[发明专利]一种变压器式交流发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电机，特别是涉及一种变压器式交流发电机。

背景技术

1832年法国科学家A·H·皮克希发明了世界上第一台交流发电机。180余年来发电的基本原理和发电机的基本结构没有实质性的变革，其发电原理为：导体切割磁力线而产生感应电动势。这样的发电机结构的缺点是：发电绕组必须置于紧围转子磁体的狭小的定子槽内，槽外两端部相互叠置，散热困难，而且由于相互叠置，绝缘性不能保证。传统的交流发电机只能发出数十仟伏的电势，为了提高散热效率，增大输出功率，大型汽轮发电机往往不得不采用复杂的氢冷或水冷技术；为了满足输电线路所需要的数百、上千千伏的高压，又必须在其输出端串接升压变压器，因此增加了设备投资，占地面积和空、负载损耗，降低了可靠性，其输出电势波形为含有高次槽谐波，近似正弦而非精确的正弦波形。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供一种结构简单、体积小、成本低、重量轻、降低空负载损耗、提高单位重量输出功率，且可以直接发出满足输电线路所需要的高电压，散热良好、绝缘性有保证，而且结构标准模块化，方便生产、运输、安装、检修和维护的变压器式交流发电机。

本发明的一种变压器式交流发电机，包括绕轴旋转的转子磁体组件和环设在所述转子磁体组件外的定子磁体组件，所述定子磁体组件包括至少两个定子磁体，所有所述定子磁体均匀地环设在所述转子磁体组件外，所述转子磁体组件包括至少两个同轴设置的转子磁体，所述转子磁体为永磁体，所述转子磁体的N极与S极位置均与所述定子磁体的磁极位置对应形成闭合磁回路，所述定子磁体外部缠绕有输出绕组。

本发明的一种变压器式交流发电机还可以是：

所述各定子磁体为D型磁体，所述定子磁体为由硅钢带卷制成的矩形框，所述矩形框一侧开设有开口，所述转子磁体组件外部位于所述开口内，所述转子磁体由上至下沿所述转子磁体组件延伸，所述定子磁体开口处的磁极与所述转子磁体相对应。

所述定子磁体为C型磁体，所述定子磁体为由硅钢带卷制而成，所述转子磁体分别延伸设置于所述转子磁体组件的顶部和底部，所述定子磁体上下磁极分别与转子磁体的N极和S极对应。

所述定子磁体组件包括至少三个定子磁体，所述定子磁体的数目为三的整数倍。

所述相邻定子磁体之间均设置有补偿磁体。

所述定子磁体组件包括至少四个定子磁体，所述定子磁体的数目为四的整数倍。

所述转子磁体组件包括由绝缘材料制成的转体和延伸设置在所述转体内的转子磁体。

所述定子磁体的磁极横截面为扇形环状。

所述转子磁体横截面为扇形环状或弧形状，所述转子磁体的横截面积等于或小于所述定子磁体的磁极横截面积。

本发明的一种变压器式交流发电机，其包括绕轴旋转的转子磁体组件和环设在所述转子磁体组件外的定子磁体组件，所述定子磁体组件包括至少两个定子磁体，所有所述定子磁体均匀地环设在所述转子磁体组件外，所述转子磁体组件包括至少两个同轴设置的转子磁体，所述转子磁体为永磁体，所述转子磁体的N极与S极位置均与所述定子磁体的磁极位置对应形成闭合磁回路，所述定子磁体外部缠绕有输出绕组。这样，转子磁体组件绕自身轴线旋转，带动内部永磁体即转子磁体一同旋转，转子磁体的N极和S极交替与定子磁体的磁化作用，产生交变磁通量，根据电磁感应定律在输出绕组中产生交流电势，而且可以直接发出输电线路所需要的高电压，甚至可以省去外设的变压器。由于输出绕组是缠绕在定子磁体外部，缠绕空间相对于现有的在定子磁体内部的定子槽的容纳空间而言增大了至少一倍，因此散热更好，而且绝缘性有保证。同时，由于减少了升压变压器组合等，重量和空负载可减少50%以上，而且相应地减少了设备投资，体积更小，而且根据转子磁体横截面的几何形状，可以发出精准的正弦、方波、三角波等波形。而且由于定子磁体组件可以积木化，便于生产、运输、安装、检修和维护更加方便。

附图说明

图1本发明一种变压器式交流发电机中单相交流发电机示意图。

图2本发明一种变压器式交流发电机另一单相交流发电机示意图。

图3本发明图1所述定子磁体与转子磁体截面图。

图4本发明图3示出的变压器发电机输出电动势e与磁通量Φ波形图。

图5本发明图1所述的定子磁体与转子磁体组件另一实施例截面图。

图6本发明图5示出的变压器发电机输出电动势e与磁通量Φ波形图。

图7本发明图1所述的定子磁体与转子磁体组件再一实施例截面图。