[发明专利]一种无刷同步励磁发电机及其励磁方法

说明书

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，尤其涉及一种无刷同步励磁发电机及其励磁方法。

背景技术

目前同步发电机的励磁方式一般采用以下两种方式，一种方式是通过电刷将电流导入励磁绕组，在励磁绕组上产生变化的磁场，这种方式需要经常更换电刷，另一种是采用无刷旋转整流励磁方式，这种方式不使用电刷，但是需要旋转整流器，旋转整流器若被损坏，就必须将发电机停下再进行检修，这样会耽误发电机的正常发电运行，而且检修不方便，因此，如何实现对发电机的励磁控制，特别是针对直流无刷同步发电机的励磁控制，来实现发电机输出电压的稳定，保障电力系统的稳定性，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无刷同步励磁发电机及其励磁方法，根据本发明的励磁发电机及其励磁方法能提供稳定的励磁电流，从而实现了对直流无刷同步发输出稳定的电压，而且节省了发电机的空间和体积，为了实现上述目的，本发明采用以下技术效果：

根据本发明的一个方面，提供了一种无刷同步励磁发电机，包括发电部分、励磁部分和直流电源供电部分，所述发电部分包括主轴、发电机转子、发电机定子和环绕在所述发电机转子上的转子绕组，所述励磁部分包括励磁转子、励磁定子和环绕在所述励磁定子圆周面上的励磁绕组，所述发电机转子通过轴承与发电机转子连接，该发电机定子设置在发电机转子的圆周外部，所述励磁转子与发电机转子呈同轴设置，且该励磁转子从所述发电机转子的一端伸出形成用于安置所述励磁定子的腔体，该励磁绕组的两端分别与直流电源供电部分的正负极连接。

优选的，在所述在励磁定子的圆周内壁上通过集电环固定设置的励磁导体，该励磁导体与所述转子绕组连接。

优选的，在励磁定子的圆周外壁开设有用于环绕有励磁绕组的凹曲面，所述励磁绕组环绕在凹曲面内的厚度与所述励磁定子的圆周边缘平齐。

优选的，所述腔体的底部与励磁定子相对侧面之间的距离大于所述腔体的内侧壁与励磁定子的圆周外壁之间的距离。

优选的，所述腔体的底部与励磁定子相对侧面之间的距离为所述腔体的内侧壁与励磁定子的圆周外壁之间距离的1.5倍以上。

优选的，所述发电机定子的内壁与发电机转子外侧壁之间呈0.5mm～ 3mm的间隙。

根据本发明的另一个方面，提供了一种无刷同步励磁发电机的励磁方法，包括如下步骤：

步骤一：启动主轴1带动发电机转子和励磁转子高速旋转，同时接通直流电源供电部分使其输出的直流电流通过励磁定子圆周面上的励磁绕组产生励磁磁场；

步骤二：通过旋转的励磁转子切割励磁定子圆周外围产生的励磁磁场，使励磁转子4上的导集电环汇集励磁导体产生的励磁电流经过转子绕组形成电流回路；

步骤三：发电机定子感应所述励磁电流经过转子绕组形成电流回路产生变化的交变磁场，使发电机定子输出磁动势。

本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：

本发明避免了电刷磨损和接触不良的缺点，将励磁部分和发电部分形成一个整体，通过励磁部分提供稳定的磁场为发电部分提供稳定的励磁电流，从而实现了对直流无刷同步发输出稳定的电压，而且节省了发电机的空间和体积，该发电机具有结构简单，使用寿命长的特点；而且本发明不需要变换整流器，从而提供了发电的效率，使发电机检修更加方便。

附图说明

图1是本发明一种无刷同步励磁发电机的结构原理图；

图2是本发明的一种无刷同步励磁发电机的侧视图；

图3是本发明的励磁定子上电流流向示意图；

图4是本发明的励磁绕组的磁力线方向的分布图；

图5是本发明的励磁定子周围的磁场的分布图；

附图中，1-主轴，2-发电机转子，3-发电机定子，4-励磁转子,5-励磁定子， 20-转子绕组，45-腔体，46-励磁导体，47-集电环，50-励磁绕组。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。