專利名稱：：一種單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種稀土永磁發(fā)電機(jī)，具體地說是一種單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)屬電機(jī)領(lǐng)域。技術(shù)背景現(xiàn)有的稀土永磁發(fā)電機(jī)是以稀土為永磁體作為發(fā)電機(jī)的磁源，代替電勵磁發(fā)電機(jī)的磁場線圈，可以制成無刷發(fā)電機(jī)，取消了滑環(huán)、電刷裝置及電力電容、電子元器件等。因此具有體積小、重量輕、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，是電機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展方向，但也存在著難從外部調(diào)節(jié)磁場，控制其輸出電壓和正弦性電壓波形的缺陷。目前稀土永磁發(fā)電機(jī)大多制成中頻或工頻兩種。中頻發(fā)電機(jī)因輸出頻率均在400Hz以上，不能直接使用，必須加上逆變器將頻率變?yōu)?0Hz，并將電壓控制在穩(wěn)定的范圍內(nèi)，才能使用，且一旦變頻器出現(xiàn)故障，發(fā)電機(jī)就不能使用。而工頻永磁發(fā)電機(jī)由于電壓穩(wěn)定性差，一般在±10%左右，波形正弦性畸變率大，一般在10%左右，限制了它的使用范圍。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，旨在提供一種體積小、重量輕、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠的單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)，該電機(jī)克服了永磁體很難從外部調(diào)節(jié)磁場控制電壓而造成的電壓穩(wěn)定性差、波形畸變率大的缺陷，且在逆變器發(fā)生故障時，能自動切換到控制系統(tǒng)的第一回路繼續(xù)供電，實現(xiàn)了多功能不間斷供電，供電更加可靠。為達(dá)到以上目的，本實用新型采取的技術(shù)方案是—種單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)，主要由殼體、定子、轉(zhuǎn)子、逆變器和控制系統(tǒng)組成；其中定子包括定子鐵芯和電樞繞組，定子鐵芯由定子沖片迭壓成斜槽，電樞繞組采用不等匝同心式繞組；轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸，圓筒形導(dǎo)磁軛，在磁軛外圓上分別固定N、S極配對的瓦片形磁鋼組成。所述的一種單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)，定子鐵芯有2436個嵌放電樞繞組的槽，采用斜槽結(jié)構(gòu)，斜度為11.2個槽距角(P=tan—1^，式中|3為槽距角，D為定子鐵芯內(nèi)徑，N為定子鐵芯槽數(shù)，1為定子鐵芯長度)，它能有效地消除磁場中的齒諧波。所述的一種單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)，電樞繞組采用不等匝同心式繞組，占總槽數(shù)的2/35/6，能夠有效地削弱磁場中的3、5、7次諧波。所述的一種單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)，永磁體即磁鋼的寬度和磁化長度及安裝方式也直接影響電樞反應(yīng)對磁鋼的去磁作用，它具有較強(qiáng)的抗去磁能力。故瓦片形磁鋼選用剩磁密度大，內(nèi)稟矯頑力強(qiáng)，工作溫度高的稀土釹鐵硼；每極可由1片或若干片拼成；每極磁鋼的同心角為110。130°的范圍內(nèi)，能使氣隙磁場更接近于正弦波。同心角的大小決定了發(fā)電機(jī)的極弧系數(shù)，它影響到氣隙磁場波形，電樞繞組的匝數(shù)及阻抗和磁鋼的用量；磁鋼的厚度，即磁化方向長度，影響了電樞反應(yīng)對磁鋼的去磁作用。因此，在不影響氣隙磁場正弦性的情況下，適應(yīng)增大磁鋼的橫截面積，能夠減少定子電樞繞組的阻抗壓降和電樞反應(yīng)的交、直軸電抗的去磁作用，提高了發(fā)電機(jī)的輸出電壓，減少了發(fā)電機(jī)從空載到滿載各點(diǎn)的電壓偏差，提高了輸出電壓精度。