專利名稱：軸帶發(fā)電機(jī)與逆變器構(gòu)成的恒頻恒壓正弦波電源機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種恒頻恒壓正弦波電源機(jī)，尤其涉及一種軸帶發(fā)電機(jī)與逆變器構(gòu)成的恒頻恒壓正弦波電源機(jī)。
背景技術(shù)：
由于目前用于行進(jìn)中的軸帶發(fā)電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的變速箱系統(tǒng)轉(zhuǎn)速是變化的，要獲得恒頻恒壓的正弦波交流電源，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大。例如由變速箱輸出的變化轉(zhuǎn)速輸入一個(gè)可調(diào)速的電磁離合器，這個(gè)電磁離合器輸出恒定的轉(zhuǎn)速，由恒定的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)恒速的工頻同步發(fā)電機(jī)，發(fā)出恒頻恒壓的正弦波交流電，這種系統(tǒng)中間增加的調(diào)速離合器比發(fā)電機(jī)本體體積還要大，重量還要重，而工頻發(fā)電機(jī)本身體積也大，重量也重，因車輛空間所限、載重所限，同時(shí)效率也很低，一般低于70%，因此那種由電磁離合器恒速輸出驅(qū)動(dòng)工頻發(fā)電機(jī)發(fā)出恒頻恒壓電源很難推廣，實(shí)際上也應(yīng)用極少。如何改變這種現(xiàn)狀，以適應(yīng)車載發(fā)電機(jī)的恒頻恒壓正弦波供電結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，效率提高、體積大大縮小、重量大大減輕的要求，是本技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)發(fā)展方向。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種軸帶發(fā)電機(jī)與逆變器構(gòu)成的恒頻恒壓正弦波電源機(jī)，它能大大改進(jìn)電磁離合器調(diào)速和恒速發(fā)電機(jī)組成的恒頻恒壓正弦波電源供電系統(tǒng)存在的體積龐大、重量笨重、效率低的缺陷。本實(shí)用新型的目的是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明由動(dòng)力裝置、發(fā)電機(jī)、逆變器三部分構(gòu)成動(dòng)力裝置包括發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱，發(fā)動(dòng)機(jī)連接變速箱，變速箱有二個(gè)輸出端，一端提供車輛行進(jìn)動(dòng)力，另一端連接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，作為發(fā)電機(jī)的動(dòng)力，這部分采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，無(wú)須贅述；發(fā)電機(jī)是一種變速恒壓軸帶永磁發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)極數(shù)為20極，相數(shù)為6相，中頻，勵(lì)磁方式是永磁加電勵(lì)磁，無(wú)刷；發(fā)電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子，發(fā)電機(jī)定子鐵芯只有一個(gè)，其中嵌放6相電樞繞組，6相電樞繞組為雙星形接法，公共接點(diǎn)0為中性點(diǎn)，6個(gè)輸出標(biāo)記為 71，72，73，74，75，76，恒壓輸入逆變器中的整流電路；定子鐵芯外圓安置一個(gè)環(huán)形勵(lì)磁繞組，出線標(biāo)記79，710;發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子無(wú)繞組，有三個(gè)同軸聯(lián)接的鐵芯，從左到右排列，第一個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)嵌釹鐵硼永磁鐵，形成N，S極相間的20個(gè)永磁極，第二個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯是具有10個(gè)凸極的導(dǎo)磁體，第三個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯也是具有10個(gè)凸極的導(dǎo)磁體，但是第二個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯的10個(gè)凸極和第三個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯的10個(gè)凸極是錯(cuò)位安置的，由此組成20個(gè)凸極的導(dǎo)磁體，當(dāng)定子中的環(huán)形勵(lì)磁繞組中通有直流電時(shí)，產(chǎn)生直流軸向勵(lì)磁，使第二個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯10個(gè)凸極產(chǎn)生相同的極性，使第三個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯10個(gè)凸極產(chǎn)生與第二個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯10個(gè)凸極相反的同一極性， 