外置式混合励磁永磁同步发电机制造技术

本发明专利技术是一种外置式混合励磁永磁同步发电机，其涉及一种永磁同步发电机。外置式混合励磁永磁同步发电机包括转子部件、定子部件、励磁部件。励磁部件安装在定子部件的径向外侧，转子部件安装在定子部件的径向内侧。该发电机无电刷和滑环结构、构成电机电励磁磁路的零部件能用硅钢片做成叠片结构类型、发电机电励磁磁路中无附加气隙、电励磁磁路中磁阻小，能有效的降低电磁谐波在电励磁磁路中产生的涡流损耗和磁滞损耗，减少发电机发热，提高电机效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种外置式混合励磁永磁同步发电机，其涉及一种永磁同步发电机，特别是涉及一种励磁绕组和励磁铁芯采用外置式结构的混合励磁永磁同步发电机。
技术介绍
永磁同步发电机取消了励磁绕组、滑环和电刷结构，具有结构简单紧凑、可靠性高、机械摩擦损耗小、功率密度大、效率高等诸多优点。永磁同步发电机广泛应用于航空航天装置的主电发机、大型火电站的副励磁机、风力发电机、余热发电机、移动式电源、车用发电机等领域。永磁同步发电机通常采用钕铁硼永磁材料或者铁氧体永磁材料，永磁材料的温度系数较高，永磁同步发电机输出电压随着环境温度的变化而变化，导致输出电压偏离额定电压。永磁同步发电机无法像普通同步发电机那样通过调节励磁电流而调节输出电压和无功功率。采用电励磁和永磁励磁并存的混合励磁方式是永磁同步发电机的主要研究方向之一。目前普及应用的混合励磁永磁同步发电机的结构类型主要分为：组合转子混合励磁有刷同步发电机、组合转子混合励磁无刷同步发电机、爪极混合励磁同步发电机。组合转子混合励磁有刷同步发电机是一种有电刷结构类型，该电机转子由两段组成，一段是永磁段，另一段是电励磁段，永磁段采用表面式结构，或者采用内置式结构。电励磁段采用凸极式励磁结构，或者采用爪极式励磁结构。该电机转子的两个励磁磁路彼此独立，磁动势并联，产生的气隙磁场均为径向。该电机运行在额定转速时，气隙磁场完全由转子永磁体磁场提供，此时的励磁电流为零。当某些因素（例如环境温度、转速、负载等的变化）导致发电机输出电压低于额定电压时，提高励磁电流并使其产生的电励磁气隙磁场方向与转子永磁体磁场方向相同，电机气隙磁场的磁感应强度增加，使发电机的输出电压保持稳定。当发电机输出电压高于额定电压时，提高励磁电流并使其产生的电励磁气隙磁场方向与转子永磁体磁场方向相反，电机气隙磁场的磁感应强度降低，同样使发电机输出电压保持稳定。由于该电机结构存在电刷和滑环，使该电机丧失了永磁同步发电机应有的上述诸多优点。组合转子混合励磁无刷同步发电机是一种无电刷结构类型，该电机转子由三段组成，该电机转子中间是永磁段，转子两端各有一个凸极段，两个励磁绕组分别通过励磁支架固定在电机两端的端盖上。两个励磁支架分别与转子两端的凸极之间存在一个附加气隙，该附加气隙消耗电机电励磁磁动势，却不参与电机对外做功。该电机转子的两个励磁绕组产生的磁动势并联。为了防止两个励磁绕组产生的磁动势在定子铁芯和转子铁芯中串联，该电机转子的两个励磁绕组产生的磁场方向沿转子轴向相反，转子两端的转子凸极段的若干个凸极位置沿转子轴向一一对应。