通過以上的設(shè)計，單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)的電壓偏差在士5X以內(nèi)，瞬態(tài)電壓偏差及電壓穩(wěn)定時間均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2820.3-1997的&級標(biāo)準(zhǔn)。磁鋼采用瓦片形無極靴的徑向安裝結(jié)構(gòu)，瓦片形磁鋼用螺釘鎖緊在導(dǎo)磁的轉(zhuǎn)子磁軛上，直接裸露在氣隙中，縮短了磁路長度，提高了磁通密度，減少了磁鋼的用量，降低了材料成本。同時散熱效果好，降低了溫度對磁鋼的去磁作用。所述的一種單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)加上變頻器，輸出正弦波電壓，穩(wěn)態(tài)電壓偏差控制在士1^以內(nèi)，達(dá)到了國家GB/T2820.3-1997標(biāo)準(zhǔn)的63級的各項性能要求。具體方法是將電樞繞組的輸出端^U3作為變頻器的輸入端，通過變頻器的交_直_交變換后，輸出50Hz正弦波穩(wěn)定電壓。變頻器是由主電路和控制電路組成主電路包括整流電路、逆變橋電路、驅(qū)動電路、采樣反饋電路等；控制電路是以微處理器為核心的逆變電路、驅(qū)動電路和保護(hù)電路等組成。為了預(yù)防一旦變頻器發(fā)生故障發(fā)電機(jī)不能供電的情況發(fā)生，其控制系統(tǒng)設(shè)計成由兩個回路組成在控制系統(tǒng)中加上了繼電器KA，并在繼電器回路中加了切換按鈕開關(guān)SB，其工作原理如圖3所示。電樞繞組W的公共端仏串接一個空氣斷路器&，斷路器的輸出端并聯(lián)兩條線，一條接繼電器KA的一個常閉觸頭ai，電樞繞組W的抽頭U2直接接到繼電器KA的另一個常閉觸頭a2，由電樞繞組UA、空氣斷路器Kp繼電器KA、常閉觸頭a^、用電器插座Q和C2并聯(lián)，組成發(fā)電機(jī)的直接輸出第一回路；由電樞繞組接變頻器BF的輸入端，輸出端分別接繼電器KA的兩個常開觸頭b^，繼電器KA輸出端接用電器插座Q和C2，繼電器KA的電源線圈D與按鈕開關(guān)SB串聯(lián)后與變頻器BF的輸出端并聯(lián)。由電樞繞組U^、空氣斷路器!^、變頻器BF、繼電器KA的常開觸頭及用電器插座CA組成了發(fā)電機(jī)的自控第二回路。當(dāng)發(fā)電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，按鈕開關(guān)SB斷開，即直接供電位置，繼電器KA的電源線圈D斷開，繼電器KA不動作，觸頭aia2常閉，b^常開，發(fā)電機(jī)第二回路不工作，第一回路處于工作狀態(tài)，發(fā)電機(jī)直接提供50Hz，穩(wěn)態(tài)電壓偏差《±5%的正弦波電源。當(dāng)按鈕開關(guān)SB閉合，即自控供電位置，繼電器KA的線圈D通電，繼電器KA動作，觸頭aia2斷開，閉合，發(fā)電機(jī)第一回路不工作，第二回路處于工作狀態(tài)，發(fā)電機(jī)自控提供50Hz，穩(wěn)態(tài)電壓偏差《±1%的正弦波電源。當(dāng)變頻器BF—旦發(fā)生故障，變頻器BF無電壓輸出，繼電器KA電源線圈D不通電，繼電器KA自動回到原始狀態(tài)，即aia2閉合，b^斷開，此時，發(fā)電機(jī)自動切換到第一回路供電。本實用新型一種單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)的兩種供電形式分別提供按國家標(biāo)準(zhǔn)GN/2820.3-1997中的G工級和G3級的標(biāo)準(zhǔn)電源，而且具有不間斷供電功能，克服了一般稀土永磁發(fā)電機(jī)電壓穩(wěn)定性差，正弦性波形畸變率大以及變頻器發(fā)生故障時，發(fā)電機(jī)電源不能使用的缺陷，擴(kuò)大了使用范圍和供電的可靠性功能，具有突出的實用價值。圖1為本實用新型的定子鐵芯剖視圖。圖2為本實用新型的轉(zhuǎn)子剖視圖。