用以上結構，由于轉子采用“V型”徑向磁場式結構，一對極的兩塊永磁體是串聯的，因此是一塊永磁體截面對每極氣隙提供磁通，兩塊永磁體的磁化方向長度對磁路提供磁勢，故電機氣隙磁感應強度近似等于永磁體工作點的磁感應強度。電機的直軸和交軸電樞反應電抗小，從而大大削弱了電樞反應的去磁作用。由于直軸和交軸磁阻大，所以感應電勢波形的畸變率變小。同時，由于定子采用斜槽設計，定子繞組同一根導體的個各小段在磁場內的位置各不相同，即存在空間位置上的電角度差，因此導體各段感應電勢在時間上存在相位差，導體的感應總電勢為各段導體感應電勢的矢量和，起到了分布效果，可以有效削弱定子繞組所感應的齒諧波電勢，當定子齒部和槽部的斜距選擇為齒距寬度的1.5倍時，具有更好的削弱齒諧波的效果，可以減少電樞反應對槽內繞組的影響，使得發電機的波形畸變率更小，氣隙磁場更接近正弦波，從而減小對負載的影響。所以減小了發電機電壓調整率，使之具有接近水平的外特性，提高發電機的性能指標，實現全自動調壓，動態實時調節輸出功率，使發電機適應負載范圍寬，過載能力強，節能效果明顯，提高供電系統的可靠性。

附圖說明

以下結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步詳細說明；

圖1為現有技術一種有刷式混合勵磁發電機的結構示意圖；

圖2為現有技術一種混合勵磁永磁同步發電機的結構示意圖；

圖3為現有技術一種混合勵磁發電機的結構示意圖；