多机一体式无刷电动变频机组 【技术领域】
本发明涉及一种旋转电源设备，特别是涉及一种多机一体式无刷电动变频机组。
背景技术
众所周知，一般电动变频发电机由一个独立的工频电动机和一个独立的中频发电机，通过联轴器或同轴式地布置工频、中频二种铁芯，若要做成无刷还要同轴布置交流励磁机，这样变频机轴向长度长，体积大、重量重、可靠性差、效率差，其电气性能尚不够完美，例如：其中频发电机的线电压和相电压波形畸变率难以同时达到都小于2％的水平。且若要求多种不同频率的发电机，则需要多台这种机组，如此一来，机组数量多，设备安装所占空间位置大，可靠性和效率均差。
【发明内容】
本发明的目的在于是针对上述弊端，提供一种高品质、体积小、重量轻、可靠性高的多机一体式无刷电动变频机组。该机组将多台电动变频机组合并为一台变频机组的结构形式，本机组轴向长度短，自启动、起励，运行平稳，中频发电机的电气性能优良，其中频发电机的线、相电压波形畸变率均小于2％。
本发明的技术方案为：一种多机一体式无刷电动变频机组，该机组包括一个工频50Hz电动机和同轴式装有一个多极复合交流励磁机，机组内还设有二个或二个以上的中频发电机共处于一个机座内，工频电动机采用鼠笼式异步电动机，中频发电机定子主绕组按真分数槽正弦绕组设计，多极复合交流励磁机供中频发电机转子磁极绕组励磁用。工频电动机定子绕组采用同心式二端面单双层绕组。中频发电机定子绕组可以由双迭式等匝不等距形式构成。该机组可构成50Hz输入，变频后同时输出多种不同频率的中频电源的电动变频发电机组。励磁机绕组为多极复合绕组，按p、2p、4p......对极设计为多套互不干扰的多极复合式绕组，分别供多个不同频率的中频发电机转子磁极绕组励磁用。二个或二个以上的中频发电机的频率可以是不同频率也可以是同一频率。
多机一体式无刷电动变频机组主要由机座、前后端盖和转子组成。机座同轴式布置有一个工频电动机定子和两个中频发电机定子。在后端盖上与机座同轴式布置有一个多极复合交流励磁机定子。在转子上相应地布置了以上定子所对应的转子铁心，同时还装有离心式风扇和轴承。变频机组为自然风冷式。上述交流励磁机铁心上布置了两套绕组，分别为p和2p对极绕组。此交流励磁机的两套转子电枢绕组通过两套独立的旋转整流器分别对两中频发电机转子绕组提供直流电，以供励磁。工频电动机与两中频发电机及励磁机为一体，使整个机组运行稳定，工作效率高。
本发明的优点在于：工频电动机与多个中频发电机共处于一个机座内，减少了机组的数量，从而减少了机组安装所占空间。多极复合励磁机与机组同轴安装，实现了无刷化结构；并且励磁机定、转子铁心均为一个，对中频发电机主极绕组供电，大大缩短了机组的轴向长度。工频定子绕组采用专门的同心式二端面单双层绕组技术，大大缩短了绕组端部长度，从而减短了机组轴向总长度。中频定子绕组为真分数槽双层式等匝不等距地正弦绕组，而谐波绕组正交设计，使工艺简单、电气性能优良，启动能力大，电压波形正弦性好，线、相电压波形畸变率均小于2％。整体变频机组结构紧凑，体积小、重量轻、可靠性高、效率高、功率因数高、频率特性硬、电气性能优良
【附图说明】
图1为本发明多机一体式无刷电动变频机组结构示意图。
【具体实施方式】
主机的定子绕组都为特别设计，工频电动机5定子绕组为低相带磁势谐波的、短端部(采用两端面嵌线方式)的单双层同心式绕组，以确保电动机损耗小、效率高、功率因数高、转差特性硬。中频发电机3定子绕组按真分数槽双层式不等距正弦绕组设计，确保中频部分电气性能优良，其线、相电压波形畸变率均小于2％。此外，在中频定子中还正交布置了中频谐波绕组作为励磁源供多极复合交流励磁机6励磁，它可以自起励和有很强的动态能力。
机组主要由前、后端盖1、9、机座4、前、后轴承2、8、转轴7、工频电动机5、中频发电机3和多极复合交流励磁机6组成。机座4内布置有一个工频电动机5和两个中频发电机3，工频电动机5为鼠笼式三相异步电动机，定子绕组为两端面单双层同心式绕组；两个中频发电机3定子绕组均为真分数槽双层式等匝不等距的正弦绕组，其转子磁极绕组与后端盖9内的励磁机转子电枢绕组通过旋转整流器联接。后端盖9内还布置有一个多极复合交流励磁机6，此多极复合交流励磁机6嵌有两套绕组为互不干扰的多极复合式绕组，一套为20对极绕组，另一套为10对极绕组。
冲片尺寸和槽数：工频电动机定子冲片外圆φ445，内圆φ255，槽数为42槽，转子冲片槽数为34槽；中频发电机定子冲片外圆φ445，内圆φ350，槽数为72槽，转子冲片槽数为16槽；交流励磁机定子冲片外圆φ420，内圆φ290，定子槽数为20槽，转子槽数为30槽。
铭牌数据如下：
工频输入 中频输出
额定功率(kW) 50 20+20
额定电压(V) 380 200/200
额定电流(A) 86 72.2/72.2
相 数 3 3
接 法 Y/Δ Y
额定频率(Hz) 50 400
额定转速(r/min) 3000 3000(同步转速)
功率因数(cosφ) 0.88(滞后) 0.8(滞后)
机组试验实测得中频线电压波形畸变率为1.5％，相电压波形畸变率为1.7％，启动、起励顺利，运行平稳。
此机当作舰面电站中，作电动变频机组使用，提供优质400Hz三相对称中频电源，使两台电动变频机组合二为一，减小了设备安装所占空间，体积小、重量轻、性能好、可靠性高。