[实用新型]无刷交流励磁变速同频发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种发电机，尤其是一种无刷交流励磁变速同频发电机。

背景技术

风力发电机、水力发电机等大功率低速多极发电机为了达到并网发电的要求，需要在不同转速的情况下输出的电压频率保持与电网频率一致，现在直驱型发电机多数采用变频的方式进行电子调整输出频率，由于逆变器结构复杂、故障率高，成本高，已成为风力、水力发电机并网发电的一大障碍。另外，普通的交流励磁发电机都带有电刷，摩擦零件的存在，使发电机的维护和运行成本大幅度提高，使用寿命缩短。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、可直接并网且无需大功率变频装置的无刷交流励磁变速同频发电机，能够跟随电网电压的变化，自动调整励磁电压的幅度和频率，达到高质量发电的目的。

为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

本实用新型所述的无刷交流励磁变速同频发电机包括主轴、固定安装在主轴上的发电机转子，以及环绕设置在发电机转子周围的发电机定子，发电机转子上安装有发电机励磁线圈，发电机定子上安装有发电机电枢线圈，发电机定子通过轴承安装在主轴上，发电机转子固定安装在主轴上，其特征在于：

在主轴上还安装有励磁机构，

所述的励磁机构包括与发电机转子同轴安装的二级励磁机、同步励磁电动机以及两个一级励磁机，二级励磁机包括成磁隙配合的二级电枢绕组和二级励磁转子，一级励磁机包括成磁隙配合的一级电枢绕组和一级励磁转子，同步励磁电动机包括成磁隙配合的电动机转子和电动机电枢线圈；二级电枢绕组固定安装在圆筒状的二级电枢支架的内壁上，二级电枢支架固定套装在主轴上，二级励磁转子上安装有二级励磁线圈，二级励磁转子固定安装在轴套上，轴套通过轴承套装在主轴上；轴套上同时还固定安装有电动机转子以及一级电枢绕组支架，一级电枢绕组固定安装在一级电枢绕组支架的内侧，一级励磁转子并列固定安装在端盖的内侧，一级励磁转子上安装有一级励磁线圈，端盖以及电动机电枢线圈与发电机定子固定连接；

发电机电枢线圈通过并网开关与电网连接，二级电枢绕组通过导线与发电机励磁线圈电连接，两个一级电枢绕组分别通过整流电路连接到电动机转子中的电动机励磁线圈和二级励磁转子中的二级励磁线圈，电动机电枢线圈通过电动机控制开关与电网连接，一级励磁转子中的一级励磁线圈分别与两个可调压直流励磁电源连接。

将发电机定子的圆周平均分成两个以上的定子扇区组，各定子扇区组中带有数量相等、均匀分布的发电机电枢线圈槽，任意两相临发电机电枢线圈槽之间齿的宽度相同，每一定子扇区组的发电机电枢线圈槽中设置有三相发电机电枢线圈，各相发电机电枢线圈分别占有相同面积的扇区；与发电机定子相对应的发电机转子的圆周上平均分成两个以上的转子扇区组，转子扇区组的数量与定子扇区组的数量相同，各转子扇区组中带有数量相等、均匀分布的发电机励磁线圈槽，发电机励磁线圈槽中采用三相叠绕方式设置有发电机励磁线圈；每一个转子扇区组中的发电机励磁线圈产生的磁极的数量与对应的一个定子扇区组中发电机电枢线圈产生的磁极的数量相比较相差两个。

将一级电枢绕组支架的圆周平均分成两个以上的一级励磁机扇区组，各一级励磁机扇区组中带有数量相等、均匀分布的一级励磁机电枢线圈槽，任意两相临一级励磁机电枢线圈槽之间齿的宽度相同，每一组一级励磁机电枢线圈槽中设置有多相一级电枢绕组，各相一级电枢绕组分别占有相同面积的扇区；与一级励磁机扇区组相对应的一级励磁转子的圆周上平均分成两个以上的一级励磁转子扇区组，一级励磁机机扇区组的数量与一级励磁机转子扇区组的数量相同，各一级励磁机转子扇区组中带有数量相等、均匀分布的一级励磁磁极；每一个一级励磁机扇区组中的一级电枢绕组产生的磁极的数量与对应的一个一级励磁机转子扇区组中的一级励磁磁极的数量相比较相差两个。

所述的一级励磁转子、二级励磁转子和电动机转子均采用爪极式复合励磁转子，所述的爪极式复合励磁转子包括相对设置的两片爪极板，两片爪极板之间固定安装有永磁体和励磁铁芯，励磁铁芯上缠绕励磁线圈；爪极板为圆盘状，其边缘部分沿圆周均匀分布多个齿状的爪极，该爪极即为磁极，两片爪极板以爪极交错排列的形式相对平行设置，相临两个带有不同磁性的爪极构成一个磁极对；一级励磁转子通过连接套固定连接在端盖的内侧，二级励磁转子和电动机转子通过连接套固定安装在轴套上。采用上述技术方案以后，本实用新型具有如下优点：

1、去掉了电刷等易损摩擦零件，运行和维护费用大幅度降低；

2、发电机在转速变化时，能保持输出电压频率始终与电网频率相同，减少并网自动控制装置；