[发明专利]一种低剩磁电压无刷励磁同步发电机的励磁定子结构

说明书

本发明公开了一种低剩磁电压无刷励磁同步发电机的励磁定子结构，涉及无刷励磁发电机领域励磁定子结构采用凸极分体式结构，包括磁极、磁轭环、法兰盘及端盖，磁极设有多个且均布设置于磁轭环的内侧，每个磁极包括磁极铁心与磁极线圈，磁极线圈缠绕于磁极铁心外侧，磁极通过高强度磁极螺栓安装于磁轭环上，磁轭环与法兰盘止口连接并用螺栓Ⅱ轴向安装紧固，法兰盘通过螺栓Ⅲ安装于端盖上，使得整个励磁定子结构安装于端盖上；磁极铁心与磁轭环均采用无取向硅钢片叠压成一体，磁轭环与磁极正对的部分导磁，其余部分不导磁。本发明能在保证电机成本、可靠性、体积重量等指标且不改变励磁机电磁设计、磁路结构的情况下，达到降低剩磁电压的目的。

技术领域

本发明涉及无刷励磁发电机领域，具体为一种低剩磁电压无刷励磁同步发电机的励磁定子结构。

背景技术

铁路内燃机车车辆停车时，柴油发电机组处于低速惰转运行，此时发电机不输出功率，但发电机铁磁材料产生的剩磁会使发电机输出一定的剩磁电压。若剩磁电压过高，可能导致直流母线存在大于36VDC的不安全电压, 从而会对人身造成安全危害。

无刷励磁同步发电机因具有免维护的特点，开始逐步替代有刷励磁同步发电机并在内燃机车上推广应用，但其剩磁电压是有刷励磁发电机剩磁电压的（6~10）倍。

现有的无刷励磁同步发电机的励磁机定子的技术方案如图1所示：磁极由磁极铁心b与磁极线圈a组成，磁极通过高强度磁极螺栓c固定在磁轭d上；磁极铁心b由冲制的冷轧钢板叠压而成，再用铆钉铆紧；磁轭d用钢板加工而成，磁轭d与磁极铁心b相对的部分是导磁的，其余部分则不导磁；磁轭d沿径向在导磁部分与非导磁部分之间开有N个均布的窗口；励磁机定子整体用螺栓f固定在端盖e上。但是该方案存在如下缺陷：（1）磁极铁心、磁轭材料均为钢板，其矫顽力较大，导致剩磁电压较高；（2）励磁机磁轭整体加工，只能采用同种材料加工，限制了导磁部分选用低剩磁材料的可能性；（3）励磁机磁轭沿径向加工N个均布的窗口，增加了工艺成本。

因此，将无刷励磁同步发电机的剩磁电压降低至安全电压以内，对于解决机车检修时的人员安全隐患非常必要。

发明内容

本发明为了解决铁路内燃机车车辆停车时，发电机铁磁材料产生的剩磁电压过高，易造成人身安全危害的问题，提供了一种改进后的低剩磁电压无刷励磁同步发电机的励磁定子结构。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种低剩磁电压无刷励磁同步发电机的励磁定子结构，所述励磁定子结构采用凸极分体式结构，包括磁极、磁轭环、法兰盘及端盖，所述磁极设有多个且均布设置于磁轭环的内侧，每个磁极包括磁极铁心与磁极线圈，所述磁极线圈缠绕于磁极铁心外侧，所述磁极通过高强度磁极螺栓安装于磁轭环上，所述磁轭环与法兰盘止口连接并用螺栓Ⅱ轴向安装紧固，所述法兰盘通过螺栓Ⅲ安装于端盖上，使得整个励磁定子结构安装于端盖上；所述磁极铁心与磁轭环均采用无取向硅钢片叠压成一体，所述法兰盘采用中厚钢板加工而成，所述磁轭环与磁极正对的部分导磁，其余部分不导磁。

本发明所设计的一种低剩磁电压无刷励磁同步发电机的励磁定子结构，励磁定子结构采用凸极分体式结构，该分体式结构主要是将背景技术中的磁轭分离为磁轭环与法兰盘，分成两个部分后，则代表两个部分可以分为导磁部分与不导磁部分，可以选择不同的铁磁材料，为降低剩磁电压提供了更多的途径。该励磁定子结构包括磁极、磁轭环、法兰盘及端盖，磁极设有多个且均布设置于磁轭环的内侧，每个磁极包括磁极铁心与磁极线圈，磁极线圈缠绕于磁极铁心外侧，磁极通过高强度磁极螺栓安装于磁轭环上，种安装方式更加便于加工制造、拆卸和维护。由于磁轭环与法兰盘为分体结构，因此磁轭环与法兰盘止口连接并用螺栓Ⅱ轴向安装紧固，实现轴向和径向定位，便于现场组装；最后法兰盘通过螺栓Ⅲ安装于端盖上，使得整个励磁定子结构安装于端盖上；磁极铁心与磁轭环均采用无取向硅钢片叠压成一体，其矫顽力小，大大降低了铁磁材料剩磁电压。磁轭环的一体式结构有多种，只要可以将磁轭冲片连接为一体即可，法兰盘采用中厚钢板加工而成，磁轭环与磁极正对的部分导磁，其余部分不导磁，使其可以提供更多途径来降低剩磁电压。