励磁支架是该电机电励磁磁路的一部分，励磁支架无法用硅钢片做成叠片结构类型，励磁支架材料是电磁纯铁，该电机在运行时励磁支架中的涡流损耗和磁滞损耗较大，导致组合转子混合励磁无刷同步发电机发热严重、电机效率降低。爪极混合励磁同步发电机也是一种有电刷结构类型，并且，爪极也无法用硅钢片做成叠片结构类型，爪极材料是电磁纯铁，该电机在运行时爪极中的涡流损耗和磁滞损耗较大，导致爪极混合励磁同步发电机发热严重、电机效率降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服混合励磁永磁同步发电机现有技术中有电刷和滑环、构成电机电励磁磁路的零部件无法用硅钢片做成叠片结构类型、电机电励磁磁路中有附加气隙的缺陷，提供一种无电刷和滑环、构成电机电励磁磁路的零部件能用硅钢片做成叠片结构类型、电机电励磁磁路中无附加气隙的、励磁绕组和励磁铁芯采用外置式结构的混合励磁永磁同步发电机。本专利技术的实施方案如下：本专利技术总的特征是外置式混合励磁永磁同步发电机包括转子部件、定子部件、励磁部件。励磁部件安装在定子部件的径向外侧，转子部件安装在定子部件的径向内侧。定子部件包括定子绕组、定子铁芯一、定子铁芯二、定子隔磁板、定子铁芯三、定子铁芯四。定子铁芯一由若干个定子铁芯一冲片叠压而成，定子铁芯一冲片材质是导磁材料，定子铁芯一呈圆环形，定子铁芯一径向内侧边缘均布若干个定子线槽，定子铁芯一径向外侧边缘均布若干个磁轭凸台一，磁轭凸台一径向外侧是平直的面。定子铁芯二由若干个定子铁芯二冲片叠压而成，定子铁芯二冲片材质是导磁材料，定子铁芯二呈圆环形，定子铁芯二径向内侧边缘均布若干个定子线槽。定子隔磁板材质是非导磁材料，定子隔磁板呈圆环形，定子隔磁板径向内侧边缘均布若干个定子线槽。定子铁芯三由若干个定子铁芯三冲片叠压而成，定子铁芯三冲片材质是导磁材料，定子铁芯三呈圆环形，定子铁芯三径向内侧边缘均布若干个定子线槽。定子铁芯四由若干个定子铁芯四冲片叠压而成，定子铁芯四冲片材质是导磁材料，定子铁芯四呈圆环形，定子铁芯四径向内侧边缘均布若干个定子线槽，定子铁芯四径向外侧边缘均布若干个磁轭凸台二，磁轭凸台二径向外侧是平直的面。定子部件装配时，定子铁芯一、定子铁芯二、定子隔磁板、定子铁芯三、定子铁芯四沿轴向依次排列。定子铁芯一、定子铁芯二、定子隔磁板、定子铁芯三、定子铁芯四径向内侧边缘的若干个定子线槽沿轴向对齐。定子绕组安装在定子铁芯一、定子铁芯二、定子隔磁板、定子铁芯三、定子铁芯四沿轴向对齐的若干个定子线槽中，定子铁芯一径向外侧边缘的若干个磁轭凸台一与定子铁芯四径向外侧边缘的若干个磁轭凸台二沿轴向对齐。励磁部件包括励磁铁芯、励磁绕组、定位箍部件。励磁绕组包括线圈骨架、励磁线圈，线圈骨架中间是骨架通孔，励磁线圈安装在线圈骨架上。励磁铁芯由若干个励磁铁芯冲片叠压而成，励磁铁芯冲片材质是导磁材料，励磁铁芯呈矩形，励磁铁芯一条边的两端各有一个定位槽，定位槽对面是励磁铁芯的磁路联接面，磁路联接面是平直的面。励磁部件装配时，每一个励磁铁芯安装在励磁绕组的线圈骨架的骨架通孔中，两个定位箍部件分别安装在励磁铁芯的定位槽中，两个定位箍部件把若干个励磁铁芯和励磁绕组联接在一起。