專利名稱：大功率諧波勵磁發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及發(fā)電機，具體為一種大功率諧波勵磁發(fā)電機。
背景技術(shù)：
諧波勵磁發(fā)電機以其良好的相復(fù)勵功能做為自勵恒壓電源廣泛應(yīng)用于電站、移動 電源、軍用冷藏車等領(lǐng)域，但多以小型功率等級為主。目前，礦用領(lǐng)域的130t、154t、170t等 大型電傳動自卸車用諧波勵磁發(fā)電機主要依賴進口 ?，F(xiàn)有的諧波勵磁發(fā)電機主繞組包括兩 套繞組，兩套繞組采用雙層波繞組并且分別呈星形連接，這兩套繞組發(fā)出的電壓大小相等， 相位差3(T電角度，具有相同大小的電流，即六相雙星移30。電角度?，F(xiàn)有的諧波勵磁發(fā) 電機的兩套主繞組的合成節(jié)距和第一節(jié)距都為整距，即合成節(jié)距和第一節(jié)距分別為2 t和 t (t為以槽數(shù)計算的極距)。三次諧波繞組為等匝單層波繞組，其節(jié)距為主繞組的l/3，這 種諧波勵磁發(fā)電機發(fā)出的電壓波形畸變率較大，尤其是三次諧波繞組，波形畸變率可高達 39% (試驗數(shù)據(jù))，不利于整流控制，同時影響電機效率。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型為了解決現(xiàn)有諧波勵磁發(fā)電機的三次諧波繞組以及主繞組的電壓波 形畸變率較高的問題，提供一種大功率諧波勵磁發(fā)電機。 本實用新型是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的大功率諧波勵磁發(fā)電機，包括定子、嵌于 定子槽內(nèi)的主繞組和三次諧波繞組，定子槽數(shù)96，極數(shù)8，主繞組為雙層波繞組，三次諧波 繞組為不等匝的單層同心式繞組，即在三次諧波繞組的每一極對下的8個槽內(nèi)(三次諧波 磁場極數(shù)為基波的3倍，則三次諧波磁場極距t 3 = 96/8X3 = 4)，第三槽和第七槽內(nèi)導(dǎo)體 根數(shù)為零，第一槽和第五槽內(nèi)嵌有單層同心線圈，第二槽和第四槽內(nèi)嵌有與第一槽和第五 槽內(nèi)的單層同心線圈串聯(lián)的單層同心線圈，第六槽和第八槽內(nèi)嵌有與第一槽和第五槽內(nèi)的 單層同心線圈串聯(lián)的單層同心線圈，第二槽和第四槽內(nèi)的單層同心線圈與第六槽和第八槽 內(nèi)的單層同心線圈的匝數(shù)相同，第一槽和第五槽內(nèi)的單層同心線圈的匝數(shù)與第二槽和第四 槽、第六槽和第八槽內(nèi)的單層同心線圈的匝數(shù)比為1 : 0.707(V^/2)并進行四舍五入取 整(即四舍五入取整數(shù))。 進一步地，為了降低主繞組的輸出電壓波形畸變率，主繞組的第一節(jié)距為10槽 (即短節(jié)距5/6 t )，合成節(jié)距為整距。主繞組為兩套雙星形繞組，這兩套繞組相差30。電角 度，這種主繞組結(jié)構(gòu)對于帶整流負(fù)載的同步發(fā)電機有突出優(yōu)點。 本實用新型所述的大功率諧波勵磁發(fā)電機的三次諧波繞組設(shè)計為特殊的單層同 心式繞組，具有不等匝設(shè)計，其導(dǎo)體數(shù)按正弦規(guī)律排列，即在繞組中心線處，導(dǎo)體根數(shù)為零， 距離繞組中心線90。電角度處，導(dǎo)體根數(shù)最大。其優(yōu)點是電壓品質(zhì)較好，具有較小的波形畸 變率，三次諧波繞組波形畸變率可降低到15% (試驗數(shù)據(jù))。主繞組采用短距波繞組較整 距波繞組，可降低波形畸變率4.8% (試驗數(shù)據(jù))。本實用新型所述的大功率諧波勵磁發(fā)電 機適用于礦用電傳動自卸車上，做為自卸車的主電源。該電機也可做為發(fā)電機應(yīng)用于鐵路、電站、工礦等其它領(lǐng)域。
