旋转磁极发电机的基本结构

零件装配与结构组成
旋转磁极发电机的基本结构
发电机是通过电磁感应产生电流的能量转换装置。发电机主要通过在转子周围设置固定磁极,并利用转子旋转过程中感应线圈的磁通量变化产生感应电流。有刷旋转磁极式(凸极)同步发电机的结构主要由定子和转子两部分组成。本文以72-84-40d2/t2型交流同步发电机为例,介绍发电机的结构以及与无刷发电不同之处。
一、有刷发电机的原理
有刷发电机采用机械换向,磁极不动,线圈旋转。电机工作时,线圈和换向器旋转,磁钢和碳刷不转,线圈电流方向的交替变化是随电机转动的换相器和电刷来完成的。
在有刷发电机中,这个过程是将各组线圈的两个电源输入端,依次排成一个环,相互之间用绝缘材料分隔,组成一个象圆柱体的东西,与电机轴连成一体,电源通过两个碳元素做成的小柱子(碳刷),在弹簧压力的作用下,从两个特定的固定位置,压在上面线圈电源输入环状圆柱上的两点,给一组线圈通电。
随着电机转动,不同时刻给不同线圈或同一个线圈的不同的两极通电,使得线圈产生磁场的n-s极与靠近的永磁铁定子的n-s极有一个适合的角度差,磁场异性相吸、同性相斥,产生力量,推动电机转动。碳电极在线圈接线头上滑动,像刷子在物体表面刷,因此叫碳刷。
因为相互滑动,会摩擦碳刷,造成损耗,所以需要定期更换碳刷。
碳刷与线圈接线头之间通断交替,会发生电火花,产生电磁破,干扰电子设备。
旋转磁极式发电机原理
二、有刷发电机的结构
(1)定子(电枢)
定子主要由铁芯、绕组和机座三部分组成,是发电机电磁能量转换的关键部件之一。
① 定子铁芯
定子铁芯一般用0.35~0.5mm厚的硅钢片叠成,冲成一定的形状,每张硅钢片都涂有绝缘漆以减小铁芯的涡流损耗。为了防止在运转中硅钢片受到磁极磁场的交变吸引力发生交变移动,同时避免因硅钢片松动在运行中产生振动而将片间绝缘破坏引起铁芯发热和影响电枢绕组绝缘,所以,在制造电机时电枢铁芯通过端部压板在底座上进行轴向固定。
电枢铁芯为一空圆柱体,在其内圆周上冲有放置定子绕组的槽。为了将绕组嵌入槽中并减小气隙磁阻,中小型容量发电机的定子槽一般采用半开口槽。
交流同步发电机的结构
② 电枢绕组
发电机的电枢绕组由线圈组成。线圈的导线都采用高强度漆包线,线圈按一定的规律连接而成,嵌入定子铁芯槽中。绕组的连接方式一般都采用三相双层短距叠绕组。
③ 机座
机座用来固定定子铁芯,并和发电机两端盖形成通风道,但不作为磁路,因此要求它有足够的强度和刚度,以承受加工、运输及运行中各种力的作用,两端的端盖可支承转子,保护电枢绕组的端部。发电机的机座和端盖大都采用铸铁制成。
(2)转子
转子主要由电机轴(转轴)、转子磁轭、磁极和集电环等组成。
① 电机轴
电机轴(转轴)主要用来传递转矩之用,并承受转动部分的重量。中小容量同步发电机的电机轴通常用中碳钢制成。
② 转子磁轭
主要用来组成磁路并用以固定磁极。
③ 磁极
发电机的磁极铁芯一般采用1~1.5mm厚的钢板冲片叠压而成,然后用螺杆固定在转子磁轭上。励磁绕组套在磁极铁芯上,各个磁极的励磁绕组一般串联起来,两个出线头通过螺钉与转轴上的两个互相绝缘的集电环相接。
④ 集电环
集电环是用黄铜环与塑料(如环氧玻璃)加热压制而成的一个坚固整体,然后压紧在电机轴上。整个转子由装在前后端盖上的轴承支承。励磁电流通过电刷和集电环引入励磁绕组。电刷装置一般装在端盖上。
对于中小容量的同步发电机,在前端盖装有风扇,使电机内部通风以利散热,降低电机的温度。中小型同步发电机的励磁机有的直接装在同一轴上;也有的装在机座上,而励磁机的轴与同步发电机的轴用带连接。前一种结构叫“同轴式”同步发电机,后一种结构叫“背包式”同步发电机。
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