[发明专利]可变速同步发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电机，尤其是一种可变速同步发电机，该发电机多用于风力发电。

背景技术

充足的能源是推动社会快速发展、经济持续高速增长必不可少的因素，其中，电能是人们用得最多的能源形式。过去，使用得最多的发电形式是火力发电和水力发电。但是，火力发电会严重地污染环境，而水力发电则要求把发电设备建设在特殊的地理位置上，且其安装制造成本极高。近年来，随着国家提出节能减排的要求后，各种新式的发电方式应运而生，如采集太阳能发电，潮汐发电、风能发电等。其中，由于风能无处不在，风能发电是一种更容易普及的发电方式。

风能发电包括风轮和风力发电机。风力发电机是一种利用风力机叶片捕获风能，然后转化为机械能，并进一步地把机械能转化为电能的能源器械。

在大自然中，风速是随时变化的。对于某一风速，风力发电机的转子应有一个对应的转速，以获得最大的风电转换效能。目前，大多数的风力发电机采用的是异步发电机，并不能实现风电效能的最大转换。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可变速的、实现风电效能最大转换的同步发电机。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括壳体、前端盖、后端盖、定子、转子、轴承，所述定子设置在所述壳体内，所述定子上设置有定子绕组，所述定子、所述转子均由导磁材料制成，所述转子通过所述轴承设置在所述定子内，所述前端盖、所述后端盖分别设置在所述壳体的前端和后端上，所述转子上设置有励磁绕组，所述励磁绕组与外围的交流励磁电源相连接，在所述转子的外围产生相对于所述转子旋转的磁场。

相对于所述转子旋转的磁场的转速根据交流励磁电源的改变而改变。

所述励磁绕组在所述转子中对称设置。

本发明的有益效果是：由于本发明包括壳体、前端盖、后端盖、定子、转子、轴承，所述定子设置在所述壳体内，所述定子上设置有定子绕组，所述定子、所述转子均由导磁材料制成，所述转子通过所述轴承设置在所述定子内，所述前端盖、所述后端盖分别设置在所述壳体的前端和后端上，所述转子上设置有励磁绕组，在所述励磁绕组中通以交流电，在所述转子外围产生一个相对于所述转子旋转的磁场，该相对于转子旋转的磁场和转子的旋转共同构成了同步发电机的旋转励磁；所述定子上的定子绕组与旋转励磁相切割产生感应电动势；所述定子绕组上的感应电动势频率与该旋转励磁的转速成正比；由于所述转子上的励磁绕组与外围的交流励磁电源相连接，所以可以通过所述交流励磁电源来控制通入所述励磁绕组中的交流电的各种参数如频率、电压值、电流值等；如果本发明是与电网相连接的，在电网的频率不能改变的前提下，改变交流励磁电源的频率，必定改变了发电机的转速，即本发明是可变速的，也就是说本发明可变速发电机可以根据不同的风力条件，以最佳的转速运行，以实现最佳的风电效能转换。

附图说明

图1是本发明的整体剖视图；

图2是图1中的A-A剖视图。

具体实施方式

如图1、图2所示，在本实施例中，本发明可变速同步发电机采用转场式的结构形式，它包括壳体1、前端盖11、后端盖12、定子2、转子3、轴承4。所述定子2设置在所述壳体1内，所述定子2、所述转子3均由导磁材料制成，如硅钢片等。所述转子3通过所述轴承4设置在所述定子2内并与所述定子2之间留有间隙。所述间隙层的厚度和形状根据本发明同步发电机的性能要求来设置。所述前端盖11、所述后端盖12分别设置在所述壳体1的前端和后端上。在所述转子3上设置有三相的交流励磁绕组5，所述励磁绕组5在所述转子3中对称设置，所述励磁绕组5与外围的交流励磁电源相连接。当在所述励磁绕组5中通入交流电后，在所述转子3的外围产生相对于所述转子3旋转的磁场。所述定子2的内凹槽里设置有三相对称的定子绕组6，用以切割磁感线并感应电动势。

本发明是用于风力发电的同步发电机。在所述转子3伸出所述壳体1外的一端与风车相连接。在风能的带动下，所述风车捕捉到风能，本发明同步发电机开始运行。由于所述转子3上的励磁绕组5通过设置在转子轴上的电刷7与外围的交流励磁电源相连接，所以可以通过所述交流励磁电源来控制通入所述励磁绕组5中的交流电的各种参数如频率、电压值、电流值等，以调控本发明可变速同步发电机定子绕组6的感应电动势在符合与电网同步的要求下并网运行。由于电网频率是不能改变的，所以，本发明可变速同步发电机可以通过调控交流励磁电源的频率来调控发电机中转子的转速，以实现最佳的风电效能转换。