励磁部件安装在定子部件上时，每一个励磁铁芯的磁路联接面的两端，分别安装在磁轭凸台一的径向外侧和磁轭凸台二的径向外侧。定位箍部件包括定位箍、锁定螺母，定位箍呈两端向外倾斜的U形，每一个定位箍两端各有一个螺旋方向相反的外螺纹，锁定螺母截面呈多棱柱形，每一个锁定螺母两端各有一个螺旋方向相反的内螺纹，定位箍部件装配时，每一个定位箍两端的外螺纹分别安装在两个锁定螺母一端的内螺纹中，若干个定位箍、锁定螺母的两端依次联接在一起，形成一个环形，按照顺时针或者逆时针相同的方向依次旋转每一个锁定螺母，能够使定位箍部件所形成的环的直径增大或者减小。适度调节定位箍部件所形成的环的直径，把励磁部件固定在定子部件的径向外侧。转子部件包括转轴、轴向磁轭、永磁体一、转子铁芯一、永磁体二、转子铁芯三、转子铁芯二。转轴呈圆柱形，转轴材料是导磁材料或非导磁材料。导磁材料的转轴需要与隔磁衬套配合使用。隔磁衬套呈圆筒形，材料是非导磁材料。永磁体一呈瓦片形，所有永磁体一的径向外表面的磁极极性相同。永磁体二呈瓦片形，所有永磁体二的径向外表面的磁极极性相同，并且，永磁体一与永磁体二的径向外表面的磁极极性互为异性磁极。转子铁芯一由若干个转子铁芯一冲片叠压而成，转子铁芯一冲片材质是导磁材料，转子铁芯一呈环形，转子铁芯一中间是轴孔，转子铁芯一径向内侧边缘均布若干个磁轭槽，磁轭槽中远离轴孔轴线的是磁轭槽底面，磁轭槽底面两侧是磁轭槽侧面，磁轭槽侧面是平直的面，转子铁芯一径向外侧边缘依次均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外置式混合励磁永磁同步发电机，其特征在于外置式混合励磁永磁同步发电机包括转子部件(1)、定子部件(2)、励磁部件(3)；励磁部件(3)安装在定子部件(2)的径向外侧，转子部件(1)安装在定子部件(2)的径向内侧；定子部件(2)包括定子绕组(4)、定子铁芯一(5)、定子铁芯二(6)、定子隔磁板(7)、定子铁芯三(8)、定子铁芯四(9)；定子铁芯一(5)由若干个定子铁芯一冲片(46)叠压而成，定子铁芯一冲片(46)材质是导磁材料，定子铁芯一(5)呈圆环形，定子铁芯一(5)径向内侧边缘均布若干个定子线槽(12)，定子铁芯一(5)径向外侧边缘均布若干个磁轭凸台一(10)，磁轭凸台一(10)径向外侧是平直的面；定子铁芯二(6)由若干个定子铁芯二冲片叠压而成，定子铁芯二冲片材质是导磁材料，定子铁芯二(6)呈圆环形，定子铁芯二(6)径向内侧边缘均布若干个定子线槽(12)；定子隔磁板(7)材质是非导磁材料，定子隔磁板(7)呈圆环形，定子隔磁板(7)径向内侧边缘均布若干个定子线槽(12)；定子铁芯三(8)由若干个定子铁芯三冲片叠压而成，定子铁芯三冲片材质是导磁材料，定子铁芯三(8)呈圆环形，定子铁芯三(8)径向内侧边缘均布若干个定子线槽(12)；定子铁芯四(9)由若干个定子铁芯四冲片叠压而成，定子铁芯四冲片材质是导磁材料，定子铁芯四(9)呈圆环形，定子铁芯四(9)径向内侧边缘均布若干个定子线槽(12)，定子铁芯四(9)径向外侧边缘均布若干个磁轭凸台二(11)，磁轭凸台二(11)径向外侧是平直的面；定子部件(2)装配