一种无刷电励磁起动发电机励磁机励磁绕组结构及其起动/发电切换方法

技术领域

本发明属无刷电励磁起动发电机领域，涉及一种励磁机励磁绕组结构及其起动/发电切换方法。

背景技术

无刷电励磁起动发电机在起动阶段，励磁机相当于变压器。

现有的无刷电励磁同步起动发电机为了提高励磁机为主发电枢输出的励磁电流，励磁机励磁绕组匝数设计得很少，以增加励磁机转子与定子绕组之间的变比，使得励磁机励磁绕组上施加的电压不变的条件下，励磁机转子输出电压升高，励磁机为主发电机输出的励磁电流增大。现有技术条件下，因励磁机励磁绕组匝数少，使得励磁机励磁绕组阻值小，导致发电时励磁电源电流较大、励磁电压较小(即励磁机励磁绕组的供电电源应设计成低压大电流)，一方面励磁电流较大使得励磁回路的体积、重量增加；另一方面，在航空电源系统中，因励磁机的励磁电源一般与调压控制器的供电电源为同一电源，励磁电压过低可能导致调压控制器无法正常工作，过高使得调压控制器励磁回路上开关管的占空比过低，降低发电性能。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种无刷电励磁起动发电机励磁机励磁绕组结构及其起动/发电切换方法。

该励磁绕组结构可通过改变绕组的串并联结构，使得起动时励磁机励磁绕组有效串联匝数减少，提高起动时励磁机的输出能力，而发电时励磁机的励磁绕组有效串联匝数增加，使得励磁机的励磁绕组阻值增加，励磁电流减小，励磁电压升高。

基于此，本发明的技术方案为：

所述一种无刷电励磁起动发电机励磁机励磁绕组结构，包括N极绕组(1)和S 极绕组(2)、第一接触器(3)以及第二接触器(4)；

所述N极绕组串联绕于励磁机内间隔的磁极铁芯上，S极绕组串联绕于励磁机内剩余间隔的磁极铁芯上，且N极绕组与S极绕组的绕向为在相同的电流方向下产生的磁场极性分别为N极和S极；

N极绕组和S极绕组中的任意一路绕组的一端接入第一接触器(3)的静触点，另一端与第二接触器(4)的一个触点以及励磁电源的一极连接；N极绕组和S极绕组中的另一路绕组的一端接入第一接触器(3)的一个动触点以及励磁电源的另一极，另外一端接入第一接触器(3)的另一动触点以及第二接触器(4)的另一个触点；

两路绕组接入第二接触器(4)的极性相同。

进一步的，所述第一接触器(3)为两触点接触器，所述第二接触器(4)为单触点接触器。

进一步的，所述N极绕组的+端接入第一接触器(3)的静触点，N极绕组-端与第二接触器(4)动触点以及励磁电源负极连接；所述S极绕组的+端接入第一接触器 (3)的一个动触点及励磁电源的正极，另一端与第二接触器(4)的静触点以及第一接触器(3)的另一动触点相连；所述绕组的+端为电流流入端，-端为电流流出端。

上述无刷电励磁起动发电机励磁机励磁绕组结构的起动/发电切换方法，包括以下过程：

当无刷电励磁起动发电机工作于起动阶段时，控制第一接触器(3)和第二接触器(4)，使得两路绕组形成并联结构；

当无刷电励磁起动发电机工作于发电阶段时，控制第一接触器(3)和第二接触器(4)，使得两路绕组形成串联结构。

进一步的，当无刷电励磁起动发电机工作于起动阶段时，控制第一接触器(3)中两路绕组的相同极性的两端相连，并且连通第二接触器(4)。

进一步的，当无刷电励磁起动发电机工作于发电阶段时，控制第一接触器(3)中两路绕组的相反极性的两端相连，并且断开第二接触器(4)。

进一步的，当无刷电励磁起动发电机工作于起动阶段时，两路绕组形成并联结构，减小了励磁机定子绕组匝数，提高了转子绕组与定子绕组的变比，提高了励磁机电枢绕组电压，使得励磁机为主发电机提供的励磁电流增加。

