[实用新型]无刷直流永磁发电机

说明书

本实用新型涉及一种无刷直流永磁发电机，尤其涉及一种具有低纹波和高线性输出的无刷直流永磁发电机。

传统的直流发电机一般都采用电刷和换向器，因而结构复杂，安全可靠性低，价格及维修成本较高，在换向片数较少情况下，输出纹波系数相当高。有些情况下采用的无刷直流发电机，是由三相同步发电机和整流器组成的，其缺点是直流输出中脉动分量很大，采用附加的滤波器可减小该脉动分量，但会增加成本和增大设备体积，输出线性度差。在某些场合下，例如用作为转速、转矩和功率传感器，需要将瞬时转矩、转速和机械功率相应地转换成瞬时电流、电压和电功率，即要求发电机有低纹波、高线性特性，这时，上述两种已有技术的发电机由于其自身缺陷都不适用。

本实用新型的目的在于提供一种低纹波高线性无刷直流永磁发电机。

实现本实用新型的目的的无刷直流永磁发电机包括：转轴和轴承；固定在转轴上的转子导磁体；固定在转子导磁体上的转子永久磁铁；定子铁心；定子绕组；机壳和与机壳相配的端盖；还包括与定子绕组相连的整流电路，所述定子绕组包括各相空间互差一定角度的至少一套三相绕组，所述整流电路包括与定子绕组的各套三相绕组对应的各个整流单元电路，所述定子铁心和转子导磁体及转子永久磁铁安排成使电枢反应磁路磁阻较正常情况下增大。

另外，所述转子永久磁铁应该采用去磁曲线为线性的永久磁铁，如稀土、铁氧体等。

本实用新型的直流发电机能够在很大的转矩转速变化范围内，给出低纹波高线性的输出，即转矩与电流、转速与电压、机械功率与电功率的转换都是高线性的，且输出中的脉冲分量很小，因为是无刷的，所以较安全可靠。

下面将参照附图详细说明本实用新型，从中可进一步理解本实用新型的目的和优点。

图1是本实用新型一个实施例的无刷直流永磁发电机的纵向剖示图。

图2是图1实施例的直流发电机沿G－G′方向的横向剖示图。

图3是本实用新型一个实施例的直流发电机绕组电势星形图。

图4是图3实施例的定子绕组与桥式整流器的连接电路图。

参见图1，其中1是端盖，2是转子导磁体，3是气隙，4是定子铁心，5是定子绕组，6是转子永久磁铁，7是机壳，8是轴承，9是转轴。

参见图2，图中可见，气隙3分为两部分。在转子永久磁铁6与定子铁心4之间的气隙径向长度为δ₁，而在转子导磁体2与定子铁心4之间气隙径向长度为δ₂。在本实用新型中，转子永久磁铁6贴在圆柱形的转子导磁体2之外，因而在制造上更为简便。在设计时，δ₁比一般电机要大1.5倍以上，而δ₂则应尽量增大。转子永久磁铁6应该用去磁曲线为线性的材料制成，例如应采用稀土、铁氧体等，这些磁体的导磁率接近空气。这样做能增加电枢反应磁路的磁阻，从而减少电枢反应对发电机输出的影响，使发电机的输出呈线性。另外由于永久磁铁6采用去磁曲线为线性的材料，当输入转速和转矩在较大范围变化时，发电机不受永久磁铁不可逆去磁的影响，输出稳定，线性更好。

图3示出了当定子绕组包含有4套三相绕组时的绕组电势星形图。其中槽数z＝24，极对数p＝1，相数m＝3×4＝12。下面的表1示出了各相带对应的槽号。

对于不同的极对数和不同的三相套数，其设计方法与上述四套三相是类似的。

图4示出了4套三相绕组情况下的桥式整流电路图。其中三相绕组采用独立中性点串联型结构，当然也可采用中性点共点、多相绕组和并联型的结构，其整流原理是相同的，并且也可采用其它适当的整流方式。图中可见，对于每一套三相绕组，对应地设置一个桥式整流单元电路（本例中为4个），各单元电路构成一个总的桥式整流电路10。因为事先使各套三相绕组的各相互差一定角度，例如在本实施例中为15°，使得在整流过程中不发生相重叠现象，所以，整流后的直流输出有较小的脉动系数和纹波系数。下面的表2中示出不同相数情况下的脉动系数和纹波系数。