[发明专利]一种双凸极交流发电机

说明书

本发明涉及一种双凸极交流发电机，包括：电机转轴、及套设在电机转轴上的发电机支架、定子及转子；还包括：连接电枢绕组、励磁元件的智能电压调节控制器，智能电压调节控制器通过电枢绕组获取电源，并给励磁元件提供重复的正弦半波电流，同时输出正负半波交替输出的交流电压。本发明提供的技术方案，不使用逆变器输出交流电压，不需要大电流高电压的IGBT开关元件，可以全面替代同步励磁发电机，并达到节能降耗的目的，又能使发电机组的成本不高于同步励磁发电机组，具有成本低、结构简单、耐高温、体积小、重量轻、输出电压和频率与转速无关等优点；同时因采用双凸极电机，可大幅度减少铜材和钢材的用量，可以减小发电机组体积和重量。

技术领域

本发明涉及交流发电机技术领域，具体涉及一种双凸极交流发电机。

背景技术

同步励磁发电机是一种输出交流电的传统发电机，同步励磁发电机包含转子和定子，定子上有主绕组和辅助绕组，转子上有励磁绕组，辅助绕组或外接励磁电源产生的励磁电压，连接到转子上的励磁线圈产生电流建立磁场，使得转子旋转时定子主绕组产生交流电压。同步励磁发电机的输出频率跟转子极数和转子转速有关，其定转子体积和重量相较永磁发电机和双凸极发电机要高出一倍以上，而且效率较低。由于同步励磁电机工艺成熟度高，价格便宜，目前常规发电机组多为同步励磁发电机。使用永磁电机代替同步励磁电机，再使用逆变器转换为稳定的交流电压输出，可以大幅度减小发电机组的体积和重量，同时提高电源输出的质量，还可以根据负载的大小调节发动机的转速达到节油降噪的目的，目前已逐步在小范围替代同步励磁发电机，但是由于逆变器的成本较高，逆变发电机组的成本也高于同步励磁发电机组，使得逆变发电机组无法完全替代同步励磁发电机组。

同步励磁发电机组价格便宜但是体积重量较大，为了保证输出频率稳定转速不能降低；逆变发电机体积小重量轻电源质量高，可在中低负载降低转速以节油降噪，但是成本高不利于全面推广。

双凸极发电机是一种新型发电机，最先设计为双凸极直流发电机，其定转子凸极相对，定子上有电枢绕组和励磁元件，励磁元件可以是电励磁绕组也可以是永磁体或二者兼有。双凸极电机的转子一般没有永磁体，所以能耐高温，且加工简单。双凸极直流发电机的电枢绕组通过整流桥输出直流电，通过控制励磁绕组的磁通得到稳定的直流电压输出，其输出直流电压跟转速无关。双凸极直流发电机的体积和同功率的永磁电机相当，具有成本较低，结构简单，耐高温，体积小重量轻等特点，现已普遍应用在飞机发电机和风力发电机组上，其输出的直流电直接连接直流负载或通过逆变器转换成交流电压为交流负载供电。

如果能使用双凸极电机输出交流电压，并不使用逆变器，将既能减小发电机组体积和重量，又能使发电机组的成本不高于同步励磁发电机组，如果通过控制使输出的交流电压和频率与电机转速无关，则可在燃油发电机组上降低转速以达到节油降噪的目的，在风力发电机组上适应各种风速。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双凸极交流发电机，以实现不使用逆变器输出交流电压，以减小发电机组体积和重量，又能使发电机组的成本不高于同步励磁发电机组。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种双凸极交流发电机，包括：

电机转轴、及套设在所述电机转轴上的发电机支架、定子及转子；

所述定子包括：安装在发电机支架一侧的定子铁芯，缠绕于定子铁芯凸极上的电枢绕组，以及设置于定子铁芯上的励磁元件；

所述转子包括：转子壳体，及安装在所述转子壳体内侧的转子铁芯，所述转子铁芯的凸极与定子铁芯的凸极相对径向重合；

所述双凸极交流发电机，还包括：连接电枢绕组、励磁元件的智能电压调节控制器，智能电压调节控制器通过电枢绕组获取电源，并给励磁元件提供重复的正弦半波电流，同时输出正负半波交替输出的交流电压。

优选地，所述智能电压调节控制器，包括：