全電型電動發(fā)電的電能變換機(jī)組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種電力設(shè)備，具體涉及一種全電型電動發(fā)電的電能變換機(jī)組。
【背景技術(shù)】
[0002]長期以來，發(fā)電機(jī)組可分為:1.移動式電源常采用的汽油發(fā)動發(fā)電機(jī)、柴油發(fā)動發(fā)電機(jī);2.固定式電源有水輪發(fā)電機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)。這些發(fā)電機(jī)發(fā)出的電源按國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)發(fā)電并網(wǎng)組成電力網(wǎng)的電力系統(tǒng)。電能在國家的建設(shè)與人們的生活中已成為不可或缺的能源，也是使用最方便的能源。通常生活用電均采用50Hz、220V的低壓電源，工業(yè)生產(chǎn)大多采用50Hz、380V的低壓電源，大型設(shè)備常用50Hz、6000VAC和10000VAC的高壓電源，個別小型裝備和特殊裝備用400Hz、115VAC的電源。隨著電力電子科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新開發(fā)的電力電子變換器應(yīng)用了大規(guī)模的集成電路，其優(yōu)異的性能已得到了廣泛的應(yīng)用。特別是在軍工設(shè)備和航空航天事業(yè)的發(fā)展過程中，對各式各樣的電源形式需求越來也多，對其性能的要求也越來越高，尤其是對可靠性、抗干擾性、防震性、防輻射能力、過載能力、耐高溫性的要求更高，因此單靠電力電子器件裝置來變換相數(shù)、變換相位、變換頻率等，其可靠性、抗干擾性、防震性、特別是抗輻射能力遠(yuǎn)不如機(jī)電裝置。普通機(jī)電裝置中，采用高速永磁同步發(fā)電機(jī)后，已摒棄了電動式同步發(fā)電機(jī)的滑環(huán)和電刷，因此大大提高了發(fā)電系統(tǒng)的可靠性。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種全電型電動發(fā)電的電能變換機(jī)組，它能實現(xiàn)多種電源的輸出并自行提供電源，不僅省去了機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，提高了傳動效率降低了傳動噪聲，縮小了體積，減輕了重量，而且具有輸出力矩大、承載能力強(qiáng)、剛性高、壽命長等特點。
[0004]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:一種全電型電動發(fā)電的電能變換機(jī)組，包括兩個冗余電池、一臺電動機(jī)和由多臺發(fā)電機(jī)構(gòu)成的發(fā)電機(jī)組，其中，
[0005]所述兩個冗余電池為所述電動機(jī)提供工作電源，再由所述電動機(jī)直接驅(qū)動所述發(fā)電機(jī)組輸出電能；
[0006]所述發(fā)電機(jī)組輸出的電能通過控制器平分為兩組，一組電能通過充電器為所述電池充電，另一組電能直接提供給負(fù)載；
[0007]所述電動機(jī)和發(fā)電機(jī)組置于同一個機(jī)殼內(nèi)，并且電動機(jī)和多臺發(fā)電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子分別沿軸向分成若干段;所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯和多臺發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯安裝在同一根主軸上，所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯位于所述主軸的前部，多臺發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯沿軸向依次位于所述主軸的中后部;所述主軸的前后端分別設(shè)有兩個軸承;所述電動機(jī)的定子鐵芯和發(fā)電機(jī)的定子鐵芯均安裝在所述機(jī)殼上;所述機(jī)殼的前后端分別設(shè)有端蓋，使電動機(jī)和多臺發(fā)電機(jī)構(gòu)成一整體；
