[發明專利]一種表貼式混合勵磁無刷同步發電機及其運行方法

有效

• 申請號: 201711339904.7
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN107872134B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 朱常青;楊玉波;魏蓓;李國建
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02K19/26
• 分類號: H02K19/26;H02K21/14;H02K21/04;H02K3/12;H02K1/27
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙妍

本發明公開了一種表貼式混合勵磁同步發電機及其運行方法，其中發電機機殼內定子和轉子同軸安裝，所述定子的定子槽分為上下兩層，上層槽中嵌放三相分布式電樞繞組，下層槽中放置單相直流勵磁繞組，所述轉子的轉子鐵芯外表面設有凹槽，凹槽表面貼有永磁體，所述轉子的轉子槽中放置有轉子感應繞組，所述永磁體處氣隙長度大于感應繞組處氣隙長度。本發明發電機運行時，既可以永磁體單獨工作，也可以永磁體和感應繞組同時工作提供勵磁，該結構設計解決了永磁同步發電機磁場難以調節和感應勵磁電機發電容量有限的問題，同時本發明的表貼式磁極設計和氣隙長度的不等設計，既可以充分利用永磁體獲得較大的功率輸出，又可以提升電機的磁場調節能力。

技術領域

本發明涉及一種發電機，具體的說，涉及到一種基于感應勵磁的表貼式混合勵磁發電機及其運行方法。

背景技術

感應勵磁同步發電機是一種沒有電刷滑環和勵磁機的同步發電機，其利用感應原理產生磁動勢作為勵磁源，其結構簡單，維護方便，特別是在惡劣環境中具有廣泛的應用前景。但是由于磁動勢感應系數較低，所需定子直流繞組安匝數較大，限制了其在大功率發電領域的應用。永磁同步電機因其具有其它電機無法比擬的高效率而越來越受到人們的關注，但是它存在電機磁場難以調節的問題。針對如何將感應勵磁結構應用于大容量發電機這一難點，將永磁同步電機與感應勵磁電機二者勵磁功能相結合，通過合理的設計電機的結構，可以將這兩種電機的優點合二為一，使電機既具有高效率大容量，又能對氣隙磁場進行靈活的調節，這是解決感應勵磁電機容量小的主要方法。

發明內容

針對感應勵磁電機發電容量小的現狀，本發明提出一種基于感應勵磁原理的表貼式混合勵磁無刷同步發電機及其運行方法，采用這種結構方式，發電機不但具有高功率密度和靈活的磁場調節能力，同時因為沒有電刷滑環結構而使得電機具有結構簡單，運行可靠性高的特點。本發明的發電機通過表貼式結構和不等氣隙長度的設計，能最大限度地提升永磁體的利用率以及磁場調節的靈活度。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種表貼式混合勵磁無刷同步發電機，機殼內定子和轉子同軸安裝，其中所述定子的定子槽分為上下兩層，上層槽中嵌放三相分布式電樞繞組，下層槽中放置單相直流勵磁繞組，所述轉子的轉子鐵芯外表面設有凹槽，凹槽表面貼有永磁體，所述轉子的轉子槽中放置有轉子感應繞組，所述永磁體處氣隙長度大于感應繞組處氣隙長度。

進一步的，所述定子的定子槽整體采用斜槽設計。

進一步的，所述永磁體為徑向充磁方式。

進一步的，所述凹槽兩邊開有深槽以減少漏磁。

進一步的，所述轉子感應繞組為集中繞組，轉子感應繞組串聯二極管后自行短接。

進一步的，所述轉子感應繞組形成的磁場在氣隙中產生的磁勢方向與永磁體的勵磁方向相同。

進一步的，所述轉子感應繞組相鄰繞組的兩條線圈邊放置于同一轉子槽內。

進一步的，所述定子鐵芯和轉子鐵芯由同型號硅鋼片沖制而成。

一種表貼式混合勵磁無刷同步發電機的運行方法，包括當轉子中只有永磁體勵磁時，氣隙磁場完全由永磁體產生，此時電機為普通三相永磁同步發電機；當定子勵磁繞組通入直流電時，轉子感應繞組通過電磁感應作用產生感應電流，感應電流產生的勵磁磁場隨轉子的旋轉作用于定子三相電樞繞組，此時電機為混合勵磁同步發電機。

進一步的，感應繞組磁動勢與永磁體磁動勢在電機氣隙內并聯，且感應勵磁效果的強弱通過控制定子勵磁繞組的電流大小進行調節。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：