无刷电机资料.docx

无刷交流发电机由于没有电刷和集电环，所以不会因为电刷和集电环的磨损和接触不良造成激磁不稳定或发 电机不发电等故障；同时工作时无火花，也减小了无线电干扰。无刷交流发电机分为爪极式、激磁机式和永磁式三种。(一)爪极式无刷交流发电机见图2-18图2-18爪极式无刷交流发电机的结构原理及磁路转子轴彳2 -戡辄托架；3-端I 4-爪 极；5-定子铁心t 非导磁睬接外；7-磁场绕 组：8-转予逾翻1. 爪极式无刷交流发电机的结构及工作原理爪极式无刷交流发电机磁场绕组是静止的，它通过一个磁轭托架固定在后端盖上,所以， 不再需要电刷。两个爪极中只有一个爪极直接固定在电机转子轴上，另一爪极则用非导磁联接环固定在 前一爪极上。当转子旋转时，一个爪极就带动另一爪极一起在定子内转动当磁场绕组中有 直流电通过时，爪极被磁化，就形成了旋转磁场。磁路如图2-18所示2.优点(1) 结构简单、维护方便、工作可靠(2) 不存在电刷与集电环接触不良导致的发电不稳或不发电故障。3.缺点(1) 爪极间连接工艺困难(2) 由于磁路中间隙加大，发电机相同输出功率下需加大励磁电流。（二）激磁机式无刷交流发电机见图2-19图2-】9 散踱机式大刷交流发电机I-推觐杵：F-抑制电容：i- Jl；i体管调击器；4-转予：5 -链梃；6 -站期绕an 7 定子浅心；定亍垸Sft: 9-舞劫端SU !fl- ittiHii -口-帅5fi;演环直m-匝哽我我于：IS-嶂场境坦；偏-二匮骨；17-敝盛版卜】避玩门图2-19为德国波许公司生产的带有激磁机的无刷交流发电机。它实际上是在一台爪极式三相 交流发电机的基础上增加了一部专为其激磁的小型硅整流交流发电机，称为激磁机（图中4、 5、6），激磁机的磁场绕组固定，而三相绕组是转动的。当发电机转动时，在激磁机转子4 的三相绕组中感应出三相交流电，在发电机内部经二极管整流后变为直流电，直接供给爪极 式三相交流发电机的磁场绕组15激磁发电。这种无刷发电机的优点是磁路中无附加气隙，因而漏磁少，输出功率大，但结构复杂。（三）永磁式无刷交流发电机该种发电机与普通发电机不同的是转子部分一一以永久磁铁作为转子磁极而产生旋转 磁场，不仅去掉了电刷和滑环，而且不需要磁场绕组和爪极。结构简单可靠、使用寿命长。转子常用的永磁材料有铁氧体、铬镍钻、稀土钻、钕铁硼等。由于转子为永磁结构，所以产生的旋转磁场强度是不变的、不可调的，因此，不能采用 普通交流发电机通过调节器控制磁场电流的办法来调节发电机的输出电压。为解决调压问题 可采用电压调节器与三相半控桥式整流相配合的办法，使发电机输出电压不随转速大幅度变 化而变化。图2-20是永磁发电机电压控制原理图。3只共阳极硅二极管VD1、VD2、VD3与3只 共阴极晶闸管VT1、VT2、VT3组成三相半控桥式整流电路。另外由硅整流二极管VD1 VD6组成三相全波整流电路，为晶闸管控制极提供触发电压，与电压调节器的一个触点相 接，另一个触点则与晶闸管的控制极相连，电压调节器的线圈并接在三相半控桥的输出端，电压控制原理如下:低速时触点K闭合，晶闸管控制极获得正向触发电压而导通，当转速达到一定值时，整流 桥可向蓄电池和负载提供全波整流电压。当整流输出电压随转速升高而升高到超过额定电压 时，触点K断开（因线圈吸力增大），晶闸管因失去正向触发电压而截止，因而整流输出电 压下降。当整流电压降到一定值时，电压调节器线圈中电流减小吸力减小而使K闭合，3 只晶闸管重新被触发导通，又使整流输出电压回升。如此反复，便可使输出电压控制在规定 范围内。（触点式调节器目前已经由电子式或电脑控制的调节器所代替）永磁式交流发电机优点如下：1. 体积小、轻、结构简单、维护方便，使用寿命长。如750W的钛铁硼永磁发电机与 350W普通交流发电机重量相当。转子上除轴承外无其他磨损件并开有通风孔，冷却散热好， 因而寿命可提高两倍以上。2. 由于传动比大，即发动机转速低而发电机转速高，所以发动机低速时发电机充电性 能好。3. 比功率大，可节约金属材料。4. 无激磁损耗，效率可提高10%以上。5. 在电压控制器中，由于只有控制极约10mA的电流通过触点，故可降低触点磨损， 电压调节结构很简单。6. 由于永磁体的磁导率接近空气的磁导率，使电枢反应磁阻增大，因而感应电势的非 正弦畸变减小，输出功率增大。（四）感应子式交流发电机感应子式交流发电机也是一种无电刷交流发电机，由定子、转子、整流器和机壳组成。它的转子是由齿轮 状钢片铆成，其上有若于个沿圆周均匀分布的齿形凸极，而没有磁场绕组。磁场绕组和电枢绕组均安放在 定子槽中，如图2-23所示。当磁场绕组3通人直流电后，在定子铁心1中产生固定磁场（右上部、左下部为S极；左上部、右下部为 N极）。由于转子4凸齿部分磁通容易通过，磁感应强度最大，从而形成磁极。但转子的每个凸齿是没有固 定极性的，当它对着定子N极就是S极，对着S就是N极。转子凸齿在不运动的磁场内旋转时，当凸齿对着定子凸齿时，磁通量最大，当转子槽对着走子凸齿时 则磁通量最小。因此，转子旋转时，定子凸齿内产生脉动磁通，在定子绕组中感应出交变电动势。将电枢绕组以一定的方式连接起来，并经整流，便可得直流电。感应子式交流发电机中电枢绕组交流电动势的频率恒等于Zn/60（Z为转子齿数，n为转子转速），与 磁场绕组形成的磁极对数无关，这与同步交流机的本质不同。感应子式无刷交流发电机机质量比功率较低。图2-23感应子式交流发电机I 定子铁心I 2-电枢绕组3 3-磁场统组：4-转子