本發(fā)明涉及發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種無刷直流發(fā)電機及發(fā)電技術(shù)。

背景技術(shù)：

目前直流發(fā)電機，主要分為有刷直流發(fā)電機和整流型直流發(fā)電機。對于有刷直流發(fā)電機，定子通過電勵磁或永磁體形成磁場，電樞繞組在轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子電樞切割磁場發(fā)出交流電，通過換向器和電刷，將轉(zhuǎn)子發(fā)出的交流電轉(zhuǎn)換出直流電，因電樞繞組在轉(zhuǎn)子，另外需要轉(zhuǎn)向器和電刷，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性低，成本更高。

對于整流型直流發(fā)電機，其實際為交流發(fā)電機通過整流系統(tǒng)，獲得直流電。其可靠性和成本決定于交流發(fā)電機和整流系統(tǒng)，目前廣泛使用的交流發(fā)電機采用轉(zhuǎn)子勵磁方式，即勵磁磁場產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子，勵磁采用永磁或電勵磁形式，對于永磁形式，勵磁磁場無法調(diào)節(jié)，無法實現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)節(jié)，另外永磁體有失磁風(fēng)險，且成本高；對于電勵磁交流發(fā)電機，其通過滑環(huán)電刷或旋轉(zhuǎn)整流模塊，將直流電通入轉(zhuǎn)子勵磁繞組以產(chǎn)生勵磁磁場，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，也由于碳刷或整流模塊的損壞，導(dǎo)致可靠性不高，另外，勵磁在轉(zhuǎn)動部件轉(zhuǎn)子上，需經(jīng)過復(fù)雜工藝處理，可靠性不高，轉(zhuǎn)子速度也受到限制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種無刷直流發(fā)電機，其結(jié)構(gòu)簡單，電機的可靠性和可維護性好，克服了現(xiàn)有直流發(fā)電機可靠性低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，轉(zhuǎn)速受限等缺點，此外本發(fā)明還提供了采用該無刷直流發(fā)電機進行發(fā)電的技術(shù)。

其技術(shù)方案是這樣的：一種無刷直流發(fā)電機，包括定子和轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子置于所述定子的內(nèi)側(cè)，所述轉(zhuǎn)子能夠轉(zhuǎn)動，所述定子和所述轉(zhuǎn)子之間有留有氣隙，其特征在于：所述定子包括定子本體，所述定子本體內(nèi)側(cè)設(shè)有至少一對呈對稱設(shè)置的定子凸極，所述定子凸極包括凸極極靴、連接所述凸極極靴和所述定子本體的凸極極身，所述凸極極靴之間留有空隙，所述凸極極靴上布置有極靴槽，所述極靴槽內(nèi)設(shè)有電樞繞組，勵磁繞組布置在所述定子上，使得相對應(yīng)的兩個所述定子凸極分別形成N極和S極，所述轉(zhuǎn)子包括至少一對對稱設(shè)置的轉(zhuǎn)子凸極。

進一步的，所述電樞繞組的一端布置于其中一個所述凸極極靴的一個極靴槽內(nèi)，所述電樞繞組的另一端置于相對應(yīng)的所述凸極極靴的一個極靴槽內(nèi)。

進一步的，所述勵磁繞組設(shè)置于定子的凸極極身。

進一步的，所述勵磁繞組設(shè)置于定子本體軛部。

進一步的，所述定子和所述轉(zhuǎn)子為導(dǎo)磁材料。

進一步的，所述勵磁繞組勵磁采用電勵磁、永磁體或電勵磁和永磁體的混合勵磁。

一種采用上述的一種無刷直流發(fā)電機進行發(fā)電的技術(shù)，其特征在于：勵磁繞組構(gòu)建勵磁磁場后，通過外部機械設(shè)備帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，勵磁繞組的磁通在凸極極靴中的分布隨轉(zhuǎn)子位置變化，切割轉(zhuǎn)子對應(yīng)的電樞繞組，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。

進一步的，當勵磁方式為電勵磁時，勵磁繞組通入直流電產(chǎn)生磁通，磁通由一個凸極極靴出來，經(jīng)過定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙，進入轉(zhuǎn)子，再從轉(zhuǎn)子出來進入定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙，達到另一個凸極極靴，流經(jīng)定子本體后形成閉合回路，形成勵磁磁場，兩個對稱設(shè)置的定子凸極分別形成磁場的N極和S極。

本發(fā)明的無刷直流發(fā)電機，相對于現(xiàn)有的整流型直流發(fā)電機，其結(jié)構(gòu)簡單，可靠性好，勵磁繞組和電樞繞組同時置于定子上，勵磁繞組建立勵磁磁場；電樞繞組分布于定子槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子無需安裝勵磁繞組，僅作為磁路通道，從而省去了碳刷滑環(huán)或旋轉(zhuǎn)整流模塊，簡化了發(fā)電機部件和結(jié)構(gòu)，提高可靠性和可維護性，轉(zhuǎn)子速度不受限制；相對于現(xiàn)有的有刷直流發(fā)電機，本發(fā)明的無刷直流發(fā)電機，其結(jié)構(gòu)簡單，能夠直接輸出直流電，通過勵磁繞組建立勵磁磁場，定子上相對應(yīng)的兩個凸極極靴分別形成N極和S極，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，勵磁繞組的磁通在定子的凸極極靴中的分布隨轉(zhuǎn)子位置變化，切割轉(zhuǎn)子對應(yīng)的電樞繞組，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，當轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)動至凸極極靴之間的空隙位置處時，勵磁磁通開始變化位置，由一側(cè)電樞繞組切換到另一側(cè)電樞繞組，勵磁磁場和定子凸極的極性不會發(fā)生改變，還是原來的S,N極，因而不會像現(xiàn)有的有刷直流發(fā)電機的電樞繞組發(fā)生了勵磁磁通方向上的變化，從而解決了直流發(fā)電的換向問題，實現(xiàn)了直流電的輸出，無需換向器和電刷，簡化了發(fā)電機部件和結(jié)構(gòu)，降低了成本和提高了可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的無刷直流發(fā)電機發(fā)電時的示意圖；

