專利名稱:圓環(huán)低中高頻交流發(fā)電機(jī)的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于低中高頻交流發(fā)電機(jī)，特別是圓環(huán)型低中高頻交流發(fā)電機(jī)的發(fā)明，該電機(jī)是用多個(gè)兩側(cè)鑲有凸起三角齒的圓環(huán)鐵心，在每個(gè)鐵心上按螺旋式繞線構(gòu)成它的定子，用框架和螺桿把它們連接在一起，用一個(gè)轉(zhuǎn)軸連接多個(gè)長(zhǎng)方型電磁鐵轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)子的兩端單極安裝在圓環(huán)定子之間。
有一種公知的低頻交流發(fā)電機(jī)，它的工作原理是電磁鐵的異名磁極同時(shí)切割定子繞組產(chǎn)生交流電。
另一種公知的中高頻感應(yīng)子式交流發(fā)電機(jī)，它的工作原理基于轉(zhuǎn)子(也稱感應(yīng)子)表面齒槽的存在而使氣隙磁導(dǎo)率發(fā)生周期性變化，它的勵(lì)磁繞組是安裝在定子上，使得這種發(fā)電機(jī)利用率低。
本發(fā)明目的在于改變這兩種發(fā)電機(jī)的工作原理減少鐵損過(guò)大耗能高和磁場(chǎng)能量不能充分利用的因素，應(yīng)用同一單極切割的發(fā)電原理方法產(chǎn)生低中高頻交流電，降低交流發(fā)電機(jī)的造價(jià)成本。
該發(fā)電機(jī)的工作原理是這樣實(shí)現(xiàn)的如工作原理電路與磁路圖一，圓環(huán)中的實(shí)線表示電磁體單極的N極，該單極運(yùn)動(dòng)方向是順時(shí)針，環(huán)中的橫虛線和箭頭表示被磁極切割的繞組產(chǎn)生的磁力線方向，豎向箭頭表示電流方向，三角齒上的NS極是磁極切割所形成的磁極，在兩個(gè)圓環(huán)定子之間兩側(cè)是用單極切割的方法，圓環(huán)定子上有多個(gè)螺旋繞組構(gòu)成，被單極切割的每個(gè)螺旋繞組兩端分別產(chǎn)生N極S極(用右手螺旋定則判斷)，對(duì)它相鄰另一個(gè)未被單極切割螺旋繞組激磁，使這個(gè)相鄰的繞組受到它的磁力線切割產(chǎn)生與被切割的繞組方向相反的交流電，這樣每一個(gè)單極切割可使兩個(gè)螺旋繞組同時(shí)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流，并且電流方向相反，由于多個(gè)單極的切割和多個(gè)螺旋繞組，每當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周時(shí)就可以產(chǎn)生變化頻率高的交流電。減少其繞組個(gè)數(shù)和轉(zhuǎn)子個(gè)數(shù)可產(chǎn)生低頻交流電。
圓環(huán)定子是用鑄造的硅鋼或沖剪的硅鋼片兩側(cè)都鑲有凸起三角齒1，在凸起三角齒之間每一個(gè)長(zhǎng)方格內(nèi)按順時(shí)針?lè)较蚵菪嚼@組，每一格內(nèi)的繞組同另一格內(nèi)繞組首和首相連接，尾和尾相連接如圖所示。
如果定子環(huán)是8個(gè)螺旋繞組，轉(zhuǎn)子的單極與其相對(duì)應(yīng)是4個(gè)。如圖所示。
增大該機(jī)頻率時(shí)可用16個(gè)繞組與其相對(duì)應(yīng)的是8個(gè)單極相對(duì)應(yīng)的方法，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速需繼續(xù)增大頻率時(shí)，應(yīng)增大定子環(huán)的直徑，并依此方法遞增繞組個(gè)數(shù)和轉(zhuǎn)子個(gè)數(shù)。
降低頻率以此方法遞減，如果增大單極功率可增多定子環(huán)和磁極個(gè)數(shù)。圖二、圓環(huán)定子鐵心。
實(shí)施例圖三、一個(gè)轉(zhuǎn)軸安裝兩個(gè)轉(zhuǎn)子，每個(gè)轉(zhuǎn)子每端四個(gè)單極，通過(guò)電刷1經(jīng)集電環(huán)輸入直流電和3電磁鐵心上螺旋勵(lì)磁繞組接通，接線方法按箭頭所示的電流方向接通集電環(huán)兩端十一極輸入直流電，在兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間6的位置安裝中間圓環(huán)定子，另一轉(zhuǎn)子電磁鐵7和3相同，它的勵(lì)磁電流是通過(guò)導(dǎo)線沿轉(zhuǎn)軸引入前端集電環(huán)輸入的直流電，在電磁鐵轉(zhuǎn)子兩端長(zhǎng)齒分別形成NS極，這樣中間圓環(huán)定子螺旋繞組兩側(cè)是受同名單極的磁極相對(duì)應(yīng)切割，使中間圓環(huán)定子每個(gè)螺旋繞組電流是沿同一方向運(yùn)動(dòng)，如圖四所示，磁極運(yùn)動(dòng)方向向里，電流方向如箭頭所示。
