[发明专利]一种电励磁同步电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种交流同步电机，特别是涉及一种电励磁同步电机。

背景技术

根据励磁电流的供给方式不同，电励磁同步电机目前有四种类型：

(1)：由直流发电机提供励磁电流的同步电机。此系统原理如图1。调节励磁机励磁电阻13可改变直流励磁机12的端电压，亦就是改变同步发电机11的励磁电压和励磁电流。

直流发电机供给励磁电流的同步电机由于其并励励磁机在低电压运行时性能不稳定，并且端电压调节不够灵敏，虽然改为他励式能克服这个缺点，但需要一个直流电源供给他励励磁机励磁电流，因此这种励磁方式结构就比较复杂。

(2)：由静止半导体提供励磁的同步电机。由于直流发电机制造困难，所以现在100MW以上的汽轮发电机普遍采用交流励磁机配合半导体整流装置获得直流电流供给同步发电机作励磁电流的方式，图2是此种系统的原理图。交流主励磁机22是普通的三相同步发电机，但为了整流后的励磁电流的纹波尽量小些，要求整流前的交流电有较高的频率。现在常用的交流主励磁机22的频率为100Hz，交流副励磁机23是一种特殊结构的永磁发电机，其频率为400Hz或500Hz，其输出的三相交流电经可控半导体整流装置24供给交流主励磁机22励磁电流，进而改变同步发电机21的励磁电压和励磁电流。

静止半导体励磁的同步发电机输出的达几千安的励磁电流通过电刷滑环才输入到同步电机的励磁绕组。大的电流通过电刷滑环必然会引起严重的发热现象或高温对零件结构造成不可逆转的损坏。所以当电机长时间运行时积累的热量可能会烧毁电机内部零件。

另外，上述两种电机都存在电刷和滑环，而电刷是由石墨制成的，当转子旋转时，滑环会随之旋转。这样它就与固定在定子上的电刷发生相对运动，造成电刷的磨损，以至于需要经常性地更换电刷。

当电刷与滑环相对运动时可能会由于发生摩擦而产生电火花和拉弧，这也是不安全的。另外，电机长时间运行时电刷和滑环可能会接触不良，造成电流无法传至转子上的励磁绕组。

(3)：由旋转半导体提供励磁的同步电机。其原理图如图3：三相同步电机38的转动体31，包括三相同步电机励磁绕组32、交流主励磁机的电枢(为旋转电枢式)34以及装在轴上与转轴一起旋转的转动的整流装置33。图中标号35是交流主励磁机的励磁绕组。特殊结构的交流副励磁机36经可控的静止的整流装置37向交流主励磁机提供励磁电流。这种同步电机的励磁电流直接在旋转体上获得，不再需要电刷和滑环。

旋转半导体励磁的同步电机虽然取消了电刷和滑环，但它仍需要交流主、副励磁机提供励磁电流。交流主励磁机、交流副励磁机以及三相同步电机各称为一级，即整个图3有三级。这样一个“三级”模式结构就比较复杂了。而且励磁机本身需要励磁，当主电机运行于电动态时，励磁机由主电机驱动，励磁机产生的是阻力矩，能量转换环节多，故效率低。另外，励磁调节慢、灭磁慢对迅速消除主电机内部故障不利，并且有剩磁。

(4)：电励磁无刷同步电机。该电机包括机壳、电枢铁心、电枢绕组、转轴、N、S极磁极。其特点是：电枢铁心下的磁极为瓦片形，所有N极磁极向一边扩展后向上(或向下)拉伸再向同一边扩展并连接在一同材料的圆环上，形成一个整体。所有S极磁极向一边扩展后向下(或向上)拉伸再向同一边扩展并连接在一同材料的圆环上，也形成一个整体。两个圆环之间放置一环形磁桥固定在机壳上，直流励磁绕组置于环形磁桥中，磁极外圆周有笼型全阻尼绕组。

该电励磁无刷同步电机虽然取消了电刷滑环，但其所增加的笼型全阻尼绕组对于“无刷”来说没有意义，该笼型全阻尼绕组只是产生启动转矩。

综上所述，现有技术中的电机或者因为存在电刷和滑环，使得可靠性降低，或者虽然取消了电刷和滑环，但仍需要励磁机提供励磁电流，使整个系统结构就比较复杂。

发明内容

本发明的初衷在于提出一种可靠性高、控制性能好、结构简单的新型电励磁同步电机。

本发明采取的技术方案是：

一种电励磁同步电机，包含定子和转子、电枢绕组和电励磁绕组，以及前端盖和后端盖，所述电励磁同步电机还包含用于嵌置电励磁绕组的环形导磁桥，该环形导磁桥固定于所述后端盖上。

所述转子包含转轴和设置于转轴上的交错装配的外扩延伸永磁体和内缩延伸永磁体。

所述内缩延伸永磁体具有内延伸端和内磁极，所述外扩延伸永磁体具有外延伸端和外磁极，该内延伸端和该外延伸端形成一收容空间。

所述收容空间收容所述环形导磁桥。