圖1為本實用新型所述的大功率諧波勵磁發(fā)電機的主繞組接線原理圖； 圖2為本實用新型所述的大功率諧波勵磁發(fā)電機的三次諧波繞組接線原理具體實施方式大功率諧波勵磁發(fā)電機，包括定子、嵌于定子槽內(nèi)的主繞組和三次諧波繞組，定子 槽數(shù)96，極數(shù)8，主繞組為雙層波繞組，三次諧波繞組為不等匝的單層同心式繞組，即在三 次諧波繞組的每一極對下的8個槽內(nèi)(三次諧波磁場極數(shù)為基波的3倍，則三次諧波磁場 極距t 3 = 96/8 X 3 = 4槽，極對為8槽)，第三槽和第七槽內(nèi)導(dǎo)體根數(shù)為零，第一槽和第五 槽內(nèi)嵌有單層同心線圈，第二槽和第四槽內(nèi)嵌有與第一槽和第五槽內(nèi)的單層同心線圈串聯(lián) 的單層同心線圈，第六槽和第八槽內(nèi)嵌有與第一槽和第五槽內(nèi)的單層同心線圈串聯(lián)的單層 同心線圈，第二槽和第四槽內(nèi)的單層同心線圈與第六槽和第八槽內(nèi)的單層同心線圈的匝數(shù) 相同，并且第一槽和第五槽內(nèi)的單層同心線圈的匝數(shù)與第二槽和第四槽、第六槽和第八槽 內(nèi)的單層同心線圈的匝數(shù)比為l : 0.707(V^/2)并進行四舍五入取整(即四舍五入取整 數(shù))。主繞組的第一節(jié)距為10槽(即短節(jié)距)，合成節(jié)距為整距。 具體實施時，與現(xiàn)有產(chǎn)品一樣，該大功率諧波勵磁發(fā)電機的主繞組包括兩套繞組， 兩套繞組相位差30°電角度，兩套繞組采用波繞組并且分別呈星形連接，這兩套繞組發(fā)出 的電壓大小相等，具有相同大小的電流(即兩套繞組的匝數(shù)、導(dǎo)線等相同)。其區(qū)別在于該 大功率諧波勵磁發(fā)電機的兩套主繞組的第一節(jié)距為10槽(即短節(jié)距)，合成節(jié)距為整距，而 現(xiàn)有產(chǎn)品的第一節(jié)距和合成節(jié)距都為整距。 結(jié)合附圖進一步描述如下定子槽數(shù)96，極數(shù)8，三相繞組，主繞組為雙層波繞組， 分別輸出1U、 IV、 1W、 1N和2U、2V、2W、2N兩套獨立的繞組，這兩套繞組具有大小相等的電壓， 但相位相差30。電角度，繞組節(jié)距為10，短距結(jié)構(gòu)，可削弱5、7次諧波。主繞組接線原理圖 見圖1。 以U相為例，具體接線如下 1U:將N極下的線圈(線圈編號以上層邊為準(zhǔn))11、35、59、83、10、34、58、82連接 起來，與S極下的線圈:94、70、46、22、95、71、47、23串聯(lián)起來成為一相。 2U:將N極下的線圈(線圈編號以上層邊為準(zhǔn))81、9、33、57、80、8、32、56、連接起 來，與S極下的線圈:68、44、20、92、69、45、21、93串聯(lián)起來成為一相。 三次諧波繞組，設(shè)計為不等匝的單層同心式繞組。如圖2諧波繞組接線原理圖所 示三次諧波磁場極數(shù)為基波的3倍，則三次諧波磁場極距t 3 = 4。本具體實施方式
中， 2 9槽為一個極對下的一個線圈組，同心式線圈外圈(前述的第一槽和第五槽內(nèi)的單層同 心式線圈)匝數(shù)與內(nèi)圈(即前述的第二槽和第四槽、第六槽和第八槽內(nèi)的單層同心線圈) 匝數(shù)比為l : 0. 707并進行四舍五入取整，從圖2看，即2 6線圈與3 5線圈、7 9線 圈的匝數(shù)比為l : 0. 707并進行四舍五入取整。本具體實施方式
