一种永磁同步电机高压发电机组的制作方法

1.本实用新型涉及发电机领域，具体为一种永磁同步电机高压发电机组。


背景技术：

2.野外作业需使用应急供电时，以往的特种车辆通常选用中、小型柴油交流同步发电机组作为主要的应急供电装置。由于发电机组对外输出的有功能量和无功能量都来自于交流同步发电机，其体积和重量一般相对较大、较重，且发电机组输出交流电的电能质量受柴油机转速和发电机自动调压的共同影响，其电压响应速度及波形畸变等指标往往不尽如人意。为了减少发电机组占用整车的空间和重量，提高输出电源精度，考虑将传统的交流同步发电机组替换为直流永磁发电机组，为整车提供电源。发电机使用转子磁极材料为钕铁硼的永磁同步发电机，相较于传统的交流同步发电机，具备结构简单、同等输出功率下体积小、重量轻等优点；直流永磁发电机输出的直流电压较交流发电机电压等级更高，输出相同功率时直流永磁发电机的动力电缆流经电流越小，更加容易选择并布置电缆，提高导体的经济效益。随着以电力电子技术为基础的电源转换装置(如整流电源、逆变电源、静变电源等)逐步成熟，直流永磁电机输出的直流电可经过电源转换装置转换成ac380v、ac220v、dc5v、dc12v、dc24v等多种电压制式。为此，针对特种车辆对应急电源重量、体积和对输出供电制式的需求，我们提出了一种永磁同步电机高压发电机组。


