单相永磁交流发电机模型
Permanent Magnet Alternator model
交流发电机原理课件在介绍了交流发电机的工作原理,但那样简单的原理模型发电效率很低,在该原理模型中,旋转的线圈是空心的,所在空间是空气,磁阻极大,导致空间磁通密度很低。大家都知道,运动导线的动生电动势取决于单位时间扫描的磁通量,当导线长度与运动速度一定时,动生电动势与扫描空间的磁通密度成正比。采用增加磁场磁势的方法效果非常有限,简单的方法是把空间变成高磁导率的材料,也就是建立一个高磁导率的转子铁芯,把线圈缠绕在转子铁芯上。转子与定子磁极间留很窄的气隙,这样整条磁路的磁阻大大减小,通过转子铁芯的磁通密度成百倍提高。在图1中表示了发电机模型的磁路。

发电机模型的磁路

图1--发电机模型的磁路
下面介绍一个实用的发电机模型,采用以上介绍的磁路,转子采用高磁导率材料制成,由于通过转子的磁通是不停翻转变化的,为防止产生涡流增加损耗,转子铁芯采用高磁导率的硅钢片叠成,见图2左图。

转子铁芯与线圈框架-发电机模型制作

图2--转子铁芯与线圈框架
转子的线圈是绕在转子铁芯上的,为了方便绕制与加强绝缘,在转子铁芯上装有线圈框架,线圈框架用绝缘材料制成,见图2右图。线圈框架共4个,把框架从铁芯轴向的两边插入转子铁芯,见图3,红色箭头表示插入方向。

把线圈框架插入转子铁芯-发电机模型制作

图2--转子铁芯与线圈框架
转子线圈用漆包线绕制,整齐的绕在线圈框架内,两个线圈圈数一样,绕向相同,把两个线圈相连接成一个线圈,把线圈两个引出端连接到两个滑环上,滑环装置(集电环)采用两个光滑的黄铜环,通过绝缘套筒安装在转轴上,见图4。

绕好线圈的转子-发电机模型制作

图4--绕好线圈的转子
转子通过轴承支架安装在底座上,在转子一端安装皮带轮,外来动力通过皮带轮带动发电机转子旋转。在底座上安装两个电刷,电刷用黄铜片制成,电刷依靠弹性紧靠滑环,保证接触良好,见图5。

发电机转子安装-发电机模型制作

图5--发电机转子安装在底座上
发电机模型的磁场由永磁体产生,可选用磁性能最好的永磁体材料钕铁硼,也可选用其他强磁体,在永磁体两极机紧贴着两个定子磁极,磁极用导磁良好的铁质材料制成,见图6。

永磁体磁极-发电机模型制作

图6--永磁体磁极
定子磁极通过磁极支架安装在底座上,见图7。

安装永磁定子-发电机模型制作

图7--安装永磁定子
把定子磁极与转子一同安装在底座上,见图8,并且把电灯泡连接到电刷的接线柱上,永磁发电机模型就组装完毕了。

单相永磁交流发电机-发电机模型制作

图8--单相永磁交流发电机模型
下面请观看这个发电机模型的动画,为演示清晰,发电机旋转速度很慢。动画格式 .mp4;分辨率800×600。
单相永磁交流发电机模型动画
在科普与教学中用于演示的最常用发电机模型,通常是采用这种结构的永磁发电机。
 
返回上一页   Back to Previous Page