[實用新型]增磁升壓內濾波電勵磁雙凸極直流發電機

有效

• 申請號: 201220466979.8
• 申請日: 2012-09-14
• 公開（公告）號: CN203313024U
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 于功山;張軍剛;談學超;張卓鴻;王懷杰;張文昌;劉海鵬
• 申請（專利權）人: 濟南吉美樂電源技術有限公司
• 主分類號: H02K29/00
• 分類號: H02K29/00;H02K11/00
• 代理公司: 濟南魯科專利代理有限公司 37214
• 代理人: 周長義;崔民海

技術領域

本實用新型屬發電機技術領域，涉及特種發電機，尤其是一種增磁升壓內濾波電勵磁雙凸極直流發電機。?

背景技術

電勵磁雙凸極電機的定子和轉子均為凸極結構，屬于變磁阻類電機。電勵磁雙凸極電機（專利號ZL99114250.0）不需要轉子位置傳感器和功率變換器，系統可靠性高，采用多極結構和雙定子結構，可以進一步提高電機的功率密度和效率，有大的應用前景。電勵磁雙凸極電機用作直流發電機時，相繞組星型連接，并通過全橋整流器輸出直流電。受相繞組電感和全橋整流器二極管換相等因素的影響，使用全橋整流器的雙凸極發電機的輸出電壓隨負載增加而下降，常見的用電設備總希望供電電壓保持不變，發電機勵磁調節系統通過增加勵磁電流來保持端電壓不變，從而增加了勵磁系統的勵磁損耗；同時，對電勵磁雙凸極電機而言，由于凸極齒槽效應的影響，作為電動機運行時，轉矩脈動較大；作為發電機工作時，也存在輸出直流電壓脈動大的缺陷，這極大限制了雙凸極電機在寬轉速運行狀態尤其是低速運行、大功率場合的應用；另外，電勵磁雙凸極發電機用在寬轉速運行狀態，特別是在轉速變比較大且變化劇烈的場合，后級負載為電力變換裝置時，傳統星-三角形接法的繞組結構上瞬態尖峰電壓較高，容易破壞絕緣。因此，從電勵磁雙凸極電機的基本電磁特性出發，提出具有低電壓調整率、低勵磁損耗、諧波脈動小、繞組絕緣簡單可靠的增磁升壓內濾波的電勵磁雙凸極電機直流發電機，作為本實用新型的初衷。?

發明內容

本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提出了一種具有低電壓調整率和低勵磁損耗，同時具有升壓、內濾波效果、絕緣可靠的的增磁升壓內濾波電勵磁雙凸極直流發電機。本發明的直流發電機，由電勵磁雙凸極發電機、二極管和電容組成，其中電勵磁雙凸極發電機的基本結構為：定、轉子均為凸極齒槽結構，定子和轉子鐵芯均由硅鋼片疊壓而成，定子上除裝有集中電樞繞組外，還有勵磁繞組，空間相對的定子齒上的繞組串聯構成一相，轉子上無繞組。該增磁升壓內濾波電勵磁雙凸極直流發電機，包括有勵磁繞組、定子鐵芯、相繞組、轉子鐵芯、轉子連接軸構成的電勵磁雙凸極發電機、二極管和電容，電勵磁雙凸極發電機的相繞組為末端開路結構，形成各自獨立的三相模式。相繞組電勢的正方向與勵磁磁通正方向符合正右手螺旋關系，相繞組電勢的正方向指向繞組的正端。每個相繞組各自獨立經導線引出，每相繞組的正端或負端分別接二極管的陽極或陰極，每相再接一個濾波電容，經導線引出。三個獨立的整流濾波部分再按照按正負關系依次串聯，做為直流發電機的正極或負極使用。直流發電機的正極或負極分別接負載的正極和負極，對負載供電。調節勵磁電流的大小，即可調節發直流發電機的輸出電壓，從而保持輸出電壓的恒定。?

本實用新型的直流發電機，其實現的原理是：電勵磁雙凸極發電機的相繞組磁鏈與轉子位置有關，當轉子極滑入定子極時，空載磁鏈增加，繞組感應出負的電勢，若此階段發電機向負載供電，由楞次定律可知，負載電流產生的磁鏈阻止空載磁鏈增加，為去磁電樞反應，導致電勢降低；當轉子極滑出定子極時，空載磁鏈減小，繞組感應出正的電勢。若此階段發電機向負載供電，由楞次定律可知，負載電流產生的磁鏈阻止空載磁鏈的減小，為增磁電樞反應，導致電勢升高。在轉子極滑出定子極的階段對負載供電，利用增磁電樞反應來抵消或削弱相繞組電感和全橋整流器二極管換相等因素引起的電壓損失，從而降低了發電機的電壓調整率和勵磁損耗。普通的整流型直流發電機輸出電壓，可根據星-三角接法的全波或半波整流關系，其直流輸出端電壓U0可簡化為每相繞組電壓和某一系數的乘積，本發明的直流發電機的直流輸出是對三個獨立的繞組進行整流疊加，因而輸出直流電壓是每相整流電壓的3陪，對單獨相電壓而言形成明顯的增壓效果。同時在電壓疊加過程中，由于發電機三相繞組在空間互差120度分布，換相整流疊加，使用繞組內在約束關系形成的濾波效果，減小電流諧波，減小電壓脈動。在小勵磁電流工作時，電機磁路不飽和，增磁電樞反應產生的電勢升高幅度隨負載的增加而增加；在大勵磁電流工作時，電機磁路飽和，隨負載的增加，增磁電樞反應產生的電勢升高幅度降低，但同時由于磁路飽和，相繞組電感和二極管換相過程中引起的電壓損失也都相應減小，所以在不同勵磁電流下，系統都有低的電壓調整率和勵磁損耗，拓寬了使用的場合。特別是在匹配電力變換型負載，由于在相同直流輸出電壓下每相繞組具有明顯低的電壓，因而在解決電力電子器件返射回繞組的高次諧波尖峰電壓時，由于基波電壓明顯降低，使因繞組電感而產生的尖峰電壓大大降低，保護了發電機的絕緣。適用于不同相數的電勵磁雙凸極電機所有結構形式。?