技术实现要素：

3.(一)解决的技术问题
4.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种永磁同步电机高压发电机组，解决了上述的问题。
5.(二)技术方案
6.为实现上述所述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种永磁同步电机高压发电机组，包括防雨舱体，所述防雨舱体的底部固定安装有机组底座，所述防雨舱体的顶部内壁上固定安装有消声器，防雨舱体的内部固定安装有柴油机，所述防雨舱体的内部设置有与柴油机连接的直流永磁发电机，所述机组底座上固定安装有直流永磁发电机电性连接的蓄电池，所述防雨舱体的顶部内壁上固定安装有逆变电源，机组底座的顶部固定安装有锂电池组以及控制箱。
7.优选的，所述直流永磁发电机包括机壳、风罩、轴承、风扇、后端盖、转子、定子以及前端盖，所述机壳的背部固定安装有风罩，所述机壳的内部固定安装有后端盖，所述后端盖的中间以及前端盖中间轴承固定安装有转子，所述转子对应风罩的一端固定安装有风扇，所述前端盖与机壳的前端固定连接在一起，所述机壳的内部设置有定子,转子设置在定子的内侧，转子的对应定子的一侧设置有定子绕组，机壳的内部设置有前端盖。
8.优选的，所述机壳的外侧固定安装有出线盒，机壳的内壁上设置有三相整流桥。
9.优选的，后端盖以及前端盖采用型材铝板，提高了端盖的机械强度。
10.优选的，机壳的底部固定安装有底座，机壳采用型材铝机壳，提高了机壳的机械强度。机壳内采用螺旋水道结构，水冷发电机与风冷发电机相比，具有体积小的特点，环境适应性好。
11.优选的，所述转子通过联轴器以及联接圈与柴油机连接，联接圈设置在联轴器的外侧。
12.优选的，定子是发电机产生交流电的部件，当转子在其内转动时，引起定子绕组磁通的变化，定子绕组中就产生交变的感应电动势，转子是发电机传递磁场的部件，它由轴、永磁体组成。
13.(三)有益效果
14.与现有技术相比，本实用新型提供了一种永磁同步电机高压发电机组，具备以下有益效果：
15.1、该永磁同步电机高压发电机组，经带载测试，直流永磁发电机组的输出指标能够达到《gjb674b-2020军用直流移动电站通用规范》中规定的a类电站的要求，在发电性能指标、体积重量及燃油消耗率方面优于大多数传统交流发电机组要求的ⅲ类电站指标，能够满足车辆发电有较高用电要求的使用场合和设备。该型直流永磁发电机组已经在特种车辆应急供电中广泛应用，运行稳定，性能优越，具有较好的瞬态响应和稳态输出能力，满足野外供电需求。
附图说明
16.图1为高压发电机组正视剖视示意图；
17.图2为高压发电机组侧视示意图；
18.图3为高压发电机组俯视剖视示意图；
19.图4为图2中的b-b剖视示意图；
20.图5为直流永磁电机剖视示意图；
21.图6为图5中的a-a剖视示意图；
22.图7为直流永磁电机侧视示意图；
23.图8为直流永磁发电机组原理示意图。
24.图中：1、防雨舱体；2、消声器；3、柴油机；4、逆变电源；5、锂电池组；6、控制箱；7、机组底座；8、蓄电池；9、直流永磁发电机；10、联轴器；11、联接圈；12、底座；13、机壳；14、风罩；15、轴承；16、风扇；17、后端盖；18、转子；19、定子；20、前端盖；21、出线盒；22、三相整流桥。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.请参阅图1-8，一种永磁同步电机高压发电机组，包括防雨舱体1，防雨舱体1的底部固定安装有机组底座7，防雨舱体1的顶部内壁上固定安装有消声器2，防雨舱体1的内部固定安装有柴油机3，防雨舱体1的内部设置有与柴油机3连接的直流永磁发电机9，机组底
座7上固定安装有直流永磁发电机9电性连接的蓄电池8，防雨舱体1的顶部内壁上固定安装有逆变电源4，机组底座7的顶部固定安装有锂电池组5以及控制箱6。
27.进一步的，直流永磁发电机9包括机壳13、风罩14、轴承15、风扇16、后端盖17、转子18、定子19以及前端盖20，机壳13的背部固定安装有风罩14，机壳13的内部固定安装有后端盖17，后端盖17的中间以及前端盖20中间轴承固定安装有转子18，转子18对应风罩14的一端固定安装有风扇16，前端盖20与机壳13的前端固定连接在一起，机壳13的内部设置有定子19,转子18设置在定子19的内侧，转子18的对应定子19的一侧设置有定子绕组，机壳13的内部设置有前端盖20。
28.机壳13的外侧固定安装有出线盒21，机壳13的内壁上设置有三相整流桥22。
29.后端盖17以及前端盖20采用型材铝板，提高了端盖的机械强度。
30.机壳13的底部固定安装有底座12，机壳13采用型材铝机壳，提高了机壳13的机械强度。机壳13内采用螺旋水道结构，水冷发电机与风冷发电机相比，具有体积小的特点，环境适应性好。
31.转子18通过联轴器10以及联接圈11与柴油机3连接，联接圈11设置在联轴器10的外侧。
32.定子19是发电机产生交流电的部件，当转子18在其内转动时，引起定子绕组磁通的变化，定子绕组中就产生交变的感应电动势，转子18是发电机传递磁场的部件，它由轴、永磁体组成。
33.相较于传统的交流同步发电机，直流永磁电机减少了励磁机转子和励磁机定子这两个机构，使得电机的长度及重量大幅度降低。
