同步发电机 【技术领域】
本发明涉及一种同步发电机，确切地说是一种串联转子并联磁路复合励磁恒压同步发电机。
背景技术
公知的中小功率的电源系统所用的同步发电机分为两种：电励磁式同步发电机和永磁式同步发电机。电励磁式同步发电机带载后，端电压降落较大，在30％左右，当负载变化或发电机转速变化时，电压更不稳定，影响发电机带载能力，且体积庞大、效率较低。它可以通过配备励磁电流调节装置对输出电压进行补偿，但调节范围较小。当负载变化或发电机转速发生变化时，难以稳压。永磁式同步发电机不需要励磁绕组和直流励磁电源，结构简单，运行可靠，体积小，效率高。但永磁式发电机磁场难以调节，带负载后端电压也降低10％左右，负载变化或发电机转速变化时输出电压的波动更大，影响负载的正常工作，从而限制了它的应用范围。
【发明内容】
为了克服现有技术中电励磁式同步发电机带载后，端电压降落较大，电压不稳定，影响发电机带载能力，且体积庞大、效率较低的不足；及永磁式发电机磁场难以调节，负载变化时引起发电机输出电压波动，影响负载的正常工作的不足，本发明提供一种同步发电机，它集电励磁式同步发电机和永磁式同步发电机的优点为一体，输出电压保持恒定，不受负载的影响，显著改善发电机供电品质，使负载始终工作于最佳状况，同时减小发电机的体积和重量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种同步发电机，包括机壳6、转轴9、滑环组件2、刷握3、电刷4和后端盖组件1，其特征在于：还包括稀土永磁转子组件7和电励磁转子组件5，滑环组件2、稀土永磁转子组件7和电励磁转子组件5在转轴9上串联，定子8嵌于机壳6上，为稀土永磁转子组件7和电励磁转子组件5共用。
所述的定子8绕组为双绕组，采用短距加分数槽形式。
所述的稀土永磁转子组件7由永磁转子磁轭(15)、稀土永磁体(14)和紧圈(13)组成，永磁转子磁轭15外侧分布有若干条稀土永磁体14，最外层套有紧圈13。
所述的滑环组件2，两个铜制滑环19分别为“L”型和倒“L”型，套在与之形状配套的两个滑环衬套21上，构成滑环19的两极，中间为绝缘隔板20。
所述的稀土永磁转子组件7和电励磁转子组件5，均为4对极结构。
所述的永磁转子磁轭15为空心结构，除去粘接稀土永磁体14和与转轴9连接部分外，沿轴向挖空，只留一段支撑筋，支撑筋上开有若干个对称分布的腰形孔。
本发明相比现有技术的优点在于，由于本发明采用串联转子并联磁路的复合励磁方式，输出电压保持恒定，不受负载地影响，显著改善发电机供电品质，在用电负载和发电机转速发生较大范围变化的条件下电压波动小于1％，可使负载始终工作在额定状态，发电机体积也有明显减小。稀土永磁转子组件转子磁轭15采用空心结构，可减轻重量。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
【附图说明】
图1是本发明同步发电机本体结构示意图
图2是转子结构图示意图
图3是电励磁转子组件示意图
图4是永磁转子组件示意图
图5是永磁转子磁轭示意图
图6是滑环组件示意图
图中1-后端盖组件 2-滑环组件 3-刷握 4-电刷 5-电励磁转子组件 6-机壳 7-永磁转子组件 8-定子 9-转轴 10-滑环与励磁绕组连接线 11-励磁绕组 12-键I13-紧圈 14-稀土永磁体 15-永磁转子磁轭 16-键II 17-压圈 18-槽楔 19-滑环 20-隔板 21-滑环衬套
【具体实施方式】
参照图1～6，本发明稀土永磁主发电机部分和电励磁辅助发电机部分共用转轴，并共用一套定子。同步发电机的电枢绕组在定子上。稀土永磁主发电机部分和电励磁辅助发电机部分在磁路上并联。主发电机部分的转子结构采用径向励磁结构，相较于其他形式的转子结构，径向励磁的稀土永磁体串联工作，每块永磁体提供发电机每极气隙磁通，漏磁系数较小。选用瓦片型磁钢。调节瓦型磁钢的宽度即调节极弧系数，可以改善气隙磁场波形。辅助发电机部分采用凸极式磁极结构，采用不均匀气隙，以获得系统要求输出的正弦波交流电。
为了使电励磁辅助发电机部分能够产生电压调节部分所需的磁场变化，来改变发电机的外特性，使发电机端电压保持不变，满足发电机在额定转速上下的范围内都能实现恒压，其磁路工作点要在空载特性的线性段。
本发电机由稀土永磁主发电机部分和电励磁辅助发电机部分组成，其结构为串联转子并联磁路。主、辅发电机共用一个定子8，转子分为两部分：稀土永磁转子组件7和电励磁转子组件5，两部分在转轴9上串联，均为4对极。转轴9上安装有滑环组件2。后端盖组件1上安装刷握3和电刷4，滑环与励磁绕组连接线10为励磁绕组11提供励磁电流。
定子绕组采用双绕组形式，避免不同负载相互干扰。并采用短距加分数槽形式，以提高电势波形的正弦度。机壳6上开有沿圆周方向的散热槽，以利于散热和减轻重量。
稀土永磁转子组件7中，极数为8即4对极；永磁转子磁轭15采用空心结构，以减轻重量。除去粘接稀土永磁体14和与转轴9连接部分外，沿轴向挖空，只留一段支撑筋，支撑筋上开有两个对称分布的腰形孔，还可开四个或者六个对称分布的腰形孔。转子磁轭15外侧分布有若干条稀土永磁体14，最外层套有紧圈13。键II16将稀土永磁转子组件7固定在转轴9上。
电励磁转子组件5中，极数为8即4对极；励磁绕组11为集中绕组，嵌放在槽中，通过浸高性能绝缘漆，提高绝缘性能和机械强度。并用槽楔18保护，以防止高速旋转时，励磁绕组11甩出。键I12将电励磁转子组件5固定在转轴9上，并由压圈17轴向定位。
在滑环组件2中，两个铜制滑环19分别为“L”型和倒“L”型，套在与之形状配套的两个滑环衬套21上，构成滑环的两极，中间为绝缘隔板20。