[实用新型]高精度稳压稀土永磁三相/单相同步发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及发电机领域，特别涉及一种能够实现高精度自动稳压的稀土永磁无刷式三相/单相同步发电机。该发电机可由柴汽油机、燃气轮机等动力机械驱动并组成一种适应现代负载的移动电源，广泛应用于通信、采矿、筑路、林区、排灌、野外施工、国防、车船、有车族周未出游、企事业单位备用电源等诸多场合。

背景技术

随着电子技术的发展，现代负载(如开关电源负载，它是一种高效节能的电源变换器，有电子负载的地方就有它)的应用越来越广泛，对电源的品质要求越来越高。传统的电励磁发电机存在以下缺点：第一，因供电波形不好，谐波含量高达25％，不适应现代负载，而设计有短路绕组的电励磁发电机供电波形有所改善，但是损耗大；第二，由于结构和磁路设计的关系，带感性负载的能力弱，一般仅能驱动七成左右的感性负载；第三，因用铁量和用铜量都相对较大，铜耗能铁耗能较大，再加谐波含量高铁损进一步增大，另外，又由于发电机输出的电能10％至15％用于本身励磁，所以损耗大、效率低；第四，传统无刷发电机接有旋转整流器，整流管易损坏，而有刷发电机转子用滑环供电有机械电接触和磨损，强励磁状态电子电路极易损坏，因此故障率高。现流行的稀土永磁发电机静态电压调整率高，一般都在6％以上，靠本身结构保证，不能自动调压，容易给用电设备带来危害。而混合励磁稀土永磁发电机虽能调压，但结构复杂、体积大、造价高，因此市场竞争力差。

发明内容

本实用新型的目的是要从根本上解决稀土永磁发电机输出电压难调节这一难题，从而可以在不增加稀土永磁发电机体积和重量的前提下，获得一种具有高精度自动稳压效果，而且正弦波形好、静态电压调整率很小、结构简单以及成本低的稀土永磁三相/单相同步发电机。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种高精度稳压稀土永磁三相/单相同步发电机，包括稀土永磁式转子、定子铁芯、三相发电绕组以及单相发电绕组，其创新在于：

定子铁芯在内圆上沿圆周方向均匀开设若干个嵌线槽，在外圆上沿圆周方向开设若干个以定子铁芯圆心为对称的绕线槽；有一稳压绕组在绕线槽与邻近的嵌线槽槽底之间环绕定子铁芯磁轭截面绕制，其中，稳压绕组在定子铁芯圆周上的绕制匝数以定子铁芯圆心对称，绕制方向一致，形成顺向串联绕组；

有一调压电路与所述稳压绕组连接，该调压电路由交流电压取样电路、电压比较器、差值放大器、PWM脉宽调制器和MOSFET驱动电路组成；交流电压取样电路由连接三相发电绕组、单相发电绕组或者独立取样绕组的电阻串联分压电路构成，从分压点取出交流电压信号接电压比较器的一个输入端，电压比较器的另一个输入端接给定的基准电压信号，电压比较器的输出端接差值放大器的输入端，差值放大器的输出端接PWM脉宽调制器的输入端，PWM脉宽调制器的输出端接MOSFET驱动电路的控制端，MOSFET驱动电路的输出端接稳压绕组。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述“稀土永磁式转子”是指发电机的转子采用稀土永磁式的结构和形式。这部分内容为现有技术，比如采用一般的磁体内置式结构或表面瓦形磁体结构等。

2、上述方案中，所述嵌线槽和绕线槽相对于定子轴线斜向设置。

3、上述方案中，所述三相发电绕组和单相发电绕组嵌设在定子铁芯内圆的嵌线槽中。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、本实用新型利用稀土磁钢的超强磁性制作转子，在相同输出功率的条件下，比电励磁发电机用铁量少25％，用铜量少55％。

2、本实用新型发电机的功率因数达0.9以上接近1，起动感性负载的能力100％，在原动机能承受的情况下超载的能力达2倍。

3、本实用新型发电机输出电压谐波含量为2％左右，电压波动率小于0.5％，正弦波形好。

4、本实用新型发电机稳态电压调整率为2％，瞬态电压调整率小于15％。

5、本实用新型发电机自动电压调节器(调压电路)工作在伏特级低电压豪安级微电流，适应长时间连续工作，使用寿命长。

6、本实用新型发电机三相发电绕组和单相发电绕组可同时使用，也可以单独使用(即可以作为三相发电机使用，也可以作为单相发电机使用，还可以作为三相和单相发电机同时使用)，而且单、三相功率输出基本相等。

7、本实用新型发电机采用稀土永磁式转子，由于稀土磁钢的磁性很强且不变，转子不需要设置励磁绕组，使发电机的体积、重量都大为减少，特别适合于野外作业等诸多场合使用。