34.直流永磁发电机9内的磁场全部由其转子18的永磁极提供。柴油机3转动时，与其刚性连接的发电机转子18转动形成旋转磁场，定子19上便可产生感应电动势，经三相整流桥整流后直流输出。直流永磁发电机9在额定转速下，产生的感应电动势也是一定的；发电机组带负载时，定子19上流过电流，产生电枢反应，降低发电机输出电压。
35.为了解决发电机组带负载电压下跌的问题，考虑到直流永磁发电机9的电压和转速呈正比，测得直流永磁发电机9在空载条件下每上升或降低100转时，直流永磁发电机9的端电压升高或降低30v。在直流永磁发电机9未装机组前使用电动机台架在额定转速附近测量对应的输出电压，绘制出直流永磁发电机9的n-v曲线，将此函数写入控制系统内。控制系统和柴油机3的ecu通讯使用基于can2.0b的j1939协议，当控制系统检测出当前输出电压与额定电压存在偏差时，便会参照直流永磁发电机9的n-v曲线，使用插值法向ecu发送tsc1te指令(帧id：0x0c000003)，ecu收到指令后按照指令的转速要求升速或降速，使直流永磁发电机9输出的端电压稳定在额定电压。
36.若负载端有冲击性负载，且负载在正常工作时的功率不大，可在直流永磁发电机9的输出端并联锂电池组5。该型发电机组配备锂离子储能电池组，电芯为磷酸铁锂。锂电池组5可静默供电30kwh，最大输出功率60kw。此举大大提高了发电机组的供电可靠性和环境适应性，优化发电机组整机油耗表现；输出端亦装有在线的逆变器，可输出ac380v、ac220v、dc12v、dc5v等不同制式的电源，逆变器具有宽电压输入、波形失真度≤3％、输出电压精度高等优点。系统采用ac-dc、dc-dc双向变换两级架构，能有效的平衡母线电压在突加时的波动，从而提高整机输出的动态响应时间。ac-dc双向变换采用四象限svpwm技术，能量双向流
动，功率因数高达0.99以上，输出谐波污染小。dc-dc双向变换采用多重交错高频电路，输出响应快，输出电压范围宽。
37.参阅图8，柴油机3和直流永磁发电机9通过转接盘、飞轮止口及螺栓刚性连接，安装于机组底盘7上。控制系统用于对直流永磁发电机9启、停控制及状态监测和保护，同时采样直流永磁发电机9输出的直流电电压及电流，控制直流永磁发电机9的输出及过电压、过电流保护等。
38.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种永磁同步电机高压发电机组，包括防雨舱体(1)，其特征在于，所述防雨舱体(1)的底部固定安装有机组底座(7)，所述防雨舱体(1)的顶部内壁上固定安装有消声器(2)，防雨舱体(1)的内部固定安装有柴油机(3)，所述防雨舱体(1)的内部设置有与柴油机(3)连接的直流永磁发电机(9)，所述机组底座(7)上固定安装有直流永磁发电机(9)电性连接的蓄电池(8)，所述防雨舱体(1)的顶部内壁上固定安装有逆变电源(4)，机组底座(7)的顶部固定安装有锂电池组(5)以及控制箱(6)。2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机高压发电机组，其特征在于：所述直流永磁发电机(9)包括机壳(13)、风罩(14)、轴承(15)、风扇(16)、后端盖(17)、转子(18)、定子(19)以及前端盖(20)，所述机壳(13)的背部固定安装有风罩(14)，所述机壳(13)的内部固定安装有后端盖(17)，所述后端盖(17)的中间以及前端盖(20)中间轴承固定安装有转子(18)，所述转子(18)对应风罩(14)的一端固定安装有风扇(16)，所述前端盖(20)与机壳(13)的前端固定连接在一起，所述机壳(13)的内部设置有定子(19),转子(18)设置在定子(19)的内侧，转子(18)的对应定子(19)的一侧设置有定子绕组，机壳(13)的内部设置有前端盖(20)。3.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机高压发电机组，其特征在于：所述机壳(13)的外侧固定安装有出线盒(21)，机壳(13)的内壁上设置有三相整流桥(22)。4.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机高压发电机组，其特征在于：所述后端盖(17)以及前端盖(20)采用型材铝板。5.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机高压发电机组，其特征在于：所述机壳(13)的底部固定安装有底座(12)，机壳(13)采用型材铝机壳。6.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机高压发电机组，其特征在于：所述转子(18)通过联轴器(10)以及联接圈(11)与柴油机(3)连接，联接圈(11)设置在联轴器(10)的外侧。

技术总结
本实用新型涉及发电机领域，且公开了一种永磁同步电机高压发电机组，包括防雨舱体，所述防雨舱体的底部固定安装有机组底座，所述防雨舱体的顶部内壁上固定安装有消声器，防雨舱体的内部固定安装有柴油机，所述防雨舱体的内部设置有与柴油机连接的直流永磁发电机，所述机组底座上固定安装有直流永磁发电机电性连接的蓄电池，所述防雨舱体的顶部内壁上固定安装有逆变电源，机组底座的顶部固定安装有锂电池组以及控制箱。池组以及控制箱。池组以及控制箱。


技术研发人员：史红利 张华南 孙浩棋 曹志魁 李沛霖 吴东建 王家毅 张峰 许东阳 王岩 柳宗晨
受保护的技术使用者：郑州金阳电气有限公司
技术研发日：2023.02.08
技术公布日：2023/5/13