[發明專利]一種雙凸極交流發電機

在審

• 申請號: 202010176102.4
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111224475A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 龔治俊
• 申請（專利權）人: 龔治俊
• 主分類號: H02K1/14
• 分類號: H02K1/14;H02K1/24;H02K3/16;H02P9/30
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 涂鳳琴

本發明涉及一種雙凸極交流發電機，包括：電機轉軸、及套設在電機轉軸上的發電機支架、定子及轉子；還包括：連接電樞繞組、勵磁元件的智能電壓調節控制器，智能電壓調節控制器通過電樞繞組獲取電源，并給勵磁元件提供重復的正弦半波電流，同時輸出正負半波交替輸出的交流電壓。本發明提供的技術方案，不使用逆變器輸出交流電壓，不需要大電流高電壓的IGBT開關元件，可以全面替代同步勵磁發電機，并達到節能降耗的目的，又能使發電機組的成本不高于同步勵磁發電機組，具有成本低、結構簡單、耐高溫、體積小、重量輕、輸出電壓和頻率與轉速無關等優點；同時因采用雙凸極電機，可大幅度減少銅材和鋼材的用量，可以減小發電機組體積和重量。

技術領域

本發明涉及交流發電機技術領域，具體涉及一種雙凸極交流發電機。

背景技術

同步勵磁發電機是一種輸出交流電的傳統發電機，同步勵磁發電機包含轉子和定子，定子上有主繞組和輔助繞組，轉子上有勵磁繞組，輔助繞組或外接勵磁電源產生的勵磁電壓，連接到轉子上的勵磁線圈產生電流建立磁場，使得轉子旋轉時定子主繞組產生交流電壓。同步勵磁發電機的輸出頻率跟轉子極數和轉子轉速有關，其定轉子體積和重量相較永磁發電機和雙凸極發電機要高出一倍以上，而且效率較低。由于同步勵磁電機工藝成熟度高，價格便宜，目前常規發電機組多為同步勵磁發電機。使用永磁電機代替同步勵磁電機，再使用逆變器轉換為穩定的交流電壓輸出，可以大幅度減小發電機組的體積和重量，同時提高電源輸出的質量，還可以根據負載的大小調節發動機的轉速達到節油降噪的目的，目前已逐步在小范圍替代同步勵磁發電機，但是由于逆變器的成本較高，逆變發電機組的成本也高于同步勵磁發電機組，使得逆變發電機組無法完全替代同步勵磁發電機組。

同步勵磁發電機組價格便宜但是體積重量較大，為了保證輸出頻率穩定轉速不能降低；逆變發電機體積小重量輕電源質量高，可在中低負載降低轉速以節油降噪，但是成本高不利于全面推廣。

雙凸極發電機是一種新型發電機，最先設計為雙凸極直流發電機，其定轉子凸極相對，定子上有電樞繞組和勵磁元件，勵磁元件可以是電勵磁繞組也可以是永磁體或二者兼有。雙凸極電機的轉子一般沒有永磁體，所以能耐高溫，且加工簡單。雙凸極直流發電機的電樞繞組通過整流橋輸出直流電，通過控制勵磁繞組的磁通得到穩定的直流電壓輸出，其輸出直流電壓跟轉速無關。雙凸極直流發電機的體積和同功率的永磁電機相當，具有成本較低，結構簡單，耐高溫，體積小重量輕等特點，現已普遍應用在飛機發電機和風力發電機組上，其輸出的直流電直接連接直流負載或通過逆變器轉換成交流電壓為交流負載供電。

如果能使用雙凸極電機輸出交流電壓，并不使用逆變器，將既能減小發電機組體積和重量，又能使發電機組的成本不高于同步勵磁發電機組，如果通過控制使輸出的交流電壓和頻率與電機轉速無關，則可在燃油發電機組上降低轉速以達到節油降噪的目的，在風力發電機組上適應各種風速。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種雙凸極交流發電機，以實現不使用逆變器輸出交流電壓，以減小發電機組體積和重量，又能使發電機組的成本不高于同步勵磁發電機組。

為實現以上目的，本發明采用如下技術方案：

一種雙凸極交流發電機，包括：

電機轉軸、及套設在所述電機轉軸上的發電機支架、定子及轉子；

所述定子包括：安裝在發電機支架一側的定子鐵芯，纏繞于定子鐵芯凸極上的電樞繞組，以及設置于定子鐵芯上的勵磁元件；

所述轉子包括：轉子殼體，及安裝在所述轉子殼體內側的轉子鐵芯，所述轉子鐵芯的凸極與定子鐵芯的凸極相對徑向重合；

所述雙凸極交流發電機，還包括：連接電樞繞組、勵磁元件的智能電壓調節控制器，智能電壓調節控制器通過電樞繞組獲取電源，并給勵磁元件提供重復的正弦半波電流，同時輸出正負半波交替輸出的交流電壓。

優選地，所述智能電壓調節控制器，包括：