[0008]多臺發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯的外徑相同，多臺發(fā)電機(jī)的定子鐵芯的外徑相同；所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯的外徑大于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯的外徑，所述電動機(jī)的定子鐵芯的外徑大于所述發(fā)電機(jī)的定子鐵芯的外徑；
[0009]所述電動機(jī)為三相稀土永磁同步電動機(jī);多臺發(fā)電機(jī)均為稀土永磁同步發(fā)電機(jī)并各自輸出不同的相數(shù)、相位角、頻率和電壓的電源；
[0010]多臺發(fā)電機(jī)的繞組相互絕緣和獨立并各自通過航空插頭向外獨立連接。
[0011]上述的全電型電動發(fā)電的電能變換機(jī)組，其中，每臺發(fā)電機(jī)的定子鐵芯的線槽數(shù)為Z，應(yīng)滿足Z/m =正整數(shù)的要求，m為發(fā)電機(jī)的相數(shù);每臺發(fā)電機(jī)的定子鐵芯的線槽中的線圈匝數(shù)應(yīng)滿足電勢E的要求，E = 4.44fXWΦXRw，式中WΦ為相串聯(lián)匝數(shù)，Rw為繞組系數(shù);每臺發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極數(shù)2P應(yīng)滿足頻率f = P X n/60的要求，η為發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0012]上述的全電型電動發(fā)電的電能變換機(jī)組，其中，所述發(fā)電機(jī)的定子鐵芯為空心圓柱形并由硅鋼片疊壓而成，并且內(nèi)圓面上分布線槽，線槽中嵌入電樞線圈，線圈相連構(gòu)成電樞繞組;至少一臺發(fā)電機(jī)的電樞繞組采用6相單Υ連接，其余的發(fā)電機(jī)的電樞繞組采用相移30°雙Υ連接，使其余的發(fā)電機(jī)為相移30°的6相發(fā)電機(jī);所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯也為空心圓柱并由硅鋼片疊壓而成，并且外表面上均布地插入磁鋼。
[0013]上述的全電型電動發(fā)電的電能變換機(jī)組，其中，所述機(jī)殼與所述電動機(jī)的定子鐵芯的配合處、所述機(jī)殼與多臺發(fā)電機(jī)的定子鐵芯的配合處分別設(shè)有冷卻水槽;所述機(jī)殼與所述軸承的軸承座的配合處設(shè)有冷卻水腔;所述水槽和水腔分別通過水管與外部的循環(huán)水系統(tǒng)相連。
[0014]本實用新型的全電型電動發(fā)電的電能變換機(jī)組具有以下特點:
[00? 5 ] 1.通過一臺稀土永磁同步電動機(jī)直接驅(qū)動同軸的多臺稀土永磁同步發(fā)電機(jī)，實現(xiàn)多種電源的輸出，可輸出單相電源、三相電源和相移30°電角度的6相電源，多種電壓(230VAC、400VAC、600VAC)的電源；多種頻率(50Hz、60Hz、200Hz、400Hz)的電源，以滿足各類裝置、裝備對電能的特殊需求；
[0016]2.將一臺同步電動機(jī)和多臺同步發(fā)電機(jī)置于同一機(jī)殼和機(jī)座，使機(jī)殼和機(jī)座一體組成，還省去了機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，不僅提高了傳動效率，降低了傳動噪聲，縮小了體積，減輕了重量，而且具有輸出力矩大、承載能力強(qiáng)、剛性高、壽命長等特點；
[0017]3.能對輸出電能的相數(shù)、頻率進(jìn)行提升，使用電設(shè)備的脈動大大降低并可大大降低電解電器的濾液容量；
[0018]4.本實用新型全電型電動發(fā)電的電能變換機(jī)組除滿足特殊應(yīng)用外，還可供中高等工科學(xué)院作為十分理想的科研實驗平臺，對電氣工程、電氣傳動和自控專業(yè)的實驗研究十分方便。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的全電型電動發(fā)電的電能變換機(jī)組的結(jié)構(gòu)框圖；
[0020]圖2是本實用新型的全電型電動發(fā)電的電能變換機(jī)組中的電動機(jī)與發(fā)電機(jī)組的剖面圖。