时，定子铁芯一(5)、定子铁芯二(6)、定子隔磁板(7)、定子铁芯三(8)、定子铁芯四(9)沿轴向依次排列；定子铁芯一(5)、定子铁芯二(6)、定子隔磁板(7)、定子铁芯三(8)、定子铁芯四(9)径向内侧边缘的若干个定子线槽(12)沿轴向对齐；定子绕组(4)安装在定子铁芯一(5)、定子铁芯二(6)、定子隔磁板(7)、定子铁芯三(8)、定子铁芯四(9)沿轴向对齐的若干个定子线槽(12)中，定子铁芯一(5)径向外侧边缘的若干个磁轭凸台一(10)与定子铁芯四(9)径向外侧边缘的若干个磁轭凸台二(11)沿轴向对齐；励磁部件(3)包括励磁铁芯(13)、励磁绕组(14)、定位箍部件(15)；励磁绕组(14)包括线圈骨架(22)、励磁线圈(23)，线圈骨架(22)中间是骨架通孔(21)，励磁线圈(23)安装在线圈骨架(22)上；励磁铁芯(13)由若干个励磁铁芯冲片(18)叠压而成，励磁铁芯冲片(18)材质是导磁材料，励磁铁芯(13)呈矩形，励磁铁芯(13)一条边的两端各有一个定位槽(20)，定位槽(20)对面是励磁铁芯(13)的磁路联接面(19)，磁路联接面(19)是平直的面；励磁部件(3)装配时，每一个励磁铁芯(13)安装在励磁绕组(14)的线圈骨架(22)的骨架通孔(21)中，两个定位箍部件(15)分别安装在励磁铁芯(13)的定位槽(20)中，两个定位箍部件(15)把若干个励磁铁芯(13)和励磁绕组(14)联接在一起；励磁部件(3)安装在定子部件(2)上时，每一个励磁铁芯(13)的磁路联接面(19)的两端，分别安装在磁轭凸台一(10)的径向外侧和磁轭凸台二(11)的径向外侧；转子部件(1)包括转轴(24)、轴向磁轭(26)、永磁体一(27)、转子铁芯一(28)、永磁体二(29)、转子铁芯三(30)、转子铁芯二(31)；转轴(24)呈圆柱形，转轴(24)材料是导磁材料或非导磁材料；导磁材料的转轴(24)需要与隔磁衬套(25)配合使用；隔磁衬套(25)呈圆筒形，材料是非导磁材料；永磁体一(27)呈瓦片形，所有永磁体一(27)的径向外表面的磁极极性相同；永磁体二(29)呈瓦片形，所有永磁体二(29)的径向外表面的磁极极性相同，并且，永磁体一(27)与永磁体二(29)的径向外表面的磁极极性互为异性磁极；转子铁芯一(28)由若干个转子铁芯一冲片叠压而成，转子铁芯一冲片材质是导磁材料，转子铁芯一(28)呈环形，转子铁芯一(28)中间是轴孔(33)，转子铁芯一(28)径向内侧边缘均布若干个磁轭槽(34)，磁轭槽(34)中远离轴孔(33)轴线的是磁轭槽底面，磁轭槽底面两侧是磁轭槽侧面，磁轭槽侧面是平直的面，转子铁芯一(28)径向外侧边缘依次均布若干个转子凸极一(32)和转子磁极槽一(35)，每一个转子铁芯一(28)上的转子凸极一(32)的数量是转子磁极数的一半，转子磁极槽一(35)的数量是转子磁极数的一半；转子铁芯二(31)由若干个转子铁芯二冲片叠压而成，转子铁芯二冲片材质是导磁材料，转子铁芯二(31)呈环形，转子铁芯二(31)中间是轴孔(33)，转子铁芯二(31)径向内侧边缘均布若干个磁轭槽(34)，磁轭槽(34)中远离轴孔(33)轴线的是磁轭槽底面，磁...

