[发明专利]一种无刷交流发电机及发电技术

说明书

本发明提供了一种无刷交流发电发电机，其结构简单，电机的可靠性和可维护性好，无需碳刷滑环或旋转整流，克服了现有交流发电机可靠性低、结构复杂、成本高、转速受限等缺点，发电单元包括定子和转子，定子和转子之间有留有气隙，转子包括至少两个转子凸极，定子包括定子铁心和励磁支架，励磁支架与定子铁心固定连接，励磁支架上布置有励磁绕组，励磁支架构成磁通通路使得励磁支架的两端分别形成N极和S极，定子铁心上布置有定子槽，定子槽内设有电枢绕组，在定子铁心上对应相邻的两个转子凸极之间设有两组电枢绕组，且两组电枢绕组反向串联连接，此外本发明还提供了采用该无刷交流发电发电机进行发电的技术。

技术领域

本发明涉及发电技术领域，具体为一种无刷交流发电机及发电技术。

背景技术

目前主流的交流发电机，一般采用转子励磁方式，即励磁磁场产生于转子，外部动力设备带动转子转动，从而带动励磁磁场转动，切割布于定子的电枢绕组，来发出交流电。对于电励磁交流发电机，其通过滑环电刷或旋转整流模块，将直流电通入转子励磁绕组以产生励磁磁场，此种技术由于励磁绕组在转子上，所以必须通过碳刷滑环或旋转整流将直流电通入转子，结构复杂，成本高，也由于碳刷或整流模块的损坏，导致可靠性不高；另外，励磁绕组在转动部件转子上，需经过复杂工艺处理，可靠性不高，转子速度也受到限制。

对于永磁交流发电机，由于励磁磁场无法调节，无法实现对输出电压的调节；另外永磁体有失磁风险，且永磁体置于转子上，考虑到永磁体高速下可靠性的，设计的转子结构复杂且成本很高。

也有将励磁和电枢绕组布置于定子上的发电机，如双凸极的开关磁阻发电机，然而其对极对数有严格要求，漏磁严重，另外电枢绕组必须采用集中式绕组，波形很差，效率低。另外一种将励磁和电枢绕组布置于定子上的感应子交流发电机，励磁绕组为环状安放在两端定子之间，制造和维修均困难，特别对于大功率电机，大型的环状励磁绕组制造难度和成本均较高，而且非交变磁通，波形差和电压有效值低。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种无刷交流发电发电机，其结构简单，电机的可靠性和可维护性好，无需碳刷滑环或旋转整流，克服了现有交流发电机可靠性低、结构复杂、成本高、转速受限等缺点，此外本发明还提供了采用该无刷交流发电发电机进行发电的技术。

其技术方案是这样的：一种无刷交流发电机，包括至少一个发电单元，所述发电单元包括定子和转子，所述转子通过驱动机构驱动且能够相对于所述定子转动，所述定子和所述转子之间有留有气隙，其特征在于：所述转子包括至少两个转子凸极，所述定子包括定子铁心和励磁支架，所述励磁支架与所述定子铁心固定连接，所述励磁支架上布置有励磁绕组，所述励磁支架构成磁通通路使得励磁支架的两端分别形成N极和S极，所述定子铁心上布置有定子槽，所述定子槽内设有电枢绕组，在所述定子铁心上对应相邻的两个转子凸极之间设有两组所述电枢绕组，且两组所述电枢绕组反向串联连接。

进一步的，两组所述电枢绕组反向串联连接具体设置方式如下：相连的两个转子凸极分别为第一凸极和第二凸极，所述第一凸极与第二凸极之间设有第一电枢绕组和第二电枢绕组，第一电枢绕组的第一组边对应第一凸极设置、第二组边对应设置在所述第一凸极与第二凸极之间，第二电枢绕组的第一组边对应第二凸极设置、第二组边对应设置在所述第一凸极与第二凸极之间，第一电枢绕组的第二组边与第二电枢绕组的第一组边串联连接使得所述第一电枢绕组与所述第二电枢绕组反向串联。

进一步的，所述转子设置在所述定子内侧，所述定子铁心分别与所述励磁支架的两端相连接，使得两端的所述定子铁心分别形成N极和S极，所述转子的两端分别对应所述定子铁心设有所述转子凸极，所述定子铁心与所述转子凸极之间留有所述气隙。

进一步的，所述定子铁心和所述励磁支架设置在所述转子内侧，所述定子铁心分别设置在所述励磁支架的两端，使得两端的所述定子铁心分别形成N极和S极，所述转子内侧分别对应所述定子铁心设有所述转子凸极，所述定子铁心与所述转子凸极之间留有所述气隙。