进一步的，当无刷电励磁起动发电机工作于发电阶段时，两路绕组形成串联结构，增加了励磁机励磁绕组的匝数及阻值，使得励磁机励磁电流减小，同时励磁机励磁电压升高，同时励磁机两绕组中的电流方向切换前后不变，提高了发电时控制器励磁回路开关管的占空比，降低了励磁电流。

有益效果

采用本发明提出的励磁绕组结构，可通过改变绕组的串并联结构，使得起动时励磁机励磁绕组有效串联匝数减少，提高起动时励磁机的输出能力，使得无刷电励磁同步发电机起动阶段的励磁能力大大提高，而发电时励磁机的励磁绕组有效串联匝数增加，使得励磁机的励磁绕组阻值增加，发电阶段励磁电压显著增加，励磁电流显著降低，提高了发电性能，减小了励磁回路体积重量。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

附图1为起动阶段励磁机励磁绕组结构；

附图2为发电阶段励磁机励磁绕组结构；

附图3为起动阶段励磁机励磁绕组工作原理图；

附图4为发电阶段励磁机励磁绕组工作原理图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本实施例中提出了一种可改变绕组串并联结构的励磁绕组及其起动/发电切换方法，使得起动时励磁机励磁绕组有效串联匝数减少，提高起动时励磁机的输出能力，发电时励磁机的励磁绕组有效串联匝数增加，使得励磁机的励磁绕组阻值增加，励磁电流减小，励磁电压升高。

该无刷电励磁起动发电机励磁机励磁绕组结构，包括N极绕组1和S极绕组2、第一接触器3以及第二接触器4。本实施例中，所述第一接触器3为两触点接触器，所述第二接触器4为单触点接触器。

所述N极绕组串联绕于励磁机内间隔的磁极铁芯上，S极绕组串联绕于励磁机内剩余间隔的磁极铁芯上，且N极绕组与S极绕组的绕向为在相同的电流方向下产生的磁场极性分别为N极和S极；为方便后续描述，两路励磁绕组极性定义为：电流流入端为+，流出端为-。

N极绕组和S极绕组中的任意一路绕组的一端接入第一接触器3的静触点，另一端与第二接触器4的一个触点以及励磁电源的一极连接；N极绕组和S极绕组中的另一路绕组的一端接入第一接触器3的一个动触点以及励磁电源的另一极，另外一端接入第一接触器3的另一动触点以及第二接触器4的另一个触点；两路绕组接入第二接触器4的极性相同。

如图1和图2所示，本实施例中，所述N极绕组的+端接入第一接触器3的静触点，N极绕组-端与第二接触器4动触点以及励磁电源负极连接；所述S极绕组的+端接入第一接触器3的一个动触点及励磁电源的正极，另一端与第二接触器4的静触点以及第一接触器3的另一动触点相连。

上述无刷电励磁起动发电机励磁机励磁绕组结构的起动/发电切换方法，包括以下过程：

当无刷电励磁起动发电机工作于起动阶段时，控制第一接触器3中两路绕组的相同极性的两端相连，并且连通第二接触器4，使得两路绕组形成并联结构；减小了励磁机定子绕组匝数，提高了转子绕组与定子绕组的变比，提高了励磁机电枢绕组电压，使得励磁机为主发电机提供的励磁电流增加。

当无刷电励磁起动发电机工作于发电阶段时，控制第一接触器3中两路绕组的相反极性的两端相连，并且断开第二接触器4，使得两路绕组形成串联结构；增加了励磁机励磁绕组的匝数及阻值，使得励磁机励磁电流减小，同时励磁机励磁电压升高，即励磁机励磁电源可设计为高电压小电流的方式；同时励磁机两绕组中的电流方向切换前后不变，提高了发电时控制器励磁回路开关管的占空比，降低了励磁电流，减小了线缆的体积、重量。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。