【技术特征摘要】
1.一种外置式混合励磁永磁同步发电机，其特征在于外置式混合励磁永磁同步发电机包括转子部件(1)、定子部件(2)、励磁部件(3)；励磁部件(3)安装在定子部件(2)的径向外侧，转子部件(1)安装在定子部件(2)的径向内侧；定子部件(2)包括定子绕组(4)、定子铁芯一(5)、定子铁芯二(6)、定子隔磁板(7)、定子铁芯三(8)、定子铁芯四(9)；定子铁芯一(5)由若干个定子铁芯一冲片(46)叠压而成，定子铁芯一冲片(46)材质是导磁材料，定子铁芯一(5)呈圆环形，定子铁芯一(5)径向内侧边缘均布若干个定子线槽(12)，定子铁芯一(5)径向外侧边缘均布若干个磁轭凸台一(10)，磁轭凸台一(10)径向外侧是平直的面；定子铁芯二(6)由若干个定子铁芯二冲片叠压而成，定子铁芯二冲片材质是导磁材料，定子铁芯二(6)呈圆环形，定子铁芯二(6)径向内侧边缘均布若干个定子线槽(12)；定子隔磁板(7)材质是非导磁材料，定子隔磁板(7)呈圆环形，定子隔磁板(7)径向内侧边缘均布若干个定子线槽(12)；定子铁芯三(8)由若干个定子铁芯三冲片叠压而成，定子铁芯三冲片材质是导磁材料，定子铁芯三(8)呈圆环形，定子铁芯三(8)径向内侧边缘均布若干个定子线槽(12)；定子铁芯四(9)由若干个定子铁芯四冲片叠压而成，定子铁芯四冲片材质是导磁材料，定子铁芯四(9)呈圆环形，定子铁芯四(9)径向内侧边缘均布若干个定子线槽(12)，定子铁芯四(9)径向外侧边缘均布若干个磁轭凸台二(11)，磁轭凸台二(11)径向外侧是平直的面；定子部件(2)装配时，定子铁芯一(5)、定子铁芯二(6)、定子隔磁板(7)、定子铁芯三(8)、定子铁芯四(9)沿轴向依次排列；定子铁芯一(5)、定子铁芯二(6)、定子隔磁板(7)、定子铁芯三(8)、定子铁芯四(9)径向内侧边缘的若干个定子线槽(12)沿轴向对齐；定子绕组(4)安装在定子铁芯一(5)、定子铁芯二(6)、定子隔磁板(7)、定子铁芯三(8)、定子铁芯四(9)沿轴向对齐的若干个定子线槽(12)中，定子铁芯一(5)径向外侧边缘的若干个磁轭凸台一(10)与定子铁芯四(9)径向外侧边缘的若干个磁轭凸台二(11)沿轴向对齐；励磁部件(3)包括励磁铁芯(13)、励磁绕组(14)、定位箍部件(15)；励磁绕组(14)包括线圈骨架(22)、励磁线圈(23)，线圈骨架(22)中间是骨架通孔(21)，励磁线圈(23)安装在线圈骨架(22)上；励磁铁芯(13)由若干个励磁铁芯冲片(18)叠压而成，励磁铁芯冲片(18)材质是导磁材料，励磁铁芯(13)呈矩形，励磁铁芯(13)一条边的两端各有一个定位槽(20)，定位槽(20)对面是励磁铁芯(13)的磁路联接面(19)，磁路联接面(19)是平直的面；励磁部件(3)装配时，每一个励磁铁芯(13)安装在励磁绕组(14)的线圈骨架(22)的骨架通孔(21)中，两个定位箍部件(15)分别安装在励磁铁芯(13)的定位槽(20)中，两个定位箍部件(15)把若干个励磁铁芯(13)和励磁绕组(14)联接在一起；励磁部件(3)安装在定子部件(2)上时，每一个励磁铁芯(13)的磁路联接面(19)的两端，分别安装在磁轭凸台一(10)的径向外侧和磁轭凸台二(11)的径向外侧；转子部件(1)包括转轴(24)、轴向磁轭(26)、永磁体一(27)、转子铁芯一(28)、永磁体二(29)、转子铁芯三(30)、转子铁芯二(31)；转轴(24)呈圆柱形，转轴(24)材料是导磁材料或非导磁材料；导磁材料的转轴(24)需要与隔磁衬套(25)配合使用；隔磁衬套(25)呈圆筒形，材料是非导磁材料；永磁体一(27)呈瓦片形，所有永磁体一(27)的径向外表面的磁极极性相同；永磁体二(29)呈瓦片形，所有永磁体二(29)的径向外表面的磁极极性相同，并且，永磁体一(27