[發明專利]一種臥式雙轉子發電機

有效

• 申請號: 201310655138.0
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN103633800A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 孫屹東
• 申請（專利權）人: 孫屹東
• 主分類號: H02K16/02
• 分類號: H02K16/02;H02K19/16
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 朱圣榮

技術領域

本發明涉及發電機，尤其涉及一種可以異步運行同步發電的發電設備。

背景技術

傳統的發電機有異步和同步發電機之分，其主要部件包括定子和轉子。不管是同步發電機還是異步發電，均有著個自的優缺點，適用于不同原動力機。

異步發電機簡捷、可靠、便于維護，可以直接接入網上發電，且原動力機轉速可變范圍，但異步發電機需要從網上吸收無功功率，影響其功率因數，且發動機的效率相對較低。同步發電機是電網發電的基礎，發電機效率相對較高，但同步發電要求發電機的轉速與電網頻率相適應，原動力機的轉速要固定，不能隨原動力要求而改變，為了瞞著速度變化動力發電需要，需增加電子逆變系統，由于逆變系統的復雜性和技術的難度，影響系統的可靠性，且增加了投資，在運行過程中還要產生高次諧波，影響供電質量。

發明內容一

本發明所要解決的技術問題是實現一種異步運行同步發電的發電設備。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種雙轉子同步發電機，發電機由外至內依次設有繞線定子、內轉子、外轉子和轉軸，所述的繞線定子通過前后端蓋上的軸承固定在轉軸上，所述的外轉子與轉軸固接，并由其驅動旋轉，所述的內轉子通過兩端軸承固定在轉軸上，所述的轉軸與動力機聯接。

所述的繞線定子是由定子鐵芯和繞組構成。

所述的內轉子是由沿圓周方向N、S極間隔相連磁極而構成。

所述的內轉子的磁極是由稀土永磁磁鐵沿圓周方向粘結構成。

所述的內轉子的磁極是由鐵芯繞制線圈而構成，他勵磁極。

所述的外轉子是由材質銅或鋁做成的空心杯，固定在轉軸上。

本發明的優點在于該臥式發電機能夠異步運行同步發電，發電機的原動力機速度可在一定范圍內變化，且具有同步發電機的特性，不需要投入復雜的逆變系統，像異步發電機一樣簡潔、安全、可靠的運行。

附圖說明

下面對本發明說明書中每幅附圖表達的內容及圖中的標記作簡要說明：

圖1為臥式雙轉子發電機結構示意圖；

圖2為圖1中永磁磁極的內轉子結構示意圖；

圖3為圖1中他勵磁極的內轉子剖視圖示意圖；

圖4為臥式雙轉子同步發電機截面結構示意圖；

圖5為外轉子結構示意圖；

圖6為內轉子采用他勵磁極的臥式雙轉子發電機結構示意圖；

上述圖中的標記均為：1、繞線定子；2、外轉子；3、內轉子；4、轉軸；5、軸承；6、端蓋；7、軸承；8、導體；9、繞組；10、電源引接線；11、碳刷。

具體實施方式

參見圖1可知，臥式雙轉子發電機由外至內依次設有繞線定子1、內轉子3、外轉子2和轉軸4，其中繞線定子1、內轉子3、外轉子2均呈筒狀結構，繞線定子1與兩側端蓋6固接，并通過端蓋6上的軸承5固定在轉軸4上，外轉子2與轉軸4固接，并由其驅動旋轉，內轉子3通過兩端軸承5固定在轉軸4上，

繞線定子1是由定子鐵芯和繞組9構成。

內轉子3是由沿圓周方向N、S極間隔相連磁極構成，如圖2所示。磁極可以是由稀土永磁磁鐵沿圓周方向粘結構成；也可以是由鐵芯繞制線圈而構成，他勵磁極，如圖6所示，可以通過穿過端蓋6的碳刷11為內轉子3的他勵磁極供電。

外轉子2是由材質銅或鋁做成的空心杯，固定在轉軸4上。

本發明的臥式雙轉子發電機工作原理如下：

內轉子3的磁場通過上下氣隙，穿過外轉子2，與繞線定子1鐵芯形成磁路，當原動力機帶動外轉子2旋轉時，內轉子3的磁場切割外轉子2內導體產生感應電流，產生電磁力帶動內轉子3旋轉（如異步電機原理一樣），而內轉子3旋轉時其磁場切割繞線定子1內線圈9，產生感應電流發電（如同步發電原理一樣)。上述內轉子3與外轉子2相互作用如同一般意義上的異部電機，而內轉子3與繞線定子1相互作用如同一般意義上的同步電機。當接上電源后，當外轉子2轉速低于內轉子3轉速，即低于電網同步轉速時，此時處于電動機狀態，電動機向電網輸送無功，相當調相機工作；當外轉子2轉速高于內轉子3轉速，即高于電網同步轉速時，此時處于發電機狀態，電機向電網輸送有功功率。

本發明的優點：內轉子3可以固定的轉速工作，適應電網頻率的要求，趨于同步運行狀態，而外轉子2相對內轉子3趨于異步運行狀態，滿足動力機的速度變化要求，從而實現發電機異步運行。發電機可以直接饋網發電，不需要額外的電子逆變系統，同時具有異步發電機的特性，轉速可在一定范圍變化，適應動力機的要求，發電機具有同步的高效率，異步發電機的速度適應性和可靠性。本發明可用于轉速不可穩定控制的動力機（如風力發電）。

上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現并不受上述方式的限制，只要采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發明的保護范圍之內。