[發(fā)明專利]一種新型單相同步發(fā)電機(jī)、及三相同步發(fā)電機(jī)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811077612.5
• 申請日: 2018-09-15
• 公開（公告）號: CN109167499A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝琮玖;封皓
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: H02K21/18
• 分類號: H02K21/18
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李林娟

本發(fā)明公開了一種新型單相同步發(fā)電機(jī)、及三相同步發(fā)電機(jī)，單相同步發(fā)電機(jī)包括：定子鐵心及其集中式繞組、轉(zhuǎn)子及其磁極，以及定子鐵心、轉(zhuǎn)子之間的氣隙，在定子鐵心主磁路的任意位置上套裝有集中式繞組，在定子鐵心的主磁路上設(shè)置有轉(zhuǎn)子和對應(yīng)的氣隙，每個(gè)轉(zhuǎn)子上均設(shè)置有至少一對磁極；在原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下，轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)，通過電磁感應(yīng)，在集中式繞組上產(chǎn)生高電壓等級的交流電能，通過高壓輸電線路，實(shí)現(xiàn)電能的遠(yuǎn)距離傳輸。三相同步發(fā)電機(jī)由3個(gè)單相同步發(fā)電機(jī)組成，3個(gè)單相同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子均在同一轉(zhuǎn)軸上，三個(gè)轉(zhuǎn)子的磁場互差120°的電角度。本發(fā)明通過改變發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)節(jié)省了投資和運(yùn)維費(fèi)用，節(jié)省資源，同時(shí)降低了故障率和損耗，實(shí)現(xiàn)了超高壓大功率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及同步發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型的高壓大功率單相同步發(fā)電機(jī)、及三相同步發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)

目前，電力系統(tǒng)的大功率發(fā)電機(jī)主要是同步發(fā)電機(jī)，單機(jī)容量一般十萬千瓦到百萬千瓦，電壓幾千伏到幾十千伏。其原理是：原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子上的恒定磁場依次切割發(fā)電機(jī)定子鐵心內(nèi)的三相對稱分布式繞組而發(fā)出三相正弦交流電，定子繞組一般接成星型，向外電路輸出三相交流電能。由于發(fā)電機(jī)的端電壓相對高壓輸電線路而言比較低，因此發(fā)電機(jī)加升壓變壓器的組合成為發(fā)變電的主流形式。

這種主流發(fā)電形式存在以下技術(shù)缺陷：

1)因?yàn)槭芏ㄗ臃植际嚼@組以及絕緣結(jié)構(gòu)所限，發(fā)電機(jī)所發(fā)端電壓一般為幾十千伏特。電壓等級低、電流大、從而導(dǎo)致導(dǎo)線截面大、引起損耗大、發(fā)熱量大，并且散熱成為主要問題。

2)傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)定子繞組會(huì)產(chǎn)生一定諧波以及感應(yīng)電勢的損失率。

3)因?yàn)榘l(fā)電機(jī)所發(fā)的電壓等級低，不能直接遠(yuǎn)距離輸送電能，只能再通過同等容量的升壓變壓器升壓至更高電壓等級進(jìn)入輸電網(wǎng)。

因此，發(fā)電機(jī)+升壓變壓器的“發(fā)變組合”成為了基本固定模式，但二者加在一起造價(jià)高、維護(hù)量大、占用資源多；且能源多重轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換損耗大、浪費(fèi)能源和資金。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種新型的超高壓大功率單相同步發(fā)電機(jī)、及三相同步發(fā)電機(jī)，本發(fā)明通過改變發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)節(jié)省了投資和運(yùn)維費(fèi)用，節(jié)省資源，同時(shí)降低了故障率和損耗，實(shí)現(xiàn)了超高壓大功率，詳見下文描述：

一種新型單相同步發(fā)電機(jī)，包括：定子鐵心及其集中式繞組、轉(zhuǎn)子及其磁極，以及定子鐵心、轉(zhuǎn)子之間的氣隙，在定子鐵心主磁路的任意位置上套裝有集中式繞組，在定子鐵心的主磁路上設(shè)置有轉(zhuǎn)子和對應(yīng)的氣隙，每個(gè)轉(zhuǎn)子上均設(shè)置有至少一對磁極；

在原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下，轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)，通過電磁感應(yīng)，在集中式繞組上產(chǎn)生高電壓等級的交流電能，通過高壓輸電線路，實(shí)現(xiàn)電能的遠(yuǎn)距離傳輸。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)子的磁場為沿氣隙按正弦波形分布。所述集中式繞組的數(shù)量為至少一個(gè)。所述轉(zhuǎn)子的數(shù)量為至少一個(gè)。

另一實(shí)施例，一種新型三相同步發(fā)電機(jī)，所述三相同步發(fā)電機(jī)由3個(gè)單相同步發(fā)電機(jī)組成，3個(gè)單相同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子均在同一轉(zhuǎn)軸上，三個(gè)轉(zhuǎn)子的磁場互差120°的電角度。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是：

1、本發(fā)明直接依靠轉(zhuǎn)子磁場旋轉(zhuǎn)，通過電磁感應(yīng)，在定子鐵心的集中式繞組上產(chǎn)生高電壓等級的交流電，可將交流電能直接輸送到高壓線路上，省掉了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的升壓變壓器；

2、本發(fā)明采用發(fā)電機(jī)與升壓變壓器一體的結(jié)構(gòu)，所消耗的電磁材料總量少于“發(fā)變組合”的總和，降低了發(fā)電機(jī)的整體造價(jià)；

3、本發(fā)明減少了電能轉(zhuǎn)換帶來的損耗，降低了運(yùn)行維護(hù)成本，同時(shí)由于省掉了升壓變壓器，則減少了整個(gè)發(fā)電機(jī)的占用空間和面積，簡化了發(fā)電廠的設(shè)備布局，具有更好的經(jīng)濟(jì)性。

附圖說明

圖1為一種新型的超高壓大功率單相同步發(fā)電機(jī)的主視圖；