因此形成N，S極相間的20個(gè)電勵(lì)磁極，實(shí)現(xiàn)20個(gè)永磁極勵(lì)磁加20個(gè)電勵(lì)極勵(lì)磁功能；發(fā)電機(jī)的定子鐵芯中還安置一個(gè)附加繞組，出線標(biāo)記77，78，此附加繞組電源經(jīng)整流后提供直流電供給環(huán)形勵(lì)繞組，直流勵(lì)磁電流的大小和方向由電壓調(diào)節(jié)器AVR控制，因此實(shí)現(xiàn)變速恒壓控制，AVR由相電壓以及頻率兩個(gè)參量輸入進(jìn)行增磁或弱磁，恒壓控制，輸出的恒定電壓400V輸入到逆變器中；額定轉(zhuǎn)速時(shí)，主要由永磁勵(lì)磁工作，電勵(lì)磁工作負(fù)擔(dān)很小，額定電壓輸出；高轉(zhuǎn)速時(shí)，電勵(lì)磁方向與永磁體勵(lì)磁相反，起弱磁作用，低轉(zhuǎn)速時(shí)，電勵(lì)磁方向與永磁體勵(lì)磁方向相同，起助磁作用，從而使電壓恒定輸出；加負(fù)載時(shí)電勵(lì)增加，起復(fù)勵(lì)作用， 減少負(fù)載時(shí)電勵(lì)磁減少，削弱復(fù)勵(lì)作用，從而使電壓恒定；逆變器是一種恒頻恒壓正弦波逆變器，主要由六相橋式整流器和四個(gè)晶體管IGBT 開關(guān)逆變電路，以及濾波電路和數(shù)字信號(hào)處理器DSP控制電路構(gòu)成，通過(guò)直流電壓采樣，可以對(duì)整流控制，通過(guò)交流輸出電壓和電流的采樣，可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油門控制，調(diào)節(jié)有功功率對(duì)發(fā)電機(jī)的輸入，同時(shí)控制IGBT的開通關(guān)斷時(shí)間和脈寬調(diào)制正弦波輸出穩(wěn)定正弦波電壓，由于本逆變器的輸入電壓基本為恒定，故與一般寬變壓輸入工作負(fù)擔(dān)減輕，性能提高，逆變器的成本降低，功率裕度降低，重量減?。槐景l(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、軸帶發(fā)電機(jī)采用20極6相中頻永磁加電勵(lì)磁無(wú)刷發(fā)電機(jī)， 實(shí)現(xiàn)變速但恒壓的輸入逆變器中，使得電機(jī)體積小，重量輕，比4極工頻無(wú)刷發(fā)電機(jī)減輕重量70%;2、可以實(shí)現(xiàn)雙向勵(lì)磁，即增磁或弱磁工作，控制簡(jiǎn)化，運(yùn)行可靠；3、逆變器6相恒壓電源輸入，工作穩(wěn)定、性能優(yōu)良、濾波電容小，正弦波脈寬調(diào)制輸出正弦波交流電源電磁兼容性好；4、效率高，達(dá)到90%以上。

圖1是本實(shí)用新型的工作原理圖。圖2是本實(shí)用新型定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯布置位置示意圖。在圖中，1、動(dòng)力裝置2、發(fā)電機(jī)3、逆變器4、變速箱5、發(fā)動(dòng)機(jī)6、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子7、發(fā)電機(jī)定子8、車輛動(dòng)力軸9、整流器10、逆變電路11、濾波電路12、控制電路 13、永磁鐵 14、空氣段 15、轉(zhuǎn)軸 16、定子鐵芯 17、轉(zhuǎn)子鐵芯 18、轉(zhuǎn)子鐵芯 19、 轉(zhuǎn)子鐵芯20、隔磁塊。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型由動(dòng)力裝置1、發(fā)電機(jī)2、逆變器3三部分構(gòu)成；動(dòng)力裝置1包括發(fā)動(dòng)機(jī)5和變速箱4，發(fā)動(dòng)機(jī)連接變速箱，變速箱有二個(gè)輸出端，一端提供車輛 8的行進(jìn)動(dòng)力，另一端連接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子6，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，作為發(fā)電機(jī)的動(dòng)力；發(fā)電機(jī)包括定子7和轉(zhuǎn)子6，發(fā)電機(jī)定子鐵芯只有一個(gè)，其中嵌放6相電樞繞組，輸出標(biāo)記為71， 72，73 ；74，75，76為雙星形接法，0為中性點(diǎn)，71，72，73，74，75，76的輸出接入逆變器中的整流器9 ；定子鐵芯外圓安置一個(gè)環(huán)形勵(lì)磁繞組，出線標(biāo)記79，710 ；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子6無(wú)繞組，有三個(gè)同軸聯(lián)接的鐵芯，從左到右排列，第一個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯17內(nèi)嵌釹鐵硼永磁鐵，形成N，S極相間的20個(gè)永磁極，第二個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯18是具有10個(gè)凸極的導(dǎo)磁體，第三個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯19同第二個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯一樣，具有10個(gè)凸極的導(dǎo)磁體，但是第二個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯的10個(gè)凸極和第三個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯的10個(gè)凸極是錯(cuò)位安置的，形成20個(gè)凸極的導(dǎo)磁體，當(dāng)定子中的環(huán)形勵(lì)磁繞組中通有直流電時(shí)，產(chǎn)生直流軸向勵(lì)磁，它由定子中的附加繞組77，78經(jīng)整流后提供直流勵(lì)磁源，給勵(lì)磁繞組79，710，該勵(lì)磁電流由電壓調(diào)節(jié)器AVR控制，AVR由相電壓以及頻率兩個(gè)參
4量輸入進(jìn)行增磁或弱磁、恒壓控制，輸出的恒定電壓400V輸入到逆變器中，定子環(huán)形繞組中的直流大小及方向可以控制，因此很容易實(shí)現(xiàn)變速恒壓控制，額定轉(zhuǎn)速時(shí)，主要由永磁勵(lì)磁工作，電勵(lì)磁工作負(fù)擔(dān)很小；高轉(zhuǎn)速時(shí)，電勵(lì)磁方向與永磁體勵(lì)磁相反，起弱磁作用；低轉(zhuǎn)速時(shí)，電勵(lì)磁方向與永磁體勵(lì)磁方向相同，起助磁作用，從而使電壓恒定；加負(fù)載時(shí)電勵(lì)磁增加，起復(fù)勵(lì)作用；減負(fù)載時(shí)電勵(lì)磁減少，削弱復(fù)勵(lì)作用，從而使電壓恒定；由于發(fā)電機(jī)采用中頻6相20極結(jié)構(gòu)，勵(lì)磁方式又是永磁加電勵(lì)磁，無(wú)刷，使得發(fā)電機(jī)體積減小，重量減輕，僅為工頻無(wú)刷發(fā)電機(jī)的30%，并且容易實(shí)現(xiàn)變速條件下的恒壓輸出，當(dāng)轉(zhuǎn)速在2000 3300rpm變化時(shí)，頻率為367 550Hz，能穩(wěn)定輸出6相400V交流電壓；為了更清楚起見，圖2詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明定子鐵芯16和轉(zhuǎn)子6上的鐵芯布置位置發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子6由轉(zhuǎn)子鐵芯17、轉(zhuǎn)子鐵芯18、轉(zhuǎn)子鐵芯19組成，在轉(zhuǎn)軸15上從左到右布置，轉(zhuǎn)子鐵芯17中嵌有釹鐵硼永磁鐵13，形成N，S相間的20永磁極，轉(zhuǎn)子鐵芯18有10個(gè)凸極導(dǎo)磁體，轉(zhuǎn)子鐵芯19也有10個(gè)凸極導(dǎo)磁體，但是轉(zhuǎn)子鐵芯18的10個(gè)凸極和轉(zhuǎn)子鐵芯 19的10個(gè)凸極是錯(cuò)位的，形成20個(gè)凸極導(dǎo)磁體，這20個(gè)凸極形成N，S相間的電勵(lì)磁極是由定子上的環(huán)形勵(lì)磁繞組79、710中的直流軸向勵(lì)磁，轉(zhuǎn)子鐵芯17與轉(zhuǎn)子鐵芯18中間有隔磁塊20，轉(zhuǎn)子鐵芯18與轉(zhuǎn)子鐵芯19之間留有空氣段14，定子鐵芯長(zhǎng)度與轉(zhuǎn)子鐵芯總長(zhǎng)度相等，定子鐵芯16只有一個(gè)，槽內(nèi)布置6相電樞繞組，6相電樞繞組雙星形接法，公共接點(diǎn) 0為中性點(diǎn)，6個(gè)輸出端標(biāo)記為71，72，73，74，75，76，定子鐵芯槽中還安置一個(gè)附加繞組，出線標(biāo)記為77，78，在定子鐵芯外圓對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子鐵芯18與19之間軸向空氣段14處，布置環(huán)形勵(lì)磁繞組，出線標(biāo)記為79、710 ；逆變器3主要由六相橋式整流器9和四個(gè)晶體管開關(guān)的逆變電路10，以及濾波電路11和數(shù)字信號(hào)處理器DSP的控制電路12構(gòu)成，通過(guò)直流電壓采樣，可以對(duì)整流控制，通過(guò)交流輸出電壓和電流的采樣，可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油門控制，調(diào)節(jié)有功功率對(duì)發(fā)電機(jī)的輸入，同時(shí)控制IGBT的開通關(guān)斷時(shí)間和脈寬調(diào)制控制正弦波輸出電壓穩(wěn)定。本實(shí)施例具有發(fā)明內(nèi)容中所述的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到了發(fā)明的目的。
