[發明專利]勵磁機定子沖片、定子芯、定子、混合勵磁裝置及發電機

在審

• 申請號: 202010962707.6
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112104111A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 張鈞;周杰;翟兆巖;朱東方;蘇彥偉;張靜
• 申請（專利權）人: 北京世紀康華電氣科技有限公司;鄭州佛光發電設備有限公司;陸軍裝備部駐西安地區軍事代表局駐鄭州地區軍事代表室
• 主分類號: H02K1/14
• 分類號: H02K1/14;H02K1/17
• 代理公司: 北京北匯律師事務所 11711
• 代理人: 李英杰

本發明公開了一種用于無刷發電機的勵磁機定子沖片、定子芯、定子、混合勵磁裝置及發電機。本發明利用稀土永磁材料，在勵磁機定子中，設計一種特殊的勵磁機定子沖片，引入永磁體勵磁，相當于永磁副勵磁機與勵磁機合二為一，該結構既有永磁發電機(PMG)勵磁的綜合性能較好的優點，又有直接可控勵磁線路(二機勵磁系統)結構簡單的長處，提高無刷發電機帶負載能力，提高勵磁調節響應速度，改善其瞬態電壓調整率。采用所述勵磁方式，簡化了無刷發電機結構，減小了體積，節約了成本，具有一定的經濟效益。

技術領域

本發明涉及交流無刷發電機領域，具體地涉及勵磁機定子沖片、定子芯、定子、混合勵磁裝置及發電機。

背景技術

隨著新型稀土永磁材料釹鐵硼(NdFeB)性價比的不斷提高，稀土永磁電機，以其體積小、效率高、動態響應特性好等優點在越來越多的領域得到廣泛應用。但由于永磁材料的固有特性，永磁電機內氣隙磁場基木保持恒定，用作發電運行時，電壓調整率較大，影響供電質量。如何實現氣隙磁場的有效調節與控制一直是永磁電機研究的熱點和難點。合理改變電機結構，引入輔助電勵磁繞組，實現氣隙磁場靈活調節的“混合勵磁”思想的提出，得到國內外電機界學者的認可與關注，同時各國學者對各種混合勵磁電機結構及其控制系統進行了有益的探索與研究。近十年來，在權威期刊和國際會議上，不時有與混合勵磁電機相關的文章出現。美國威斯康星大學著名電機專家T.A.Lipo教授在混合勵磁電機技術方而已經進行了卓有成效的研究，并有多項涉及混合勵磁電機及其應用的專利公布。提高無刷發電機的性能與可靠性越來越受到人們的關注與重視。

同步發電機是把機械能轉換為交流電能的轉換設備。過去的自備電站柴油發電機組同步發電機的勵磁，廣泛采用的是直流發電機提供勵磁電流來發電的。這種勵磁方式，由于應用直流發電機，存在交流電變為直流電通過整流子進行變換，而勵磁電流又通過同步發電機的銅環和炭刷向勵磁繞組提供，因此，在維護和保證安全運行方面都帶來了很多問題。為了改進這種勵磁方式。60年代主要發展了帶靜止硅整流器的自勵恒壓的同步發電機，這種發電機依然存在炭刷和滑環，仍需要經常維護，而且產生無線電磁干擾。為了從根本解決存在的問題，現代的同步發電機，通過改進和發展，廣泛采用同軸交流無刷勵磁機和旋轉整流器的無刷同步發電機。

對于一般單機供電的發電機來說，主要是控制在穩態運行或瞬態過程中，同步發電機運行的可靠性和穩定性。

無刷勵磁有多種形式，如直接可控勵磁、三次諧波勵磁、電流互感器復勵、三次諧波復勵及永磁發電機(PMG)勵磁等。

如圖1所示的永磁發電機(PMG)勵磁(三機勵磁系統)——AVR(automatic voltageregulator，自動電壓調節器)控制的勵磁方式是目前綜合性能較好的一種勵磁方式。永磁發電機通過AVR為勵磁機提供勵磁電力，AVR是調節勵磁機勵磁電流的控制裝置。PMG系統(永磁發電機)提供一個與定子負載無關的恒定的勵磁電力源，可提供較高的電動機啟動承受能力，并對由非線性負載(例如可控硅直流電動機)產生的主機定子輸出電壓的波形畸變具有抗干擾性。優點：它勵，勵磁電源不受系統負載變動的影響；缺點：調節響應速度慢，軸系長度長，易引發軸系振蕩，結構較復雜。

圖2所示的直接可控勵磁線路(二機勵磁系統)最為簡單，體積小、重量輕、不需要另嵌輔助繞組。但它本身沒有復勵作用，需另加短路電流維持裝置。優點：取消副勵磁機，軸系長度縮短；缺點：調節響應速度慢。

上述的無刷勵磁方式，由于勵磁機的磁場由交流勵磁機的勵磁電流提供，勵磁電壓響應的快速性不足、無刷發電機瞬態性能欠佳。

發明內容