专利名称：可变速同步发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发电机，尤其是一种可变速同步发电机，该发电机多用于风 力发电。
背景技术：
充足的能源是推动社会快速发展、经济持续高速增长必不可少的因素，其中，电能 是人们用得最多的能源形式。过去，使用得最多的发电形式是火力发电和水力发电。但是， 火力发电会严重地污染环境，而水力发电则要求把发电设备建设在特殊的地理位置上，且 其安装制造成本极高。近年来，随着国家提出节能减排的要求后，各种新式的发电方式应运 而生，如采集太阳能发电，潮汐发电、风能发电等。其中，由于风能无处不在，风能发电是一 种更容易普及的发电方式。风能发电包括风轮和风力发电机。风力发电机是一种利用风力机叶片捕获风能， 然后转化为机械能，并进一步地把机械能转化为电能的能源器械。在大自然中，风速是随时变化的。对于某一风速，风力发电机的转子应有一个对应 的转速，以获得最大的风电转换效能。目前，大多数的风力发电机采用的是异步发电机，并 不能实现风电效能的最大转换。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可变速的、实 现风电效能最大转换的同步发电机。本实用新型所采用的技术方案是本实用新型包括壳体、前端盖、后端盖、定子、转 子、轴承，所述定子设置在所述壳体内，所述定子上设置有定子绕组，所述定子、所述转子均 由导磁材料制成，所述转子通过所述轴承设置在所述定子内，所述前端盖、所述后端盖分别 设置在所述壳体的前端和后端上，所述转子上设置有励磁绕组，所述励磁绕组与外围的交 流励磁电源相连接，在所述转子的外围产生相对于所述转子旋转的磁场。相对于所述转子旋转的磁场的转速根据交流励磁电源的改变而改变。所述励磁绕组在所述转子中对称设置。本实用新型的有益效果是由于本实用新型包括壳体、前端盖、后端盖、定子、转 子、轴承，所述定子设置在所述壳体内，所述定子上设置有定子绕组，所述定子、所述转子均 由导磁材料制成，所述转子通过所述轴承设置在所述定子内，所述前端盖、所述后端盖分别 设置在所述壳体的前端和后端上，所述转子上设置有励磁绕组，在所述励磁绕组中通以交 流电，在所述转子外围产生一个相对于所述转子旋转的磁场，该相对于转子旋转的磁场和 转子的旋转共同构成了同步发电机的旋转励磁；所述定子上的定子绕组与旋转励磁相切割 产生感应电动势；所述定子绕组上的感应电动势频率与该旋转励磁的转速成正比；由于所 述转子上的励磁绕组与外围的交流励磁电源相连接，所以可以通过所述交流励磁电源来控 制通入所述励磁绕组中的交流电的各种参数如频率、电压值、电流值等；如果本实用新型是与电网相连接的，在电网的频率不能改变的前提下，改变交流励磁电源的频率，必定改变了 发电机的转速，即本实用新型是可变速的，也就是说本实用新型可变速发电机可以根据不 同的风力条件，以最佳的转速运行，以实现最佳的风电效能转换。
图1是本实用新型的整体剖视图；图2是图1中的A-A剖视图。
具体实施方式
如图1、图2所示，在本实施例中，本实用新型可变速同步发电机采用转场式的结 构形式，它包括壳体1、前端盖11、后端盖12、定子2、转子3、轴承4。所述定子2设置在所 述壳体1内，所述定子2、所述转子3均由导磁材料制成，如硅钢片等。所述转子3通过所述 轴承4设置在所述定子2内并与所述定子2之间留有间隙。所述间隙层的厚度和形状根据 本实用新型同步发电机的性能要求来设置。所述前端盖11、所述后端盖12分别设置在所 述壳体1的前端和后端上。在所述转子3上设置有三相的交流励磁绕组5，所述励磁绕组5 在所述转子3中对称设置，所述励磁绕组5与外围的交流励磁电源相连接。当在所述励磁 绕组5中通入交流电后，在所述转子3的外围产生相对于所述转子3旋转的磁场。