圖2為本發(fā)明的無刷直流發(fā)電機發(fā)電時轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到另一位置處時的示意圖；

圖3為本發(fā)明的無刷直流發(fā)電機發(fā)電時轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到凸極極靴之間的空隙位置處時的示意圖；

圖4為本發(fā)明的具有另一種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的無刷直流發(fā)電機的示意圖；

圖5為本發(fā)明的具有另一種轉(zhuǎn)子和定子凸極結(jié)構(gòu)的無刷直流發(fā)電機的示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步說明。

見圖1至圖5，本發(fā)明的一種無刷直流發(fā)電機，包括定子1和轉(zhuǎn)子2，定子和轉(zhuǎn)子為導(dǎo)磁材料，轉(zhuǎn)子2置于定子1的內(nèi)側(cè)，轉(zhuǎn)子2能夠轉(zhuǎn)動，定子1和轉(zhuǎn)子2之間有留有氣隙，定子1包括定子本體3，定子本體3內(nèi)側(cè)設(shè)有一對呈對稱設(shè)置的定子凸極，定子凸極分別包括凸極極靴41、凸極極靴42，凸極極靴41和凸極極靴42分別通過凸極極身5連接定子本體3，凸極極靴41和凸極極靴42之間留有空隙，凸極極靴41和凸極極靴42上分別布置有極靴槽9，極靴槽9內(nèi)設(shè)有電樞繞組6，電樞繞組6的一端布置于凸極極靴41的一個極靴槽9內(nèi)，電樞繞組6的另一端置于相對應(yīng)的凸極極靴42的一個極靴槽9內(nèi)，勵磁繞組7設(shè)置于凸極極身5上，圖中的勵磁繞組勵磁采用電勵磁，使得相對應(yīng)的兩個定子凸極分別形成N極和S極。

在圖1至圖3中，轉(zhuǎn)子2設(shè)有一對對稱設(shè)置的轉(zhuǎn)子凸極8；圖4中，轉(zhuǎn)子2設(shè)有兩對對稱設(shè)置的轉(zhuǎn)子凸極8；見圖5，轉(zhuǎn)子2設(shè)有兩對對稱設(shè)置的轉(zhuǎn)子凸極8；定子凸極設(shè)置有2對，凸極極靴對應(yīng)也有2對，分別為凸極極靴41、凸極極靴42、凸極極靴43、凸極極靴44；轉(zhuǎn)子凸極8的對數(shù)可以按照需求設(shè)計，定子凸極的對數(shù)也可以按照需求設(shè)計。

見圖1至圖3，一種采用中上述的無刷直流發(fā)電機進行發(fā)電的技術(shù)，勵磁繞組通入直流電，勵磁繞組通入直流電產(chǎn)生磁通，磁通由一個凸極極靴出來，經(jīng)過定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙，進入轉(zhuǎn)子，再從轉(zhuǎn)子出來進入定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙，達到另一個凸極極靴，流經(jīng)定子本體后形成閉合回路，就形成了勵磁磁場，兩個對稱設(shè)置的定子凸極分別形成S極，N極；轉(zhuǎn)子由外部機械設(shè)備帶動旋動，此時氣隙也隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，氣隙磁通隨著轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動，并切割電樞繞組，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，電樞繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。當轉(zhuǎn)子位置從圖1位置轉(zhuǎn)動到圖2時，勵磁磁通隨轉(zhuǎn)子位置變化，并切割轉(zhuǎn)子對應(yīng)的定子的凸極極靴上電樞而發(fā)電，當轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)動到圖3位置的兩個凸極極靴之間的空隙時，勵磁磁通開始變化位置，由圖中的右側(cè)電樞繞組切換到左側(cè)電樞繞組，但此時勵磁磁場和定子凸極的極性沒有發(fā)生改變，還是原來的S極,N極，沒有發(fā)生了勵磁磁通方向上的變化，對于電樞繞組來說，磁通沒有發(fā)生換向不會進行換向，從而解決了直流發(fā)電的換向問題，實現(xiàn)了直流電的輸出。

本發(fā)明的無刷直流發(fā)電機及發(fā)電技術(shù)具有以下優(yōu)點：

1.從電磁上實現(xiàn)了直流發(fā)電機換向問題，無刷換向器和整流系統(tǒng)，大大提高了直流發(fā)電機的可靠性。

2.勵磁繞組置于定子中，而非旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子中，使發(fā)電機不需要滑環(huán)碳刷或旋轉(zhuǎn)整流，結(jié)構(gòu)簡化，成本降低，可靠性高。

3.采用電勵磁，通過調(diào)節(jié)勵磁電流，可調(diào)節(jié)勵磁磁場，使輸出電壓可調(diào)，優(yōu)于傳統(tǒng)永磁發(fā)電機磁場不可調(diào)。

4.轉(zhuǎn)子僅用導(dǎo)磁材料即可，無需特殊絕緣和相關(guān)支撐，結(jié)構(gòu)簡單，提高了發(fā)電機高速可靠性，使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的限制大大減小。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。