[发明专利]交直流单电枢绕组双发电机

说明书

技术领域

本发明属于电技术中的电机领域，具体地说是提出一种将直流发电机与转枢式交流发电机合并构成的一种具有单绕组共用构件的直流/交流双电源输出的发电机。

背景技术

在飞机、车辆、船舰等移动设施中，通常需要采用多种电源装置，以最有效地向众多不同要求的设备供电，因此需要采用多套发电机组；或者为降低设备成本、减轻设备重量和提高设备效率，也可采用一台发电机发电后通过电子变流器得到多种电源的供电体系，因此造成非常繁杂的电源系统，众多电源设备技术复杂，价格昂贵，需要寻求更经济可靠的多电源发电装置，以达到节能节材的要求，此外，电子设备的波形差、谐波量大、滤波器设计难度高，电子元器件耐受电压电流冲击能力弱，易损难修。

发明内容

本发明的目的是创造一种能同时实现将机械能转化为直流电能和交流电能的低价格、高可靠性的能量转换设备。而不仅仅是将二台发电机安装在同一电机体内。

本发明的发电机，由电枢绕组、磁场构成为基本结构件，配有换向器电刷(3)和换向器(4)对、滑环电刷(5)和滑环(6)对组成，能同时输出直流电和交流电，其特征为，机内有一个单电枢绕组(1)和统一磁场(2)；机外有励磁控制器(7)向统一磁场(2)输送四路励磁电流；且能有效克服交直流二种电枢反应的多电源发电装置。

众所周知，直流发电机电枢中每个绕组感应的是实际上是正弦交流电，如果在原来发直流电的基础上，再增加滑环和滑环电刷将交流电引出，就能成为既能发直流电，又能发交流电的装置，能节省包括整流器和变频器在内的许许多多电子设备和电工材料，本发明装置的总能源效率与电子系统相当，机组的性价比高；发电机比电子装置的波形好、谐波少，能提供高质量电能，也节约了滤波器的成本；发电机耐受电压电流冲击能力强于电子设备，且维修容易，维修成本也很低。

附图说明

图1、现有直流电机简要结构系统示意图。

图2、现有转枢式交流同步发电机简要结构系统示意图。

图3、直流发电机电枢反应影响换向的原因分析示意图。

图4、本发明的交直流单电枢绕组双发电机简要结构示意图。

图5、交直流单电枢绕组双发电机磁场结构示意图。

图6、交直流单电枢绕组双发电机外接线图。

图7、交直流单电枢绕组双发电机的励磁补偿控制系统图。

具体实施方式

本发明是将一台直流电动机和一台转枢式交流发电机组合在同一台电机内，并使之具有共用转子电枢绕组和共用定子磁场。由于在这两种看来完全不同的电机机种中，电枢及其磁路却非常地相似，而且这些共同的相似结构，占据着大部分电机成本。所以，如能将两者合二而一，就能产生突出的技术优势和经济效果。

图1为现有直流电机简要结构系统示意图。图中，(1)为电枢绕组，(3)为电刷，(4)为换向器，定子磁场分成二个部分，水平方向的N磁轭和S磁轭构成主磁场；垂直方向的上下二个磁轭有串接绕组构成的换向磁场，目的是消除直流电机的电枢反应，保证电机换向功能的实施。

在图1中，现有直流发电机的主磁极和绕组，与本发明的磁轭(21)和磁场绕组(211)相当，直流发电机的换向极和绕组，与本发明的磁轭(22)和磁场换向绕组(221)相当，但现有直流发电机的换向绕组用大截面导线绕制，直接串联在电枢主回路中，而本发明的(221)绕组也可以用大截面导线，直接串联在主回路中，但更可用小截面导线绕制，改由励磁控制器间接小电流的励磁驱动模式。现有的直流发电机转子上也有电枢绕组(1)和换向器(4)，换向器电刷(3)则固定在壳体上与换向器对应位置，这些结构均与本发明发电机中的部件相同。直流电流经过换向器(4)和换向器电刷(3)，从电枢绕组(1)向外输电，也与本发明的发电机相同。

图2为现有转枢式交流同步发电机简要结构系统示意图。图中，(1)为电枢绕组，(5)为滑环电刷，固定在壳体上，(6)为滑环，定子磁场也由水平方向的N极磁轭和S极磁轭构成，也可以称为主磁场，通过励磁调节，消除交流电机的电枢反应，保持发电机电压的稳定。