专利名称：采用附加电机的同步电机无刷励磁装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用附加电机的同步电机无刷励磁装置。
背景技术：
永磁同步电机由于其转速高、体积小、结构简单、运行可靠等优点，在各个领域都 得到了广泛应用，但是由于稀土永磁体的高矫顽力，使得永磁发电机的功率因数难以调节， 可控性差，只有在额定转速下才能达到最高功率因数。相比之下，激磁式电机通过励磁电流 建立可以灵活控制和调节励磁磁场，进而可以实现在较宽的转速范围内调节电机的功率因 数，减少无功，而且成本较低。目前的有刷励磁电机最大的优点是电机与励磁系统界限明 显，相对独立，直观明了，而且转子励磁电流、励磁电压容易取得，数值准确，检修方便。但是 由于电刷的存在，增加了接触电阻，随着励磁电流的增大，电刷和滑环常常因接触不良导致 发热，严重时会产生环火而烧坏刷架和滑环，并且电刷的质量也直接影响到运行稳定性，因 而故障率较高。另外电刷在磨损时产生的碳粉给环境卫生造成一定的影响，而且容易污染 轴承座，降低其绝缘，给安全运行带来隐患。由于电刷存在磨损，运行人员要经常检查、更换 电刷。同时，电刷在工作过程中经常引起较强的高频电磁干扰，恶化电机系统的电磁环境， 给驱动系统带来严重的电磁干扰。公开号为CN2309013Y的同步发电机无刷励磁装置，与同步发电机同轴装有直流 励磁机，直流励磁机有两个定子，且两个定子的磁极错开布置，每个定子的磁极个数与发电 机转子的磁极个数相同，每个定子的各磁极线圈分别串联，并分别通以大小相同相位相差 90°的交流电来实现无刷励磁。但是该装置为了实现起励、强励、灭磁和测量的功能，仍然 需要滑环和电刷，并没有实现真正意义的无刷励磁。公开号为CN86100740A的晶体管开关自动励磁装置，采用大功率晶体管开关电 源，通过测量电压控制晶体管开关导通比的方式调节励磁电流。这种自动励磁调节器只是 利用开关技术关注励磁磁场的建立与调节，并没有实现无刷。公开号CN85202556U的圆环旋转励磁发电机，其励磁机采用“旋转电枢”和“单极 切割”两种发电工作原理。它是在同步电机的前轴承内端装置改励磁机，在原动机的拖动下 以圆环为电枢旋转切割精致的电磁铁定子主极的单极，在圆环电枢绕组产生感应电流，经 整流器回输励磁发电机定子励磁。该系统虽然实现了无刷励磁，但是其励磁电流并不可控， 无法实现功率因数可调。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用附加电机的同步电机无刷励磁装置，采用附加电机 取代有刷励磁系统的电刷和滑环装置的无刷励磁系统，该系统同时配备整流器，与现有的 传统同步电机励磁系统兼容，更换方便；使得电机既具有永磁同步电机效率高的优点，又具 有磁通可调的特点。上述的目的通过以下的技术方案实现
采用附加电机的同步电机无刷励磁装置，其组成包括同步电机转轴，所述的同步 电机转轴上连接整流器，所述的整流器连接附加电机，所述的附加电机包括附加电机定子 励磁绕组和附加电机三相绕组。有益效果1.本发明采用附加电机可以取代励磁系统的集电环和电刷，实现了无刷励磁，结 构简单，全速范围内功率因数可调；2、附加电机三相绕组作转子，励磁绕组作定子；3、同步电机既可以作发电运行，也可作电动运行；4、在电机转子上加处理电路，整流器。
附图1是本发明的结构示意图。附图2是本发明的系统原理图。
具体实施例方式实施例1 采用附加电机的同步电机无刷励磁装置，其组成包括同步电机转轴1，所述的同 步电机转轴连接同步电机励磁绕组6，所述的同步电机励磁绕组连接整流器2，所述的整流 器位于所述的同步电机转轴上，所述的整流器连接附加电机3，所述的附加电机包括附加电 机定子励磁绕组4和附加电机三相绕组5。如图1所示，附加电机转子和同步电机转子同轴相连，整流器固定在电机转子上， 随两个电机同步旋转。如果同步电机作发电运行，附加电机和同步电机转动过程中，给附加 电机励磁绕组(Lfa)通直流电(If)，附加电机三相绕组(LA、LB、LC)就会感应出三相交流 电，整流器将其转换为直流电，通给同步电机励磁绕组，在同步电机全速范围内，通过调整 If，进而改变整流器的输出电压达到调整同步电机励磁电流的目的，最终实现调节同步电 机的功率因数。电路中R是一个可调电阻，根据同步电机励磁绕组的个体差异(如工艺导 致的不一致性)，调整R的大小以得到最佳励磁电流，最终实现最佳功率因数。如果同步电机作电动运行，在启动时，转速为零，给附加电机励磁绕组通交流电， 这样附加电机三相绕组上同样会感应出交流电，同发电过程一样，交流电经过整流器转换 为直流电供给同步电机励磁绕组。利用附加电机和整流器可以取代励磁系统的集电环和电刷，实现真正意义的无刷励磁。由于采用附加电机，其三相绕组与同步电机转子同步转动，其磁路几乎不受任何 影响，完全杜绝了滑环和电刷的反复磨损所带来的缺陷。
权利要求
一种采用附加电机的同步电机无刷励磁装置，其组成包括同步电机转轴，其特征是所述的同步电机转轴上连接整流器，所述的整流器连接附加电机，所述的附加电机包括附加电机定子励磁绕组和附加电机三相绕组。
全文摘要
本申请涉及一种采用附加电机的同步电机无刷励磁装置。同步电机由于电刷存在磨损，运行人员要经常巡视，更换电刷。同时，电刷在工作过程中经常引起较强的高频电磁干扰，恶化电机系统的电磁环境，给驱动系统带来严重的电磁干扰。本发明的组成包括同步电机转轴(1)，所述的同步电机转轴连接同步电机励磁绕组(6)，所述的同步电机励磁绕组连接整流器(2)，所述的整流器位于所述的同步电机转轴上，所述的整流器连接附加电机(3)，所述的附加电机包括附加电机定子励磁绕组(4)和附加电机三相绕组(5)。本发明用于同步电机。
文档编号H02K19/36GK101924441SQ20101024956
公开日2010年12月22日 申请日期2010年8月10日 优先权日2010年8月10日
发明者余腾伟, 刘金凤, 王旭东, 金宁治 申请人:哈尔滨理工大学