【具體實施方式】
[0021 ]下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0022]請參閱圖1，本實用新型的全電型電動發(fā)電的電能變換機(jī)組，包括兩個冗余電池95、95’、一臺電動機(jī)1和由多臺發(fā)電機(jī)構(gòu)成的發(fā)電機(jī)組20，其中:
[0023]兩個冗余電池95、95’為電動機(jī)1提供工作電源，由電能經(jīng)電動機(jī)1轉(zhuǎn)換成動能，再由電動機(jī)1輸出的動能直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)組20輸出電能，并能實現(xiàn)電壓、頻率、相數(shù)、相位的變化；
[0024]發(fā)電機(jī)組20輸出的電能通過控制器30平分為兩組，一組電能通過充電器50為電池95或電池95 ’充電，另一組電能直接提供給負(fù)載40;
[0025]本實用新型的全電型電動發(fā)電電能變換機(jī)組中的發(fā)電機(jī)組20由兩臺稀土永磁同步發(fā)電機(jī)2、3構(gòu)成，該兩臺發(fā)電機(jī)2、3的輸出電能的功率為12KW，電壓為380V，電流為30A，通過控制器30將輸出電能平分成兩組，該兩組電能的功率和電壓相同，均為功率為6KW，電流為15A。一組電能用于為電池充電，另一組電能直接給負(fù)載供電。充電的一組電能通過充電器50使電流變?yōu)?0A后直接為電池95或電池95’充電。一個電池充滿電的時間約為1小時30分鐘。電池95或電池95 ’充滿后的電流電壓為560VDC?600VDC，再轉(zhuǎn)換為30A提供給電動機(jī)1作為工作電源，電池95或電池95’給電動機(jī)1提供電能約2個小時電能耗盡，因此機(jī)組采用兩個冗余電池95、95’自動轉(zhuǎn)換供電；當(dāng)一個電池給電動機(jī)1供電，另一個電池被充電并等待轉(zhuǎn)換;期間由電動機(jī)1直接驅(qū)動同軸的兩臺發(fā)電機(jī)2、3發(fā)電。
[0026]本實用新型的全電型電動發(fā)電的電能變換機(jī)組，是先通過外接電源對兩個冗余電池充滿電，接著由兩個充滿電的冗余電池輪流向電動機(jī)的通電線圈提供電能，由電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為動能實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，再由電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)扭矩驅(qū)動同軸的發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而實現(xiàn)發(fā)電。在運行一段時間后，需要重新由外接電源對兩個電池充滿電。
[0027]再請參閱圖2，本實用新型的全電型電動發(fā)電的電能變換機(jī)組中的電動機(jī)1和兩臺發(fā)電機(jī)2、3置于同一個機(jī)殼4內(nèi)，并且電動機(jī)1和兩臺發(fā)電機(jī)2、3的定、轉(zhuǎn)子分別沿軸向分成若干段；電動機(jī)1的轉(zhuǎn)子鐵芯11和兩臺發(fā)電機(jī)2、3的轉(zhuǎn)子鐵芯21、31分別通過平鍵安裝在同一根主軸10上，電動機(jī)1的轉(zhuǎn)子鐵芯11位于主軸10的前部，兩臺發(fā)電機(jī)2、3的轉(zhuǎn)子鐵芯21、31沿軸向位于電動機(jī)1的主軸10的中后部。
[0028]主軸10的前后端分別設(shè)有兩個軸承51、52，位于主軸10前端的兩個軸承51、52均安裝在一個軸承座50上，并通過前內(nèi)、外隔圈53、54和螺母55安裝在主軸10上;位于主軸10后端的兩個軸承51’、52 ’均安裝在一個軸承座50 ’上，并通過后內(nèi)、外隔圈53 ’、54 ’和螺母55 ’安裝在主軸10上；軸承上分別加設(shè)有關(guān)和油蓋，以便定時加油，保證了機(jī)組使用時間長、可靠和低噪音。
[0029]電動機(jī)1的定子鐵芯12和兩臺發(fā)電機(jī)2、3的定子鐵芯22、32均安裝在機(jī)殼4上，機(jī)殼4的前后端分別設(shè)有端蓋，端蓋包括小蓋61和大蓋62，使電動機(jī)1和兩臺發(fā)電機(jī)2、3構(gòu)成一整體。