[发明专利]一种三路并联混合励磁单枢式无刷单相同步发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种三路并联混合励磁单枢式无刷单相同步发电机，属无刷单相同步电机技术领域。

背景技术

在移动电源中，混合励磁同步发电机研发早已成为热点，市场需求旺盛。但现在的混合励磁同步发电机结构多数为二级电机或多级电机构成，电机的轴向长度长，结构复杂，混合励磁的优势发挥不理想。在移动电源中，发电机的外型尺寸和重量也常常受到许多限制。因此，如何研制出混合励磁单枢式无刷同步发电机成为一个重要课题。目前已有混合励磁单枢式三相无刷同步发电机研究性报导，但这种研究的混合励磁单枢式无刷三相同步发电机转子上布置有双套绕组，绕组结构很复杂，制造困难；而且电励磁磁场与永磁体磁场形成的是串联型混合结构，降低了效率，提高了温升，增加了永磁体发生不可逆退磁的危险，降低了可靠性；另外，至今未见有混合励磁单枢式无刷单相同步发电机实用产品报导，若上述这种单枢无刷结构应用到单相同步发电机中，效率会更低，温升会更高，永磁体发生不可逆退磁的危险更大，可靠性更低，更不适宜用于单相无刷同步发电机中，故混合励磁单枢式无刷单相同步发电机尚处于空白。

有鉴于此，很有必要填补混合励磁单枢式无刷单相同步发电机这个空白，并且应当克服上述串联型混合励磁单枢无刷结构存在的诸多缺点，开发出新型结构的混合励磁单枢式无刷单相同步发电机，使制造更容易，性能更良好，成本更低，效率更高，温升更低，能避免高温及短路时永磁体退磁危险，可靠性更高，产业化前景好。

发明内容

本发明的目的是，为了克服串联型混合励磁单枢无刷结构存在的诸多缺点和问题，本发明公开一种三路并联混合励磁单枢式无刷单相同步发电机。

实现本发明的技术方案是，本发明一种三路并联混合励磁单枢式无刷单相同步发电机是一种单枢式无刷结构，没有滑环及电刷，定、转子均只有一个铁芯；发电机也没有交流励磁机，也不用电压调节器(AVR)。

本发明单枢式无刷单相同步发电机由定子和转子组成。定、转子铁芯材料均为硅钢片，定、转子间有气隙，保证定、转子工作时不相摩擦，常规的定子铁芯的槽中布置有三相对称的常规的正弦交流绕组，接成Δ形，Δ形中无环流，只有二根引出D₁D₂二个端子对外供应50HZ、220V的单相交流电源。

本发明转子铁芯中布置有径向永磁体、切向永磁体和一套电励磁绕组，所述电励磁绕组与串联二极管形成闭合回路；空载发电时，径向永磁体主磁场、切向永磁体漏磁场通过定、转子气隙，同向二路并联励磁发电至额定电压；带负载时，径向永磁体主磁场、切向永磁体主磁场以及转子励磁绕组电励磁磁场三路通过定、转子气隙同向并联励磁工作，由于电励磁磁场和切向永磁体主磁场都随负载的大小变化而自动跟随相应变化，故使端电压得以稳定。所述转子铁芯两端还设置固定有阻尼板，转子铁芯上阻尼孔中的阻尼杆接阻尼板。

本发明中的转子铁芯由专门设计的转子冲片迭压而成，在转子铁芯中具有三种不同形状的槽形，以便在其中布置永磁体和转子绕组。第一种是梯形槽，在其中内置径向永磁体，由于梯形槽口小于槽底，因此径向永磁体置于其中旋转工作时不会甩出槽口，安全可靠；第二种是异形槽，在其中只布置一套转子电励磁绕组，结构比双套转子绕组式结构简单得多，而且这一套转子电励磁绕组是直接绕制在异形槽中，绕组导体通过槽楔固定在异形槽中，工作时不会甩出，这套绕组与单向二极管串联后自行形成闭合回路，自发电自整流，这种方式制造容易，工艺性好，又安全可靠；第三种是矩形槽，其中布置切向永磁体，是一种内置方式，安全可靠，安装方便。

本发明转子冲片上冲有转子轴孔，两个梯形槽，转子冲片上还冲有四个异形槽，两个矩形槽，12个阻尼孔，6个工艺孔。转子轴孔位于圆形转子冲片的中心；两个梯形槽位于转子冲片的同一直径的两端，用于转子嵌放径向永磁体用；四个异形槽和两个矩形槽分别位于两个梯形槽所在转子冲片直径的两侧；每一侧有一个矩形槽连接两个用于嵌放转子电励磁绕组的异形槽，矩形槽用于嵌放切向永磁体；被梯形槽和矩形槽分割的转子冲片外圆的每个边沿分别均匀分布有三个阻尼孔，沿转子冲片外圆的边沿共有12个阻尼孔；两个梯形槽与转子轴孔之间的转子冲片上分布有6个工艺孔。通过两个梯形槽中心的直径MN与通过两个矩形槽中心的直径PQ相互垂直；两个异形槽以直径MN为对称轴呈对称分布；阻尼孔以直径MN和直径PQ为对称轴呈对称分布；工艺孔以PQ为对称轴呈对称分布。