[发明专利]采用附加电机的同步电机无刷励磁装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种采用附加电机的同步电机无刷励磁装置。

背景技术：

永磁同步电机由于其转速高、体积小、结构简单、运行可靠等优点，在各个领域都得到了广泛应用，但是由于稀土永磁体的高矫顽力，使得永磁发电机的功率因数难以调节，可控性差，只有在额定转速下才能达到最高功率因数。相比之下，激磁式电机通过励磁电流建立可以灵活控制和调节励磁磁场，进而可以实现在较宽的转速范围内调节电机的功率因数，减少无功，而且成本较低。目前的有刷励磁电机最大的优点是电机与励磁系统界限明显，相对独立，直观明了，而且转子励磁电流、励磁电压容易取得，数值准确，检修方便。但是由于电刷的存在，增加了接触电阻，随着励磁电流的增大，电刷和滑环常常因接触不良导致发热，严重时会产生环火而烧坏刷架和滑环，并且电刷的质量也直接影响到运行稳定性，因而故障率较高。另外电刷在磨损时产生的碳粉给环境卫生造成一定的影响，而且容易污染轴承座，降低其绝缘，给安全运行带来隐患。由于电刷存在磨损，运行人员要经常检查、更换电刷。同时，电刷在工作过程中经常引起较强的高频电磁干扰，恶化电机系统的电磁环境，给驱动系统带来严重的电磁干扰。

公开号为CN2309013Y的同步发电机无刷励磁装置，与同步发电机同轴装有直流励磁机，直流励磁机有两个定子，且两个定子的磁极错开布置，每个定子的磁极个数与发电机转子的磁极个数相同，每个定子的各磁极线圈分别串联，并分别通以大小相同相位相差90°的交流电来实现无刷励磁。但是该装置为了实现起励、强励、灭磁和测量的功能，仍然需要滑环和电刷，并没有实现真正意义的无刷励磁。

公开号为CN86100740A的晶体管开关自动励磁装置，采用大功率晶体管开关电源，通过测量电压控制晶体管开关导通比的方式调节励磁电流。这种自动励磁调节器只是利用开关技术关注励磁磁场的建立与调节，并没有实现无刷。

公开号CN85202556U的圆环旋转励磁发电机，其励磁机采用“旋转电枢”和“单极切割”两种发电工作原理。它是在同步电机的前轴承内端装置改励磁机，在原动机的拖动下以圆环为电枢旋转切割精致的电磁铁定子主极的单极，在圆环电枢绕组产生感应电流，经整流器回输励磁发电机定子励磁。该系统虽然实现了无刷励磁，但是其励磁电流并不可控，无法实现功率因数可调。

发明内容：

本发明的目的是提供一种采用附加电机的同步电机无刷励磁装置，采用附加电机取代有刷励磁系统的电刷和滑环装置的无刷励磁系统，该系统同时配备整流器，与现有的传统同步电机励磁系统兼容，更换方便；使得电机既具有永磁同步电机效率高的优点，又具有磁通可调的特点。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

采用附加电机的同步电机无刷励磁装置，其组成包括：同步电机转轴，所述的同步电机转轴上连接整流器，所述的整流器连接附加电机，所述的附加电机包括附加电机定子励磁绕组和附加电机三相绕组。

有益效果：

1.本发明采用附加电机可以取代励磁系统的集电环和电刷，实现了无刷励磁，结构简单，全速范围内功率因数可调；

2、附加电机三相绕组作转子，励磁绕组作定子；

3、同步电机既可以作发电运行，也可作电动运行；

4、在电机转子上加处理电路，整流器。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是本发明的系统原理图。

具体实施方式：

实施例1：

采用附加电机的同步电机无刷励磁装置，其组成包括：同步电机转轴1，所述的同步电机转轴连接同步电机励磁绕组6，所述的同步电机励磁绕组连接整流器2，所述的整流器位于所述的同步电机转轴上，所述的整流器连接附加电机3，所述的附加电机包括附加电机定子励磁绕组4和附加电机三相绕组5。

如图1所示，附加电机转子和同步电机转子同轴相连，整流器固定在电机转子上，随两个电机同步旋转。如果同步电机作发电运行，附加电机和同步电机转动过程中，给附加电机励磁绕组(Lfa)通直流电(If)，附加电机三相绕组(LA、LB、LC)就会感应出三相交流电，整流器将其转换为直流电，通给同步电机励磁绕组，在同步电机全速范围内，通过调整If，进而改变整流器的输出电压达到调整同步电机励磁电流的目的，最终实现调节同步电机的功率因数。电路中R是一个可调电阻，根据同步电机励磁绕组的个体差异(如工艺导致的不一致性)，调整R的大小以得到最佳励磁电流，最终实现最佳功率因数。