中，2 6線圈(即前述的 第一槽和第五槽內(nèi)的單層同心式線圈)繞四匝，3 5線圈(即前述的第二槽和第四槽內(nèi) 的單層同心線圈)和7 9線圈(即前述的第六槽和第八槽內(nèi)的單層同心線圈)的匝數(shù)為4X0. 707 = 2. 828，四舍五入齊整后為三匝，3號槽和8號槽內(nèi)沒有導(dǎo)體。三次諧波繞組每
一極對下的線圈相互串聯(lián)形成一個線圈組，十二個線圈組(十二個極對)都按此規(guī)律排列、
連接。根據(jù)勵磁電壓、電流的需要，三次諧波繞組的十二個線圈組可連接成不同數(shù)量的并聯(lián)支路，本具體實施方式
中，三次諧波繞組形成了四個并聯(lián)支路，即將十二個線圈組每三個串
聯(lián)再相互并聯(lián)。
權(quán)利要求一種大功率諧波勵磁發(fā)電機，包括定子、嵌于定子槽內(nèi)的主繞組和三次諧波繞組，定子槽數(shù)96，極數(shù)8，主繞組為雙層波繞組，其特征為三次諧波繞組為不等匝的單層同心式繞組，即在三次諧波繞組的每一極對下的8個槽內(nèi)，第三槽和第七槽內(nèi)導(dǎo)體根數(shù)為零，第一槽和第五槽內(nèi)嵌有單層同心線圈，第二槽和第四槽內(nèi)嵌有與第一槽和第五槽內(nèi)的單層同心線圈串聯(lián)的單層同心線圈，第六槽和第八槽內(nèi)嵌有與第一槽和第五槽內(nèi)的單層同心線圈串聯(lián)的單層同心線圈，第二槽和第四槽內(nèi)的單層同心線圈與第六槽和第八槽內(nèi)的單層同心線圈的匝數(shù)相同，第一槽和第五槽內(nèi)的單層同心線圈的匝數(shù)與第二槽和第四槽、第六槽和第八槽內(nèi)的單層同心線圈的匝數(shù)比為1∶0.707并進行四舍五入取整。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率諧波勵磁發(fā)電機，其特征為主繞組的第一節(jié)距為10 槽，合成節(jié)距為整距。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大功率諧波勵磁發(fā)電機，其特征為第一槽和第五槽內(nèi) 的單層同心線圈的匝數(shù)為四匝，第二槽和第四槽、第六槽和第八槽內(nèi)的單層同心線圈的匝 數(shù)為三匝。
專利摘要本實用新型涉及發(fā)電機，具體為一種大功率諧波勵磁發(fā)電機。解決現(xiàn)有諧波勵磁發(fā)電機的三次諧波繞組以及主繞組的電壓波形畸變率較高的問題。包括定子、嵌于定子槽內(nèi)的主繞組和三次諧波繞組，主繞組為雙層波繞組，三次諧波繞組為不等匝的單層同心式繞組，即在三次諧波繞組的每一極對下的8個槽內(nèi)，第三槽和第七槽內(nèi)導(dǎo)體根數(shù)為零，第一槽和第五槽內(nèi)的單層同心線圈的匝數(shù)與第二槽和第四槽、第六槽和第八槽內(nèi)的單層同心線圈的匝數(shù)比為1∶0.707并進行四舍五入取整。主繞組采用短距繞組。本實用新型三次諧波繞組波形畸變率可降低到15％。主繞組可降低波形畸變率4.8％。其適用于礦用電傳動自卸車上，也可做為發(fā)電機應(yīng)用于鐵路、電站、工礦等其它領(lǐng)域。
文檔編號H02K3/12GK201509109SQ20092021737
公開日2010年6月16日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者張廣興, 李彩霞, 秦轉(zhuǎn)麗, 雷平振 申請人:永濟新時速電機電器有限責(zé)任公司