[发明专利]环叠爪极式无刷直流发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统，特别是一种环叠爪极式无刷直流发电机。

技术背景

根据百度百科对无刷直流发电机的定义：无刷直流发电机由无刷交流发电机与半导体整流器组成，是输出直流电的发电机整流器组合装置。即现有直流发电机要么通过电刷和换向器输出直流电，要么通过整流器输出直流电。

本发明采用无刷爪对极结构，用散热卡环将定子磁极与定子电枢接成一个环环层叠的整体，定子磁极产生轴向磁通，双爪极在定子电枢的两侧旋转，通过电枢的磁通的方向始终保持不变，定子电枢直接产生直流电，无需电刷、换向器或整流器，结构简单、可靠。

发明内容

本发明是这样实现的：一种环叠爪极式无刷直流发电机，定子部份主要包括磁极、电枢、散热卡环(4、14、24、26、28)、机座(8)、端盖(1、20)、接线盒和励磁调节器，转子部份主要包括爪极(3、10、30)、转轴(18)和风扇(2)，其特征是：磁极是由励磁绕组(16、21)和环形磁轭(17、22)组成的环形磁极，通以直流电产生轴向磁通；电枢是由电枢绕组(7、11)和环形铁心(6、12)组成的环形电枢，环形铁心的两侧设有若干凸极；环形电枢有一个或一个以上，环形磁极有一个或一个以上，环形电枢与环形磁极之间或环形电枢与环形电枢之间或环形磁极与环形磁极之间用散热卡环连接，组成一个环环层叠的环形整体，环形电枢设在外层和/或中层和/或内层，环形磁极设在内层和/或中层和/或外层；由电枢、磁极和散热卡环组成的环形整体的内孔直径略大于转轴的直径，转轴从中无接触穿过；两个爪极固定在转轴上、位于磁极和电枢的两侧，爪极与磁轭之间和爪极与电枢铁心的凸极之间留有气隙。

发电机的工作原理：定子磁极通以直流电产生轴向磁场，磁通从磁极的N极发出，经过爪极、电枢，从另一爪极回到磁极的S极，形成完整的磁路，原机带动转子旋转时，爪极重复“接通和断开”电枢磁路的动作，使通过电枢的磁通有强弱大小变化，电枢绕组感应到电动势且产生电流。由于两个爪极位于电枢的两端，相对位置不变，而且旋转的方向相同，通过电枢的磁通始终是轴向磁通，所以电枢产生的电流是直流电。实验证明：经过导体的磁通的强弱、方向变化与导体产生的电流的强弱、方向、波形变化是一致的。电枢绕组是轴向绕组，通过电枢的磁通是轴向磁通，方向是不变，所以不存在换向的问题。

所述发电机为双层发电机或多层发电机。双层发电机只有一层环形电枢和一层环形磁极，环形电枢与环形磁极用散热卡环连接成一个双层的整体。多层发电机由一层或一层以上的环形电枢与一层或一层以上的环形磁极组成一个多层的整体。如果多层发电机有两层或两层以上的环形磁极，这些平行的环形磁极都通以同向励磁直流电，产生同向平行的磁场，这些同向平行的磁场成并联的磁势，同向磁极是相斥的，正好可以用来抵消或部份抵消爪极与电枢的吸力。

电枢是单绕组电枢，电枢绕组是轴向绕组。若电枢采用单层设计，虽然结构较简单，但漏磁较大，电枢磁通的强弱变化较小，而采用双层设计或多层设计，则磁路较合理、漏磁少、效率较高。

磁极也是单绕组磁极，励磁绕组是轴向绕组。磁极单层设计与磁极双层或多层设计所产生的效果也是有区别的，单层磁极的漏磁较少，而双层或多层磁极由于磁通方向相同，成并联的磁势，漏磁较大，但也正因为磁通方向相同，彼此是相斥的，相斥的磁力可以抵消或部份抵消爪极与电枢之间的吸力，即在消耗同等机械能的前提下，双层或多层磁极设计比单层磁极设计更节能。

环形磁极一般设在内层，也可以设在中层或外层。环形磁极的磁轭端面可以是一个平整的圆环，也可以在圆环上设若干凸极。当环形磁极有两层或两层以上时，如果所有环形磁极的磁轭端面都是一个平整的圆环，则磁极与磁极之间的斥力始终是相同的，并不能用来抵消爪极与电枢之间的吸力，因此，正确的方法是：内层磁极的磁轭端面是一个平整的圆环，中层或外层磁极的磁轭端面上设有若干凸极。

环形电枢一般设在外层和中层，也可以设在内层。