一种光电励磁无刷同步发电机的制作方法

1.本实用新型涉及发电机技术领域，尤其是涉及一种光电励磁无刷同步发电机。


背景技术：

2.发电机要产生电，就必须要导线切割磁感应线,所以发电机中需要一一个磁场。励磁就是用电流产生发电机的磁场。现有交流无刷发电机上的励磁机通常为基于电磁感应原理的同步发电机，分为电励磁机和永磁励磁机两种类型，这类励磁机所发的电能均为交流电，在给主发电机励磁前需经旋转整流器变化为直流电，这类励磁机主要由铁芯、绕组、旋转整流器等部件构成，存在体积大、重量重、转动惯量大、成本高的问题；而从实际运行来看，旋转整流器又属于故障易发件且安装在发电机转轴上，存在维修不便的缺点，因此需要进行改进。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提供一种光电励磁无刷同步发电机。
4.本实用新型的技术方案如下：一种光电励磁无刷同步发电机，其特征在于，包括：机壳、发电机定子、发电机转子和励磁单元；
5.所述发电机定子固定设于所述机壳内，所述发电机定子具有电枢绕组，所述发电机转子转动设于所述机壳内，所述发电机转子具有转轴和励磁绕组，所述转轴的轴向两端中的至少一端设有所述励磁单元；
6.其中，所述励磁单元包括励磁定子和励磁转子，所述励磁定子包括发光体，所述发光体固定设于所述机壳内；所述励磁转子包括光伏板，所述光伏板固定设于所述转轴上，所述光伏板与所述发光体相对设置，所述光伏板的输出端与所述励磁绕组通过导线相连。
7.进一步地，所述发光体由多个发光二极管串联或者并联组成。
8.进一步地，所述光伏板包括第一发电板，所述机壳内部与所述第一发电板相对的表面上设有所述发光体。
9.进一步地，所述机壳包括机壳主体和设于所述机壳主体上的第一壳板和第二壳板，所述第一壳板和所述第二壳板沿所述转轴的轴向相对设置且间隔开，所述光伏板包括第一发电板和第二发电板，所述第一发电板和所述第二发电板背靠背设置在所述第一壳板和所述第二壳板之间，所述第一壳板与所述第一发电板相对的表面以及所述第二壳板与所述第二发电板相对的表面分别设有所述发光体。
10.进一步地，所述机壳包括机壳主体和设于所述机壳主体上的第一壳板和第二壳板，所述第一壳板和所述第二壳板沿所述转轴的轴向相对设置且间隔开；
11.所述光伏板包括第一发电板、第二发电板和第三发电板，所述第一发电板和所述第二发电板相背间隔设置在所述第一壳板和所述第二壳板之间，所述第三发电板连接在所述第一发电板和所述第二发电板之间；
12.所述第一壳板与所述第一发电板相对的表面、所述第二壳板与所述第二发电板相对的表面以及所述机壳主体与所述第三发电板相对的表面上分别设有所述发光体。
13.和现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
14.本技术中的发电机使用了一种基于光电转换技术的励磁结构，在实现无刷励磁功能的基础上，采用硅基材料代替原有的铁磁材料，从而有效降低励磁机的体积、重量、转动惯量和成本，同时这种光电励磁机发出的电为直流电，因此不需要再使用旋转整流器整流，从而可以进一步简化结构组成，提升设备可靠性。
15.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
17.图1是本实用新型的实施例1的示意图；
18.图2是本实用新型的实施例1的示意图；
19.图3是本实用新型的实施例2的示意图；
20.图4是本实用新型的实施例2的示意图；
21.图5是本实用新型的实施例3的示意图；
22.图6是本实用新型的实施例3的示意图。
23.附图标记：
24.1、机壳；2、发电机定子；3、发电机转子；4、电枢绕组；5、转轴；6、励磁绕组； 7、励磁单元；8、励磁定子；9、励磁转子；10、发光体；11、光伏板；12、第一壳板； 13、第二壳板；14、第一发电板；15、第二发电板；16、第三发电板。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“竖向”、“周向”、“径向”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固
定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域-的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.如图1-图6所示的一种光电励磁无刷同步发电机，包括：机壳1、发电机定子2、发电机转子3和励磁单元7。
29.发电机定子2固定设于机壳1内，发电机定子2具有电枢绕组4，发电机转子3转动设于机壳1内，发电机转子3具有转轴5和励磁绕组6，此为无刷交流同步发电机的主体发电结构，为现有技术，不再赘述。
