[发明专利]无槽静激磁同步发电机

说明书

本发明涉及一种无槽铁芯定磁场式发电机。

通用的发电机，主要包括定子和转子两大部分，其定子铁芯是由彼此绝缘的圆形矽钢片叠压而成，在每个叠片上都需冲制若干凹槽，凹槽内嵌有定子线圈，转子包括转轴，转轴上套装有用矽钢片或钢板冲制并叠压而成的转子磁极，转子磁极上绕有激磁线圈。这种传统结构的发电机存有以下的不足：

1、体积大、铁损高、发电效率低，由于定子铁芯和转子磁极都需要冲槽，因此所用的矽钢片不能用高矽矽钢片，而只能用低矽矽钢片，低矽矽钢片导磁率低，磁通密度小，在发电机功率相同的条件下，矽钢片的用量大，因而造成发电机的体积大，笨重，铁损高，发电效率低；

2、材料利用率低，成本高，在制作定子铁芯时，是在长方形的矽钢片条料上冲裁出圆形芯片，矽钢片的利用率只有60％，这是成本高的因素之一，成本高的因素之二是定子线圈分别嵌在间隔一个节距的两个凹槽内，线圈的跨度大，而且线圈伸出槽口外的部分不能切割磁力线，不切割磁力线的部分占整个定子线圈的20-40％，亦即漆包线的有效利用率低，成本高的因素之三是需要精度要求高、价格昂贵的复合冲模，该复合冲膜在频繁使用中易损环，使用寿命低；

3、维修困难，在三相发电机中，经常出现一相定子线圈烧坏的故障，在维修中，大都将其余完好的两相定子线圈随同被烧坏的一相一起拆除，重新绕制，既费工，又浪费；

4、碳刷易磨损，碳刷是发电机必不可少的部件，在使用过程中，碳刷极易磨损，磨损了就要停机更换，影响使用。

公开号为CN1157502A的无轭、无槽、轴向磁路电机，具体公开了以下的技术特征：由各自独立的n个柱状铁芯和绕制在铁芯上面的绕组构成定子，柱状铁芯及其上面的绕组是由支承部件支承定位，转轴，转子在柱状铁芯的两端，并与转轴紧固一起，在转子上按圆周分布m个磁极，磁极与铁芯之间有工作气隙。由于这种发电机的柱状铁芯和转子仍然采用传统发电机使用的导磁材料，因而导磁率低，铁损高，发电效率低。

本发明的目的是提供一种体积小、发电效率高的无槽静激磁同步发电机。

这种无槽静激磁同步发电机包括定子和转子，定子包括由空心圆柱体和与该空心圆柱体的两端连为一体的两个圆盘构成并用非导磁材料制作的定子支架，每一圆盘上设有呈幅射状均布的缺口，在两圆盘相对应的每一对缺口内装有一定子铁芯，每一定子铁芯上绕有定子线圈，各定子线圈按星形或三角形连接，在空心圆柱体上绕有激磁线圈；转子包括转轴，在转轴上套固有转子铁芯和与该转子铁芯的两外端面固定的两个极盘，转子铁芯位于空心圆柱体内腔中，两个极盘分别位于两个圆盘的外侧，每一极盘的外环面上均布有凸极，凸极与定子铁芯的耦合面之间，极盘与圆盘之间和转子铁芯与空心圆柱体之间均留有间隙，其特征是定子铁芯和极盘是用高矽矽钢片叠压制成，转子铁芯是用高矽矽钢带卷制。

上述的无槽静激磁同步发电机，凸极的数量是≥2的整数，定子铁芯的数量是凸极数量的3的整数倍，每个凸极弧长的圆心角是相邻的两个凸极的间距所占弧长的圆心角的2倍，凸极与定子铁芯的耦合面是弧面或平面，弧面包括圆柱形弧面和圆台形弧面，两个极盘与转子铁芯的接触面最好是锥面，该锥面与转轴的夹角为40°-50°，定子铁芯的截面形状与圆盘上的缺口形状相对应。为方便使用，无槽静激磁同步发电机还包括通过轴承套装在转轴上的左端盖和右端盖，在左端盖和右端盖之间接有固定螺栓，两圆盘分别固定在左端盖和右端盖上。

本发明的发电机，在工作时，首先在激磁线圈中通入直流电流，该直流电流产生磁场，磁场的磁力线的走向是S极极盘凸极→S极极盘→转子铁芯→N极极盘→N极极盘凸极→N极极盘凸极与定子铁芯耦合面间隙→定子铁芯+定子线圈→定子铁芯与S极极盘凸极耦合面间隙→S极极盘凸极，当原动机带动转轴高速旋转时，转子铁芯和两个极盘也随之高速旋转，极盘每旋转一周，每个定子铁芯上的定子线圈内所通过的磁力线数量呈周期性的变化，即当定子铁芯对应每个凸极的中心部位时，定子线圈内通过的磁力线最多，左右偏离凸极的中心部位，定子线圈内通过的磁力线减少，偏离越长，磁力线减少越多，当定子铁芯对应于凸极之间的空隙时，定子线圈内无磁力线通过，由于每个定子线圈内通过的磁力线呈密、疏、无、疏、密周期性的变化，相当于定子线圈周期性地切割磁力线，于是便在每个定子线圈上产生感应电动势，各定子线圈按星形或三角形连接，便可向负载供电。

这种无槽静激磁同步发电机具有以下的特点：