所述定 子2的内凹槽里设置有三相对称的定子绕组6，用以切割磁感线并感应电动势。本实用新型是用于风力发电的同步发电机。在所述转子3伸出所述壳体1外的一 端与风车相连接。在风能的带动下，所述风车捕捉到风能，本实用新型同步发电机开始运 行。由于所述转子3上的励磁绕组5通过设置在转子轴上的电刷7与外围的交流励磁电源 相连接，所以可以通过所述交流励磁电源来控制通入所述励磁绕组5中的交流电的各种参 数如频率、电压值、电流值等，以调控本实用新型可变速同步发电机定子绕组6的感应电动 势在符合与电网同步的要求下并网运行。由于电网频率是不能改变的，所以，本实用新型可 变速同步发电机可以通过调控交流励磁电源的频率来调控发电机中转子的转速，以实现最 佳的风电效能转换。根据同步发电机的工作原理，处于外围的与同步发电机驳接的电网的工频决定了 与其驳接的同步发电机发出电能的工频。相对于所述转子3旋转的磁场的转速根据交流励 磁电源的改变而改变。改变所述励磁绕组5中的交流电而改变在所述转子3外围产生的相 对于所述转子3旋转的磁场的转速，就可实现对所述转子3的转速进行控制。在风力变弱 时，通过交流励磁电源改变输入所述励磁绕组5的交流电的频率，增大相对于所述转子3旋 转的磁场的转速，保证相对于所述定子绕组6的磁场转速维持在一定值；当风力变强时，通 过交流励磁电源改变输入所述励磁绕组5的交流电的频率，减小相对于所述转子3旋转的 磁场的转速，保证相对于所述定子绕组6的磁场转速维持在定值。这样的调整，使得同步发 电机可实现变速，同时保证了发电机最大的效能转换和很高的工作效率。与所述励磁绕组5相连接的交流励磁电源根据外部风力对所述转子3力矩的大 小，改变输入所述励磁绕组5的交流电的频率，从而改变所述相对于所述转子3旋转的磁场 的转速，以保证相对于所述定子2旋转的磁场的转速为某定值。所以，本实用新型可以实现 在转子转速改变时，也能实现同步发电机的功能。[0016]综上所述，本实用新型可变速同步发电机是一种可控性很强的同步发电机。本实用新型可广泛应用于风能发电设备领域。
权利要求1.一种可变速同步发电机，包括壳体(1)、前端盖(11)、后端盖(12)、定子O)、转子 (3)、轴承G)，所述定子( 设置在所述壳体(1)内，所述定子( 上设置有定子绕组(6)， 所述定子O)、所述转子C3)均由导磁材料制成，所述转子C3)通过所述轴承(4)设置在所 述定子⑵内，所述前端盖(11)、所述后端盖(12)分别设置在所述壳体⑴的前端和后端 上，其特征在于所述转子C3)上设置有励磁绕组(5)，所述励磁绕组( 与外围的交流励 磁电源相连接，在所述转子⑶的外围产生相对于所述转子(3)旋转的磁场。
2.根据权利要求1所述的可变速同步发电机，其特征在于相对于所述转子(3)旋转 的磁场的转速根据交流励磁电源的改变而改变。
3.根据权利要求1所述的可变速同步发电机，其特征在于所述励磁绕组( 在所述 转子(3)中对称设置。
专利摘要本实用新型公开了一种发电机，旨在提供一种可变速的、可控性较强的可变速同步发电机。本实用新型包括壳体(1)、定子(2)、前端盖(11)、后端盖(12)、转子(3)、轴承(4)，所述定子(2)设置在所述壳体(1)内，所述定子(2)、所述转子(3)均由导磁材料制成，所述转子(3)通过所述轴承(4)设置在所述定子(2)内，所述前端盖(11)、所述后端盖(12)分别设置在所述壳体(1)的前端和后端上，在所述转子(3)上设置有励磁绕组(5)，所述励磁绕组(5)与外围的交流励磁电源相连接，在所述转子(3)的外围产生相对于所述转子(3)旋转的磁场。本实用新型可广泛应用于风能发电设备领域。
文档编号H02J3/38GK201854155SQ20102061905
公开日2011年6月1日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者黄伟敏 申请人:黄伟敏