)与永磁体二(29)的径向外表面的磁极极性互为异性磁极；转子铁芯一(28)由若干个转子铁芯一冲片叠压而成，转子铁芯一冲片材质是导磁材料，转子铁芯一(28)呈环形，转子铁芯一(28)中间是轴孔(33)，转子铁芯一(28)径向内侧边缘均布若干个磁轭槽(34)，磁轭槽(34)中远离轴孔(33)轴线的是磁轭槽底面，磁轭槽底面两侧是磁轭槽侧面，磁轭槽侧面是平直的面，转子铁芯一(28)径向外侧边缘依次均布若干个转子凸极一(32)和转子磁极槽一(35)，每一个转子铁芯一(28)上的转子凸极一(32)的数量是转子磁极数的一半，转子磁极槽一(35)的数量是转子磁极数的一半；转子铁芯二(31)由若干个转子铁芯二冲片叠压而成，转子铁芯二冲片材质是导磁材料，转子铁芯二(31)呈环形，转子铁芯二(31)中间是轴孔(33)，转子铁芯二(31)径向内侧边缘均布若干个磁轭槽(34)，磁轭槽(34)中远离轴孔(33)轴线的是磁轭槽底面，磁轭槽底面两侧是磁轭槽侧面，磁轭槽侧面是平直的面；转子铁芯三(30)由若干个转子铁芯三冲片叠压而成，转子铁芯三冲片材质是导磁材料，转子铁芯三(30)呈环形，转子铁芯三(30)中间是轴孔(33)，转子铁芯三(30)径向内侧边缘均布若干个磁轭槽(34)，磁轭槽(34)中远离轴孔(33)轴线的是磁轭槽底面，磁轭槽底面两侧是磁轭槽侧面，磁轭槽侧面是平直的面，转子铁芯三(30)径向外侧边缘依次均布若干个转子凸极二(37)和转子磁极槽二(36)，每一个转子铁芯三(30)上的转子凸极二(37)的数量是转子磁极数的一半，每一个转子铁芯三(30)上的转子磁极槽二(36)的数量是转子磁极数的一半；轴向磁轭(26)由若干个轴向磁轭冲片(38)叠压而成，轴向磁轭冲片(38)材质是导磁材料，轴向磁轭冲片(38)呈矩形，轴向磁轭冲片(38)宽度方向的两个对边是磁轭镶嵌面(39)，磁轭镶嵌面(39)是平直的面；转子部件(1)装配时，转子铁芯一(28)、转子铁芯二(31)、转子铁芯三(30)沿轴向依次排列；转子铁芯一(28)、转子铁芯二(31)、转子铁芯三(30)径向内侧边缘的若干个磁轭槽(34)沿轴向对齐，转子铁芯一(28)径向外侧边缘的若干个转子凸极一(32)与转子铁芯三(30)径向外侧边缘的若干个转子磁极槽二(36)沿轴向对齐，转子铁芯一(28)径向外侧边缘的若干个转子磁极槽一(35)与转子铁芯三(30)径向外侧边缘的若干个转子凸极二(37)沿轴向对齐；若干个轴向磁轭(26)分别安装在转子铁芯一(28)、转子铁芯二(31)、转子铁芯三(30)沿轴向对齐的若干个磁轭槽(34)中，并且，轴向磁轭冲片(38)的厚度方向与磁轭槽(34)的磁轭槽底面垂直，轴向磁轭冲片(38)的两个磁轭镶嵌面(39)分别与磁轭槽(34)的两个磁轭槽侧面紧密接触；隔磁衬套(25)安装在转子铁芯一(28)、转子铁芯二(31)、转子铁芯三(30)沿轴向对齐的轴孔(33)中，转子铁芯一(28)、转子铁芯二(31)、转子铁芯三(30)通过圆筒形的隔磁衬套(25)安装在转轴(24)上；转子铁芯一(28)的每一个转子磁极槽一(35)中粘贴有一个永磁体一(27)，并且，该永磁体一(27)的一部分沿轴向安装在转子铁芯二(31)的径向外表面；每一个永磁体一(27)构成一个转子主磁极，每一个永磁体一(27)磁化相邻的转子凸极一(32)，形成一个与该永磁体一(27)互为异性磁极的转子辅助磁极；转子铁芯三(30)的每一个转子磁极槽二(36)中粘贴有一个永磁体二(29)，并且，该永磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓东，
申请(专利权)人：大连碧蓝节能环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21