實(shí)施例圖五、低中高頻交流發(fā)電機(jī)示意圖，把圖三所示的轉(zhuǎn)子裝在三個(gè)圓環(huán)定子之間，電刷架(同步發(fā)電機(jī)的電刷架)固定在電機(jī)框架1的位置，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組2，轉(zhuǎn)子主磁極單極3，中間圓環(huán)定子4。
勵(lì)磁系統(tǒng)該發(fā)電機(jī)可利用它的輸出端引線通過(guò)整流器經(jīng)電刷和集電環(huán)對(duì)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組勵(lì)磁，也可以通過(guò)直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，勵(lì)磁電流的大小可參照現(xiàn)有同步交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁參數(shù)。
對(duì)轉(zhuǎn)子體積定子體積的確定可參照現(xiàn)有同步發(fā)電機(jī)計(jì)算方式設(shè)計(jì)，參閱《電機(jī)工程手冊(cè)》第四卷第19篇，一九八二年版機(jī)械工業(yè)出版社出版。
圓環(huán)鐵心直徑、內(nèi)徑、厚度的確定在確定該機(jī)圓環(huán)鐵心總體積的前提下，設(shè)計(jì)順序應(yīng)當(dāng)如下參閱附圖二。
1、確定圓環(huán)外圓半徑R。
2、根據(jù)圓環(huán)外圓直徑確定內(nèi)徑D與外徑L，L必須與轉(zhuǎn)子主磁極直徑相等，設(shè)計(jì)時(shí)要相互對(duì)應(yīng)考慮。
3、內(nèi)徑與外徑長(zhǎng)L和內(nèi)圓直徑D的比值一般應(yīng)接近1∶1λ＝ (L)/(D) ＝1∶14、該機(jī)圓環(huán)鐵心總體積V比圓環(huán)面積S余下的數(shù)值為圓環(huán)鐵心的厚度h。
計(jì)算式如下S＝π(R2-r2)式中S-圓環(huán)面積;R-圓環(huán)半徑;r-圓環(huán)內(nèi)圓直徑。
圓環(huán)鐵心的總體積V比圓環(huán)面積S。余下數(shù)值為鐵心的總厚度h＝ (V)/(S) 。
如果是由兩個(gè)圓環(huán)組成的發(fā)電機(jī)，那么每片圓環(huán)的厚度應(yīng)是h＝ (V)/(S×2) 。
如果是由三個(gè)圓環(huán)組成，中間定子片的厚度比邊緣兩個(gè)定子厚度大一倍。
例如兩個(gè)邊緣定子片的厚度分別為1Cm，中間這個(gè)定子片的厚度就是2Cm，
定子尺寸的確定它可以根據(jù)功率增大的需要來(lái)增大它的直徑，直徑與環(huán)的厚度比，一般應(yīng)確定在20∶1，同時(shí)可用增多定子環(huán)的個(gè)數(shù)和轉(zhuǎn)子個(gè)數(shù)來(lái)增大其輸出功率，三角齒的厚度應(yīng)稍高于線圈厚度，轉(zhuǎn)子尺寸的確定轉(zhuǎn)子主磁極與定子環(huán)直徑相同，磁極的體積可按現(xiàn)有磁路計(jì)算方式來(lái)確定。磁極寬度和螺旋繞組寬度相同，參閱附圖一。
如果是由三個(gè)圓環(huán)定子構(gòu)成的電機(jī)先裝入中間的圓環(huán)定子，然后安裝它兩側(cè)的轉(zhuǎn)子。圓環(huán)定子的三角齒和轉(zhuǎn)子磁極構(gòu)成氣隙的極距。
該發(fā)電機(jī)與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)相比有如下優(yōu)點(diǎn)一、散熱性好、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;二、由于單極切割鐵心渦流小;三、磁場(chǎng)能可以得到充分利用轉(zhuǎn)化為電能，其根據(jù)是當(dāng)未被單極直接切割的另一相鄰繞組可以感生電流，這不僅使定子中的磁場(chǎng)能得到充分利用而且也輸導(dǎo)了渦流，可以提高電機(jī)的利用率。由于鐵損甚微和散熱性好，是能用整塊硅鋼取代硅鋼片，成本可以得到下降。
