專利名稱：五次諧波勵磁無刷同步發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及--種電源設(shè)備，尤其涉及一種五次諧波勵磁無刷同步發(fā)電機。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有無刷同步發(fā)電機的同軸交流勵磁機定子磁極的勵磁源主要有三 種1、取自主繞組；2、取自定子中的輔助繞組；3、取自副勵磁機。
其中l(wèi)、取自主繞組方式存在電機短路時無勵磁電源供出，還存在對主機 的輸出電壓有干擾等缺陷。
2、 取自定子中的輔助繞組的主要有二種型式， 一種是與主電機極數(shù)相同 的基波輔助繞組； 一種是極數(shù)為主電機極數(shù)3倍的三次諧波繞組；前者與主繞 組互有干擾，且受電樞反應(yīng)影響大，電機的穩(wěn)態(tài)短路電流倍數(shù)難以等于或大于 3倍，而三相三次諧波勵磁繞組也與主繞組有電磁干擾，而且發(fā)電機并聯(lián)運行 時，中線的三次諧波電流起去磁作用，并聯(lián)時電機容易發(fā)生震蕩，工作不穩(wěn)定。
3、 取自副勵磁機特別是永磁副勵磁機(PMG)的，在電氣性能上克服了 前二種的缺陷，但結(jié)構(gòu)上多了一個副勵磁機，整個電機由主發(fā)電機、交流勵磁 機，副勵磁機三機同軸組成，電機軸向長度長，體積增大，重量加重，成本增 大，在很多場合使用受限制。如何省掉副勵磁機，而在性能上又能改進基波勵
磁和三波諧波勵磁方式的無刷同步發(fā)電機就很有必要。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種五次諧波勵磁無刷同步發(fā)電機，在不改變 現(xiàn)有基波勵磁或三次諧波勵磁的二機結(jié)構(gòu)，即主發(fā)電機和交流勵磁機二機同軸 結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，僅改變交流勵磁機定子磁極的勵磁源，但其電氣性能上卻要優(yōu) 于基波勵磁或三次諧波勵磁的方式。本實用新型是這樣來實現(xiàn)的，其特征為發(fā)電機由主發(fā)電機和交流勵磁機二 機同軸組成，交流勵磁機定子磁極繞組的直流勵磁源取自主發(fā)電機定子鐵芯中
的三相五次諧波繞組經(jīng)整流器整流而成的直流電源；發(fā)電機定子60槽，極數(shù)4 極，相數(shù)3相，主發(fā)電機轉(zhuǎn)子做成整體凸極式，定子與轉(zhuǎn)子間有均勻氣隙，極 弧系數(shù)為0.71 0.73;發(fā)電機主繞組為不等匝的同心式雙層繞組，每個同心式的 線圈組有5個線圈組成，線圈節(jié)距從大到小分別為14、 12、 10、 8、 6，而每個 線圈的匝數(shù)從大到小其匝比分配為3: 3: 2: 1: 1，三相五次諧波繞組的節(jié)距
為3，極數(shù)是主繞組極數(shù)的5倍，3相對稱結(jié)構(gòu)，3相單層繞組，五次諧波繞組 中無基波含量，因而五次諧波繞組與主繞組正交。
本實用新型的技術(shù)效果是1、軸向長度短，體積小，重量輕，成本低；2、 比結(jié)構(gòu)類似的基波勵磁無刷同步發(fā)電機短路電流倍數(shù)大，強勵能力大，且與主 發(fā)電機主繞組無電磁干擾，還克服了電機短路時基波勵磁源無法取出的缺陷； 3、比結(jié)構(gòu)類似的三次諧波無刷同步發(fā)電機并聯(lián)工作時的性能更好，中線電流 對五次諧波磁場不產(chǎn)生去磁作用，克服了三次諧波勵磁發(fā)電機并聯(lián)時中線電流 大，并對三次磁場產(chǎn)生強去磁效應(yīng)，致使并聯(lián)不穩(wěn)定，振蕩等缺陷；4、五次 諧波勵磁具有正反饋勵磁特征，即負載越大，五次諧波含量也增大，復(fù)勵能力 大。


圖1為本實用新型的定子主繞組圖。 圖2為本實用新型的五次諧波繞組圖。 圖3為本實用新型的電氣原理圖。 在圖3中，1、定子2、轉(zhuǎn)子
具體實施方式
如圖1所示，實施一臺五次諧波勵磁無刷同步發(fā)電機，定子槽數(shù)60槽， 極數(shù)4極，相為3相，并聯(lián)支路數(shù)為2，定子主繞組是一種不等匝的同心式雙 層繞組，以U相為例(只畫出2極，占30槽，另外2極30槽與此雷同布置)U 相繞組UN為一條并聯(lián)支路，它由二個線圈組開閉口串聯(lián)連接而成，每個線圈 組又由5個同心式的線圈組成，線圈節(jié)距從大到小為14、 12、 10、 8、 6，每個
線圈的匝數(shù)不等，依節(jié)距從大到小匝數(shù)比為3: 3: 2: 1: 1， V相，W相繞組VN
和麗與U相繞組UN互差120。電角度，構(gòu)成對稱三相繞組，三相四線引出U、 V、 W、 N，這種三相繞組形成在槽內(nèi)的雙層結(jié)構(gòu)，并且在每槽中的導(dǎo)體數(shù)相等， 由于這種布置可以消除5次諧波，而7次諧波含量也很小，不但電壓波形畸變 率小，而且有利于采用5次諧波勵磁方式，保證主繞組與5次諧波繞組無電磁 干擾，主繞組的電樞反應(yīng)也不對5次諧波磁場去磁，以保證5次諧波勵磁的強 勵能力。
如圖2所示，a5x5， b5y5， cszs所示，5次諧波繞組的節(jié)距為3，極數(shù)為主 繞組極數(shù)的5倍，3相對稱，形成繞組的每個線圈等匝等距，3相構(gòu)成單層繞 組a5x5 ， b5y5 ， c5z5為星形接法，即x5 ， y5 ， z5相接在一起，不引出，只引出a5 ， b5 ， c5 。 a5， b5， cs簡稱三相5次諧波繞組。因此發(fā)電機的每個槽中有雙層的主繞組， 也有單層的5次諧波繞組，但每個槽中的導(dǎo)體數(shù)是相同的，層數(shù)也是相同的， 因此每槽的槽滿率相同。5次諧波繞組中無基波電勢，故5次諧波繞組不受主 繞組的干擾，也不受基波電樞反應(yīng)的干擾，因為主繞組中不含5次諧波，5次 諧波繞組中也不含基波，故主繞組與5次諧波繞組是正交的互相都無電磁干擾。 除無干擾的優(yōu)點之外，還有的優(yōu)點是，主磁場中5次諧波的含量還隨負載增加， 勵磁電流也增加，這也使5次諧波磁場增加，以保證負載大小變化時，5次諧 波能量大小也隨著變化的能力。這種方式克服了基波磁場源與主繞組有干擾及難以維持短路電流倍數(shù)等于或大于3倍額定電流的缺點；也克服了三相三次諧 波勵磁繞組與主繞組也有干擾的缺點；還克服了三次諧波勵磁發(fā)電機并聯(lián)時中 線電流大，對三次諧波磁場去磁大，容易造成的并聯(lián)振蕩，工作不穩(wěn)定的缺點。 在結(jié)構(gòu)上無須附加永磁副勵磁機，只需要主發(fā)電機和交流勵磁機二機同軸組 成，比具有副勵磁機的三機同軸組成的發(fā)電機的軸向長度短，而性能上又與具 有永磁副勵磁機的三機同軸無刷同歩發(fā)電機的性能相當(dāng)。
如圖3所示，定子1中U、 V、 W、 N為主發(fā)電機三相主繞組，a5， b5， c5 為三相五次諧波繞組，主繞組和五次諧波繞組共下在主發(fā)電機的定子鐵芯中； Z,為三相全波整流器，E,E2為勵磁機的定子勵磁繞組；轉(zhuǎn)子2中，F(xiàn),F2為主發(fā) 電機的凸極轉(zhuǎn)子勵磁繞組，a、 b、 c為勵磁機轉(zhuǎn)子三相對稱繞組，Z2為三相全 波整流器，R為壓敏電阻；整臺發(fā)電機是由一臺凸極轉(zhuǎn)場式主發(fā)電機和一臺凸 極轉(zhuǎn)樞式交流勵磁機二機同軸組成的。這種五次諧波勵磁無刷同步發(fā)電機結(jié)構(gòu) 上是主發(fā)電機和交流勵磁機二機同軸結(jié)構(gòu)，但其電氣性能要優(yōu)于基波勵磁方式 的和三次諧波勵磁方式的二機同軸結(jié)構(gòu)的無刷同歩發(fā)電機的電氣性能，達到了 實用新型的目的。
權(quán)利要求1、一種五次諧波勵磁無刷同步發(fā)電機，其特征為發(fā)電機由主發(fā)電機和交流勵磁機二機同軸組成，交流勵磁機定子磁極繞組的直流勵磁源取自主發(fā)電機定子鐵芯中的三相五次諧波繞組經(jīng)整流器整流而成的直流電源；發(fā)電機定子60槽，極數(shù)4極，相數(shù)3相，主發(fā)電機轉(zhuǎn)子做成整體凸極式，定子與轉(zhuǎn)子間有均勻氣隙，極弧系數(shù)為0.71～0.73；發(fā)電機主繞組為不等匝的同心式雙層繞組，每個同心式的線圈組有5個線圈組成，線圈節(jié)距從大到小分別為14、12、10、8、6，而每個線圈的匝數(shù)從大到小其匝比分配為3∶3∶2∶1∶1，三相五次諧波繞組的節(jié)距為3，極數(shù)是主繞組極數(shù)的5倍，3相對稱結(jié)構(gòu)，3相單層繞組，五次諧波繞組中無基波含量，因而五次諧波繞組與主繞組正交。
專利摘要一種五次諧波勵磁無刷同步發(fā)電機，其特征為發(fā)電機由主發(fā)電機和交流勵磁機二機同軸組成，交流勵磁機定子磁極繞組的直流勵磁源取自主發(fā)電機定子鐵芯中的三相五次諧波繞組經(jīng)整流器整流而成的直流電源；發(fā)電機定子60槽，極數(shù)4極，相數(shù)3相，主發(fā)電機轉(zhuǎn)子做成整體凸極式。本實用新型克服了基波勵磁短路電流倍數(shù)小和有電磁干擾的缺陷，也克服了三次諧波勵磁并聯(lián)時中線電流對三次諧波磁場去磁大的缺陷。因此，五次諧波勵磁無刷同步發(fā)電機電氣性能具有比基波勵磁和三次諧波勵磁無刷同步發(fā)電機電氣性能更優(yōu)的特點。
文檔編號H02K19/38GK201414059SQ20092018519
公開日2010年2月24日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者林政安 申請人:泰豪科技股份有限公司