30.转轴5的轴向两端中的至少一端设有励磁单元7，即可以是转轴5的轴向一端设有励磁单元7，也可以是轴向两端分别设有励磁单元7，其中，励磁单元7包括励磁定子8 和励磁转子9，励磁定子8包括发光体10，发光体10固定设于机壳1内，发光体10即为可发光的物体，实际应用中，发光体10由多个能够产生一定波长光波的发光二极管串联或者并联组成。
31.励磁转子9包括光伏板11，光伏板11固定设于转轴5上，光伏板11与发光体10 相对设置，光伏板11可将发光体10照射在光伏板11上的光能转换成电能，光伏板11 的输出端与励磁绕组6通过导线相连，由此光伏板11发出的电流可直接流向发电机转子3上的励磁绕组6产生磁场，实现无刷励磁。
32.具体而言，本发电机中，发电机的主体分为基于电磁感应原理的传统发电机，励磁部分为基于光电转换技术的旋转电机，励磁单元7的定子部分由发光体10组成，转子部分由光伏板11组成。
33.在工作时，直流电源给励磁定子8上的发光二极管供直流电，发光二极管发出一定波长范围的光波，并直接照射励磁转子9的光伏板11，光伏板11将光能转化为直流电并通入到主发电机励磁绕组6产生磁场，从而实现无刷励磁。通过调节供给发光二极管的电流大小可以调节发光二极管的发光强度，进而调节光伏板11产生的电能大小，这样可以进一步间接调节主发电机转子3的磁场强度，最终实现对发电机输出电压的调节。
34.和现有技术中基于电磁感应原理的电励磁机和永磁励磁机不同，本技术中的发电机使用了一种基于光电转换技术的励磁结构，在实现无刷励磁功能的基础上，采用硅基材料代替原有的铁磁材料，从而有效降低励磁机的体积、重量、转动惯量和成本，同时这种光电励磁机发出的电为直流电，因此不需要再使用旋转整流器整流，从而可以进一步简化结构组成，提升设备可靠性。组成光电励磁机的光伏板11和发光二极管都可以实现模块化组装，便于维修维护。
35.实际应用中，根据励磁单元7结构的不同，本发电机可以有很多种结构形式，下面将给出三种具体的示例。
36.实施例1
37.如图1和图2所示，光伏板11包括第一发电板14，机壳1内部与第一发电板14相对的表面上设有发光体10，即发光体10与第一发电板14相对设置，这样发光体10发出的光便能尽量照射在第一发电板14上，提高发电效率。
38.图1是发电机转轴5的轴向一端设有励磁单元7的示意图，图2发电机转轴5的轴向两端分别设有励磁单元7的示意图
39.实施例2
40.如图3和图4所示，机壳1包括机壳1主体和设于机壳1主体上的第一壳板12和第二壳板13，第一壳板12和第二壳板13沿转轴5的轴向相对设置且间隔开(图3中左侧为第一壳板12，右侧为第二壳板13)，光伏板11包括第一发电板14和第二发电板15，第一发电板14和第二发电板15背靠背设置在第一壳板12和第二壳板13之间(图3中左侧为第一发电板14，右侧为第二发电板15)，第一壳板12与第一发电板14相对的表面以及第二壳板13与第二发电板15相对的表面分别设有发光体10。
41.实施例2是实施例1的升级版，这种结构形式中机壳1主体位于转轴5轴向一端的空间的左右两侧都能利用到，因此可以提高光伏板11的发电量上限，实现更高功率的输出，满足不同励磁功率的需求，增强了适用性。
42.当然，还可以沿转轴5的轴向进行励磁单元7的多重拓扑，不再赘述。
43.图3是发电机转轴5的轴向一端设有励磁单元7的示意图，图4发电机转轴5的轴向两端分别设有励磁单元7的示意图
44.实施例3
45.如图5和图6所示，机壳1包括机壳1主体和设于机壳1主体上的第一壳板12和第二壳板13(图中5左侧为第一壳板12，右侧为第二壳板13)，第一壳板12和第二壳板 13沿转轴5的轴向相对设置且间隔开；
46.光伏板11包括第一发电板14、第二发电板15和第三发电板16，第一发电板14和第二发电板15相背间隔设置在第一壳板12和第二壳板13之间(图5中左侧为第一发电板14，右侧为第二发电板15)，第三发电板16连接在第一发电板14和第二发电板 15之间；
47.第一壳板12与第一发电板14相对的表面、第二壳板13与第二发电板15相对的表面以及机壳1主体与第三发电板16相对的表面上分别设有发光体10。
48.实施例3是实施例2的升级版，这种结构形式中机壳1主体位于转轴5轴向一端的空间的左右两侧以及中间部分都能利用到，因此可以进一步提高光伏板11的发电量上限，进一步实现更高功率的输出，满足不同励磁功率的需求，进一步增强适用性。
49.当然，还可以沿转轴5的轴向进行励磁单元7的多重拓扑，不再赘述。
50.图5是发电机转轴5的轴向一端设有励磁单元7的示意图，图6发电机转轴5的轴向两端分别设有励磁单元7的示意图。
51.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中端分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。