圖3為本實用新型的控制系統(tǒng)原理圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖對本實用新型的最佳實施方案和工作原理進(jìn)行詳細(xì)說明本實用新型一種單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)，主要由殼體、定子、轉(zhuǎn)子、逆變器和控制系統(tǒng)組成；其中定子包括定子鐵芯和電樞繞組，定子鐵芯由定子沖片迭壓成斜槽，電樞繞組采用不等匝同心式繞組；轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸4，圓筒形導(dǎo)磁軛3，在磁軛3外圓上分別固定N、S極配對的瓦片形磁鋼組成。所述的一種單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)，定子鐵芯有2436個嵌放電樞繞組的槽，采用斜槽結(jié)構(gòu)，斜度為11.2個槽距角(0二tan—1^，式中|3為槽距角，D為定子鐵芯內(nèi)徑，N為定子鐵芯槽數(shù)，1為定子鐵芯長度)，它能有效地消除磁場中的齒諧波。所述的一種單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)，電樞繞組采用不等匝同心式繞組，占總槽數(shù)的2/35/6，能夠有效地削弱磁場中的3、5、7次諧波。所述的一種單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)，瓦片形磁鋼選用剩磁密度大，內(nèi)稟矯頑力強(qiáng)，工作溫度高的稀土釹鐵硼；每極可由l片或若干片拼成；每極磁鋼的同心角為110°130°的范圍內(nèi)，磁鋼采用瓦片形無極靴的徑向安裝結(jié)構(gòu)，如圖2所示，磁軛3是圓筒形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)圓與轉(zhuǎn)軸4的外圓過盈配合壓入轉(zhuǎn)軸4上，磁軛3有若干個垂直軸線的螺紋孔，瓦片形磁鋼片2有垂直軸線與磁軛3相對應(yīng)的螺孔，其內(nèi)徑與磁軛3的外徑相同，通過螺釘1把同極性的磁鋼片2(N極)鎖緊在磁軛3的外圓上的一側(cè)，將另一種極性的磁鋼片2(S極)通過螺釘1鎖緊在磁軛3的水平線對稱的另一側(cè)外圓上，形成了上下對稱的N極和S極。通過以上設(shè)計，單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)的電壓偏差在±5%以內(nèi)，瞬態(tài)電壓偏差及電壓穩(wěn)定時間均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2820.3-1997的G工級標(biāo)準(zhǔn)。所述的一種單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)加上變頻器，輸出正弦波電壓，穩(wěn)態(tài)電壓偏差控制在士1^以內(nèi)，達(dá)到了國家GB/T2820.3-1997標(biāo)準(zhǔn)的63級的各項性能要求。具體方法是將電樞繞組的輸出端^U3作為變頻器的輸入端，通過變頻器的交_直_交變換后，輸出50Hz正弦波穩(wěn)定電壓。變頻器是由主電路和控制電路組成主電路包括整流電路、逆變橋電路、驅(qū)動電路、采樣反饋電路等；控制電路是以微處理器為核心的逆變電路、驅(qū)動電路和保護(hù)電路等組成。為了預(yù)防一旦變頻器發(fā)生故障發(fā)電機(jī)不能供電的情況發(fā)生，其控制系統(tǒng)設(shè)計成由兩個回路組成在控制系統(tǒng)中加上了繼電器KA，并在繼電器回路中加了切換按鈕開關(guān)SB，其工作原理如圖3所示。電樞繞組W的公共端仏串接一個空氣斷路器&，斷路器的輸出端并聯(lián)兩條線，一條接繼電器KA的一個常閉觸頭ai，電樞繞組W的抽頭U2直接接到繼電器KA的另一個常閉觸頭a2，由電樞繞組UA、空氣斷路器Kp繼電器KA、常閉觸頭a^、用電器插座Q和C2并聯(lián)，組成發(fā)電機(jī)的直接輸出第一回路；由電樞繞組接變頻器BF的輸入端，輸出端分別接繼電器KA的兩個常開觸頭b^，繼電器KA輸出端接用電器插座Q和C2，繼電器KA的電源線圈D與按鈕開關(guān)SB串聯(lián)后與變頻器BF的輸出端并聯(lián)。由電樞繞組U^、空氣斷路器!^、變頻器BF、繼電器KA的常開觸頭及用電器插座CA組成了發(fā)電機(jī)的自控第二回路。