權(quán)利要求1. 一種軸帶發(fā)電機(jī)與逆變器構(gòu)成的恒頻恒壓正弦波電源機(jī)，它由動(dòng)力裝置、發(fā)電機(jī)、 逆變器三部分構(gòu)成；動(dòng)力裝置包括發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱，發(fā)動(dòng)機(jī)連接變速箱，變速箱有二個(gè)輸出端，一端提供車輛的行進(jìn)動(dòng)力，另一端連接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，作為發(fā)電機(jī)的動(dòng)力；發(fā)電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子，其特征是發(fā)電機(jī)定子鐵芯只有一個(gè)，其中嵌放6相電樞繞組，6相電樞繞組為雙星形接法，恒壓輸入逆變器中的整流電路；定子鐵芯外圓安置一個(gè)環(huán)形繞組；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子無(wú)繞組，有三個(gè)同軸聯(lián)接的鐵芯，第一個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)嵌永磁鐵，形成20 個(gè)極，二個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯是具有10個(gè)凸極的導(dǎo)磁體，均為N極，第三個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯同第二個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯一樣，具有10個(gè)凸極的導(dǎo)磁體，均為S極，第二個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯的10個(gè)凸極和第三個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯的10個(gè)凸極是錯(cuò)位的，形成20個(gè)極，這20個(gè)磁極是由定子上的環(huán)形繞組中直流軸向勵(lì)磁的，它由定子中的附加繞組經(jīng)整流后提供直流勵(lì)磁源，給勵(lì)磁繞組，該勵(lì)磁電流由電壓調(diào)節(jié)器AVR控制，AVR由相電壓以及頻率兩個(gè)參量輸入進(jìn)行增磁或弱磁、恒壓控制，輸出的恒定電壓400V輸入到逆變器中，控制定子環(huán)形繞組中的直流大小及方向，實(shí)現(xiàn)變速恒壓，發(fā)電機(jī)采用中頻6相20極結(jié)構(gòu)，勵(lì)磁方式是永磁加電勵(lì)磁，發(fā)電機(jī)是一種變速恒壓軸帶無(wú)刷發(fā)電機(jī)；逆變器由六相橋式整流器、四個(gè)晶體管IGBT開關(guān)的逆變電路、濾波電路、數(shù)字信號(hào)處理器DSP的控制電路構(gòu)成，通過(guò)直流電壓采樣，對(duì)整流控制，通過(guò)交流輸出電壓和電流的采樣，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油門控制，調(diào)節(jié)有功功率對(duì)發(fā)電機(jī)的輸入，同時(shí)控制IGBT的開通關(guān)斷時(shí)間和脈寬調(diào)制控制正弦波輸出穩(wěn)定電壓。
專利摘要一種軸帶發(fā)電機(jī)與逆變器構(gòu)成的恒頻恒壓正弦波電源機(jī)，由動(dòng)力裝置、發(fā)電機(jī)、逆變器三部分構(gòu)成；其特征是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上有20極的永磁勵(lì)磁和電勵(lì)磁，轉(zhuǎn)子上無(wú)繞組；定子槽中安置雙星形六相繞組，定子鐵芯外圓設(shè)有環(huán)形勵(lì)磁繞組，勵(lì)磁由電壓調(diào)節(jié)器AVR控制，AVR由相電壓以及頻率兩個(gè)參量輸入進(jìn)行增磁或弱磁、恒壓控制，發(fā)電機(jī)是一種變速恒壓軸帶無(wú)刷發(fā)電機(jī)；逆變器由六相橋式整流器和4個(gè)晶體管IGBT開關(guān)逆變電路、濾波電路、DSP控制電路構(gòu)成，電源機(jī)輸出的是恒頻恒壓正弦波電源。優(yōu)點(diǎn)是1、體積小，重量輕；2、控制簡(jiǎn)化、運(yùn)行可靠；3、工作穩(wěn)定、性能優(yōu)良、濾波電容小，電磁兼容性好；4、效率高。
文檔編號(hào)H02K7/18GK202094756SQ20102020283
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
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