[實(shí)用新型]一種環(huán)繞式發(fā)電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320244143.8
• 申請(qǐng)日: 2013-05-08
• 公開（公告）號(hào): CN203225610U
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李保金
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 李保金
• 主分類號(hào): H02K3/46
• 分類號(hào): H02K3/46;H02K3/04
• 代理公司: 安徽省蚌埠博源專利商標(biāo)事務(wù)所 34113
• 代理人: 倪波

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，特別是一種能耗低，發(fā)電效率高的環(huán)繞式發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)

發(fā)電機(jī)是一種將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備，它由水輪機(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)或其他動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng)，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能傳給發(fā)電機(jī)，再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。

發(fā)電機(jī)的工作原理是基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律，其構(gòu)造的原則是用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。發(fā)電機(jī)通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成，定子由定子鐵芯、線包繞組、機(jī)座以及固定構(gòu)件組成，由軸承及端蓋將發(fā)電機(jī)的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，通過接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。發(fā)電機(jī)從原理上分為同步發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)、單相發(fā)電機(jī)、三相發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)與動(dòng)力機(jī)曲軸同軸安裝，利用動(dòng)力機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，利用電磁感應(yīng)原理，發(fā)電機(jī)輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)閉合的負(fù)載回路產(chǎn)生電流。

表征同步發(fā)電機(jī)性能的主要是空載特性和負(fù)載運(yùn)行特性。空載特性是指發(fā)電機(jī)不接負(fù)載時(shí)，電樞電流為零，稱為空載運(yùn)行。此時(shí)電機(jī)定子的三相繞組只有勵(lì)磁電流感生出的空載電動(dòng)勢(shì)（三相對(duì)稱），其大小隨勵(lì)磁電流的增大而增加。但是，由于電機(jī)磁路鐵心有飽和現(xiàn)象，所以兩者不成正比。反映空載電動(dòng)勢(shì)與勵(lì)磁電流關(guān)系的曲線稱為同步發(fā)電機(jī)的空載特性。當(dāng)發(fā)電機(jī)接上對(duì)稱負(fù)載后，電樞繞組中的三相電流會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，稱電樞反應(yīng)磁場(chǎng)。其轉(zhuǎn)速正好與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速相等，兩者同步旋轉(zhuǎn)。同步發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場(chǎng)均可近似地認(rèn)為都按正弦規(guī)律分布，它們之間的空間相位差取決于空載電動(dòng)勢(shì)與電樞電流之間的時(shí)間相位差，電樞反應(yīng)磁場(chǎng)還與負(fù)載情況有關(guān)，當(dāng)發(fā)電機(jī)的負(fù)載為電感性時(shí)，電樞反應(yīng)磁場(chǎng)起去磁作用，會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的電壓降低；當(dāng)負(fù)載呈電容性時(shí)，電樞反應(yīng)磁場(chǎng)起助磁作用，會(huì)使發(fā)電機(jī)的輸出電壓升高。負(fù)載運(yùn)行特性是指外特性和調(diào)整特性，外特性是當(dāng)轉(zhuǎn)速為額定值、勵(lì)磁電流和負(fù)載功率因數(shù)為常數(shù)時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓與負(fù)載電流之間的關(guān)系。調(diào)整特性是轉(zhuǎn)速和端電壓為額定值、負(fù)載功率因數(shù)為常數(shù)時(shí)，勵(lì)磁電流與負(fù)載電流之間的關(guān)系。同步發(fā)電機(jī)的電壓變化率約為20～40%。一般工業(yè)和家用負(fù)載都要求電壓保持基本不變；為此，隨著負(fù)載電流的增大，必須相應(yīng)地調(diào)整勵(lì)磁電流，雖然調(diào)整特性的變化趨勢(shì)與外特性正好相反，對(duì)于感性和純電阻性負(fù)載，它是上升的，而在容性負(fù)載下，一般是下降的。

發(fā)電機(jī)的主要能源消耗是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)和負(fù)載時(shí)所產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)帶來的磁阻力，現(xiàn)有發(fā)電機(jī)定子鐵芯都是采用齒槽結(jié)構(gòu)，齒用來引導(dǎo)磁力線，槽用來鑲嵌繞組，并與齒中的磁力線交鏈，齒與槽的不同導(dǎo)磁性使轉(zhuǎn)子在不同位置有著數(shù)量不等的磁力線，在磁極對(duì)準(zhǔn)定子齒的位置，鐵磁相吸，以至阻礙發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，稱為“齒槽效應(yīng)”；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁力線產(chǎn)生電磁功率時(shí)會(huì)形成反電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)反電動(dòng)勢(shì)磁場(chǎng)方向與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子所在磁場(chǎng)方向相反，負(fù)載越大磁阻力就越大，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)阻力也就越大，需要提高發(fā)電機(jī)的輸入動(dòng)力，造成發(fā)電機(jī)能耗增加。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有發(fā)電機(jī)存在運(yùn)轉(zhuǎn)阻力大、能耗高、發(fā)電效率低的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種磁阻小，發(fā)電效率高的環(huán)繞式發(fā)電機(jī)。

本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的，一種環(huán)繞式發(fā)電機(jī)，包括機(jī)殼、端蓋、定子及轉(zhuǎn)子，所述定子是由圓筒形鐵芯及間隔繞制在圓筒形鐵芯上的四組以上繞組構(gòu)成，定子在機(jī)殼內(nèi)沿機(jī)殼內(nèi)壁周向固定設(shè)置，機(jī)殼的軸向設(shè)有與外部動(dòng)力機(jī)同軸安裝或連接的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)軸上裝配同步轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，每組繞組沿圓筒形鐵芯的內(nèi)、外壁軸向及其兩端連續(xù)環(huán)繞設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述繞組通過非金屬線圈骨架固定繞制在圓筒形鐵芯上。

進(jìn)一步地，所述線圈骨架包括兩個(gè)分別設(shè)置于圓筒形鐵芯兩端面的?“工”字形限位片和用于固定“工”字形限位片的“U”形卡組成，“工”字形限位片是由兩條平行設(shè)置的邊框與連接該邊框的一根橫梁組成，“U”形卡沿“工”字形限位片的邊框內(nèi)壁插裝固定。

進(jìn)一步地，所述非金屬線圈骨架為膠木板或環(huán)氧樹脂板線圈骨架，所述定子是由若干環(huán)形硅鋼片疊加組成。