當(dāng)發(fā)電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，按鈕開關(guān)SB斷開，即直接供電位置，繼電器KA的電源線圈D斷開，繼電器KA不動作，觸頭aia2常閉，b^常開，發(fā)電機(jī)第二回路不工作，第一回路處于工作狀態(tài)，發(fā)電機(jī)直接提供50Hz，穩(wěn)態(tài)電壓偏差《±5%的正弦波電源。當(dāng)按鈕開關(guān)SB閉合，即自控供電位置，繼電器KA的線圈D通電，繼電器KA動作，觸頭aia2斷開，閉合，發(fā)電機(jī)第一回路不工作，第二回路處于工作狀態(tài)，發(fā)電機(jī)自控提供50Hz，穩(wěn)態(tài)電壓偏差《±1%的正弦波電源。當(dāng)變頻器BF—旦發(fā)生故障，變頻器BF無電壓輸出，繼電器KA電源線圈D不通電，繼電器KA自動回到原始狀態(tài)，即aia2閉合，b^斷開，此時，發(fā)電機(jī)自動切換到第一回路供電。本實用新型一種單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)的兩種供電形式分別提供按國家標(biāo)準(zhǔn)GN/2820.3-1997中的G工級和G3級的標(biāo)準(zhǔn)電源，而且具有不間斷供電功能。主要電氣性能如下表(以1.5kVA為例)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求一種單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)，主要由殼體、定子、轉(zhuǎn)子、逆變器和控制系統(tǒng)組成；其特征在于定子包括定子鐵芯和電樞繞組，定子鐵芯由定子沖片迭壓成斜槽，電樞繞組采用不等匝同心式繞組；轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸，圓筒形導(dǎo)磁軛，在磁軛外圓上分別固定N、S極配對的瓦片形磁鋼組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)，其特征在于定子鐵芯有2436個嵌放電樞繞組的槽，采用斜槽結(jié)構(gòu)，斜度為11.2個槽距角3=tan—1^，式中13為槽距角，D為定子鐵芯內(nèi)徑，N為定子鐵芯槽數(shù)，1為定子鐵芯長度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)，其特征在于電樞繞組采用不等匝同心式繞組，占總槽數(shù)的2/35/6。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)，其特征在于瓦片形磁鋼為剩磁密度大，內(nèi)稟矯頑力強(qiáng)，工作溫度高的稀土釹鐵硼；每極可由1片或若干片拼成，每極磁鋼的同心角為110°130°。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)，其特征在于控制系統(tǒng)是由兩個回路組成第一回路由電樞繞組仏仏，空氣斷路器、繼電器常閉觸頭組成，直接輸出50Hz正弦波電壓；第二回路由電樞繞組仏^、空氣斷路器、變頻器、繼電器常開觸頭、按鈕開關(guān)組成；通過變頻器交_直_交變換后，輸出50Hz高精度的正弦波電壓。專利摘要本實用新型涉及一種單相多功能稀土永磁發(fā)電機(jī)，主要由殼體、定子、轉(zhuǎn)子、逆變器和控制系統(tǒng)組成；定子包括定子鐵芯和電樞繞組，定子鐵芯由定子沖片迭壓成斜槽，電樞繞組采用不等匝同心式繞組；轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸，圓筒形導(dǎo)磁軛，在磁軛外圓上分別固定N、S極配對的瓦片形磁鋼組成；控制系統(tǒng)是由兩個回路組成。本實用新型不但具有體積小、重量輕、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠的特點(diǎn)，同時又克服了永磁體很難從外部調(diào)節(jié)磁場控制電壓而造成的電壓穩(wěn)定性差、波形畸變率大的缺陷，且在逆變器發(fā)生故障時，能自動切換到控制系統(tǒng)的第一回路繼續(xù)供電，實現(xiàn)了多功能不間斷供電，供電更加可靠，具有突出的實用價值。文檔編號H02P27/06GK201478973SQ20092013823公開日2010年5月19日申請日期2009年5月13日優(yōu)先權(quán)日2009年5月13日發(fā)明者卓本與申請人:卓本與