四、該發(fā)電機(jī)可應(yīng)用于大中小功率交流電源，特別是普遍應(yīng)用的三項(xiàng)交流電源方面，目前大功率火力發(fā)電應(yīng)用的同步發(fā)電機(jī)，對(duì)它的冷卻技術(shù)復(fù)雜，對(duì)轉(zhuǎn)子的內(nèi)冷更為復(fù)雜，附助冷卻設(shè)備昂貴，站地面積大、每天在火力發(fā)電柴油發(fā)電的冷卻和發(fā)電機(jī)無(wú)功發(fā)熱所耗能源數(shù)字巨大，這種新型發(fā)電機(jī)用圓環(huán)代替了傳統(tǒng)的桷型定子，特別是由單極切割能產(chǎn)生交流電，因此可以使發(fā)電機(jī)無(wú)功耗能大幅度下降。
五、傳統(tǒng)的中高頻交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組和輸出繞組一般都繞制在定子上，轉(zhuǎn)子無(wú)繞組、耗能高，本原理發(fā)明消除了這一傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可提高電機(jī)效率，對(duì)冶煉金屬，高能物理所應(yīng)用的電子加速器、超導(dǎo)材料的制造等方面起到積極作用。
設(shè)計(jì)程序一 1確定轉(zhuǎn)速 2電壓 3電流 4估算效率二 1圓環(huán)鐵心硅鋼選定 2圓環(huán)鐵心體積 3個(gè)數(shù)四 1轉(zhuǎn)子鐵心體積 2直徑 3長(zhǎng)度 4線圈匝數(shù)三 1圓環(huán)鐵心外徑 2內(nèi)徑 3面積 4厚度五 1定子線圈體積 2繞線在圓環(huán)定子平面的厚度 3三角齒厚六 1軸 2定子框
權(quán)利要求
1.低中高頻交流發(fā)電機(jī)，特別是圓環(huán)型低中高頻交流發(fā)電機(jī)，該電機(jī)是用多個(gè)兩側(cè)有凸起三角齒的圓環(huán)鐵心上按螺旋式繞線構(gòu)成它的定子，用螺桿和框架把它們聯(lián)在一起。A、用一個(gè)轉(zhuǎn)軸連接多個(gè)轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)子兩端上裝有長(zhǎng)方型電磁鐵構(gòu)成它的轉(zhuǎn)子，在兩個(gè)圓環(huán)定子之間用單極切割的方法。B、電磁鐵的單極是分別切割在它兩側(cè)圓環(huán)定子繞組。C、每個(gè)定子環(huán)上的螺旋繞組個(gè)數(shù)是轉(zhuǎn)子上磁極個(gè)數(shù)的一倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述電機(jī)，其特征是在圓環(huán)鐵心上增多螺旋繞組個(gè)數(shù)和按比例遞增電磁鐵個(gè)數(shù)的方法，可以制成中高頻交流電機(jī)。減少它們相對(duì)個(gè)數(shù)可制成低頻交流發(fā)電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1、2所述的電機(jī)，用多個(gè)定子環(huán)，和多個(gè)帶有磁極的轉(zhuǎn)子可制成大功率電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1、2、3所述的電機(jī)，其特征是中間圓環(huán)定子兩側(cè)是同名磁極相對(duì)應(yīng)。
專利摘要
圓環(huán)低中高頻交流發(fā)電機(jī)是用多個(gè)圓環(huán)鐵心在每個(gè)鐵心上按螺旋式繞線構(gòu)成它的定子，用框架和螺桿把它們聯(lián)接起來(lái)，用一個(gè)轉(zhuǎn)軸接連多個(gè)電磁鐵轉(zhuǎn)子，在兩個(gè)圓環(huán)定子之間用單極切割的方法，圓環(huán)定子上有多個(gè)螺旋繞組構(gòu)成，被切割的每個(gè)螺旋繞組兩端分別產(chǎn)生NS極，對(duì)它相鄰另一未被切割的繞組激磁產(chǎn)生方向相反的電流，這樣每一個(gè)單極切割可使兩個(gè)螺旋繞組同時(shí)產(chǎn)生方向相反的交流電，每當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周時(shí)就可產(chǎn)生頻率高的交流電。減少磁極個(gè)數(shù)可產(chǎn)生低頻交流電。
文檔編號(hào)H02K16/00GK87104898SQ87104898
公開日1988年1月20日 申請(qǐng)日期1987年7月12日
發(fā)明者王煥生 申請(qǐng)人:王煥生導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan