專(zhuān)利名稱(chēng)：一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)，特別適合于在光伏等可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的電能補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
將磁懸浮軸承繞組和電機(jī)定子繞組有規(guī)律地繞在一起，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)軸承化，這個(gè)概念最初是由R. Bosch于八十年代末提出來(lái)的。繼磁懸浮異步電機(jī)和磁懸浮永磁同步電機(jī)之后，磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)技術(shù)也得到了研究，其發(fā)電電壓經(jīng)整流、濾波和穩(wěn)壓后，可在電網(wǎng)電壓波動(dòng)或者負(fù)載變化時(shí)輸出基本不受影響的直流電壓，特別適用于在光伏等可再生能源并網(wǎng)運(yùn)行的動(dòng)量補(bǔ)償，峰值調(diào)節(jié)和負(fù)載平衡。磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的傳統(tǒng)發(fā)電運(yùn)行方式為周期性分時(shí)發(fā)電模式，為克服其功率密度低的局限性，2011年發(fā)表于《中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)》的文獻(xiàn)“全周期無(wú)軸承磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)”公布了一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻全周期發(fā)電機(jī)，其特征在于懸浮繞組同時(shí)擔(dān)任懸浮和勵(lì)磁兩種功能，并且在懸浮繞組完成勵(lì)磁關(guān)斷電流后，主繞組續(xù)流發(fā)電。但是懸浮繞組和主繞組所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，在磁路上相互影響，相互耦合，懸浮力和發(fā)電電壓之間存在復(fù)雜的非線性強(qiáng)耦合關(guān)系，基本數(shù)學(xué)模型隨發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)變化的波動(dòng)很大，磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)、非線性解耦以及運(yùn)行控制的難度很大，懸浮和發(fā)電性能也有待提高。申請(qǐng)?zhí)枮?0091(^63106. X的發(fā)明專(zhuān)利“一種單相無(wú)軸承開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)”提出了一種單相的無(wú)軸承開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于所有定子齒上只有一套繞組，懸浮力由懸浮繞組電流產(chǎn)生，轉(zhuǎn)矩由轉(zhuǎn)矩電流產(chǎn)生，懸浮力和轉(zhuǎn)矩完全解耦，控制方便。但是作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，主繞組在前半周期勵(lì)磁，后半周期才續(xù)流發(fā)電，因此不能在整個(gè)相工作周期內(nèi)均向外輸出電能，具有功率密度低的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提出懸浮和發(fā)電系統(tǒng)解耦、徑向懸浮性能增強(qiáng)的一種磁懸浮懸開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)解決了發(fā)電功率密度低的問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)，由定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心組成雙凸極結(jié)構(gòu)，所述定子鐵心上等間隔設(shè)置四個(gè)懸浮極和四個(gè)發(fā)電極，所述發(fā)電極兩兩徑向相對(duì)；所述懸浮極定子極寬大于所述發(fā)電極定子極寬，轉(zhuǎn)子極極寬與所述發(fā)電極定子極寬相同；所述懸浮極上分別繞有獨(dú)立的懸浮繞組；所述發(fā)電極上分別同時(shí)疊繞著激勵(lì)繞組和發(fā)電繞組，且徑向相對(duì)的兩個(gè)繞組串接。進(jìn)一步，所述懸浮極定子極寬是所述發(fā)電極定子極寬的兩倍。進(jìn)一步，所述雙凸極結(jié)構(gòu)為8/10極，所述懸浮極定子極寬為 3紀(jì)，所述發(fā)電極定子極寬為18"。
本發(fā)明的有益效果是
(1)分開(kāi)設(shè)置懸浮極和發(fā)電極，結(jié)構(gòu)清晰，功能明確
定子極分設(shè)為懸浮極和發(fā)電極，懸浮繞組繞在懸浮極上，激勵(lì)和發(fā)電繞組繞在發(fā)電極上，結(jié)構(gòu)清晰，功能明確，維護(hù)和控制方便。(2)懸浮力不隨轉(zhuǎn)子位置角改變，改善電機(jī)的懸浮性能
消除了傳統(tǒng)磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)定轉(zhuǎn)子臨界對(duì)齊位置處不能有效產(chǎn)生懸浮力的問(wèn)題， 增強(qiáng)電機(jī)的徑向負(fù)載能力，改善電機(jī)的懸浮性能，這是因?yàn)閼腋O下定子極、轉(zhuǎn)子極的對(duì)齊面積保持等于轉(zhuǎn)子極寬，懸浮極磁鏈不受轉(zhuǎn)子位置角影響，當(dāng)給定徑向力繞組電流時(shí)，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)程中懸浮力僅有微小的波動(dòng)，可以基本保持恒定不變。這與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)下懸浮力隨轉(zhuǎn)子位置角周期性變化的現(xiàn)象是明顯不同的。(3)除轉(zhuǎn)子極與發(fā)電極定子完全對(duì)齊和完全不對(duì)齊位置以外，一直都有發(fā)電電壓產(chǎn)生
發(fā)電繞組磁鏈隨位置角的變化而變化，在轉(zhuǎn)子極與發(fā)電極定子不完全對(duì)齊位置期間， 發(fā)電繞組磁鏈不存在平坦區(qū)域，除了轉(zhuǎn)子極與發(fā)電極定子完全對(duì)齊以及完全不對(duì)齊位置以外，一直將有發(fā)電繞組感應(yīng)電壓產(chǎn)生，通過(guò)控制A、B兩相激勵(lì)繞組的輪流激勵(lì)和激勵(lì)電流大小，即可連續(xù)輸出期望的發(fā)電電壓，提高發(fā)電功率密度，這是明顯區(qū)別與傳統(tǒng)周期性分時(shí)發(fā)電模式的。(4)懸浮力和發(fā)電電壓解耦，便于建模及控制
給定懸浮繞組電流時(shí)，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，懸浮極磁鏈關(guān)于轉(zhuǎn)子位置角e的變化很小， 對(duì)發(fā)電極不產(chǎn)生影響。由于該電機(jī)對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)形式，發(fā)電極繞組在各懸浮極均產(chǎn)生對(duì)稱(chēng)分布的磁通，對(duì)x、y軸方向懸浮力的綜合影響近似為零，可忽略不計(jì)，消除了懸浮極與發(fā)電極的耦合影響。表1 懸浮繞組磁鏈以及懸浮力有限元計(jì)算值(記錄A處懸浮繞組磁鏈^!以及徑向力,rt)
權(quán)利要求
1.一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)，由定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心組成雙凸極結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述定子鐵心上等間隔設(shè)置四個(gè)懸浮極和四個(gè)發(fā)電極，所述發(fā)電極兩兩徑向相對(duì)；所述懸浮極定子極寬大于所述發(fā)電極定子極寬，轉(zhuǎn)子極極寬與所述發(fā)電極定子極寬相同；所述懸浮極上分別繞有獨(dú)立的懸浮繞組；所述發(fā)電極上分別同時(shí)疊繞著激勵(lì)繞組和發(fā)電繞組，且徑向相對(duì)的兩個(gè)繞組串接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)，所述懸浮極定子極寬是所述發(fā)電極定子極寬的兩倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)，所述雙凸極結(jié)構(gòu)為8/10極，所述懸浮極定子極寬為3伊，所述發(fā)電極定子極寬為。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)，該電機(jī)由定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心組成雙凸極結(jié)構(gòu)，所述定子鐵心上等間隔設(shè)置四個(gè)懸浮極和四個(gè)發(fā)電極，所述發(fā)電極兩兩徑向相對(duì)；所述懸浮極定子極寬大于所述發(fā)電極定子極寬，轉(zhuǎn)子極極寬與所述發(fā)電極定子極寬相同；所述懸浮極上分別繞有獨(dú)立的懸浮繞組；所述發(fā)電極上分別同時(shí)疊繞著激勵(lì)繞組和發(fā)電繞組，且徑向相對(duì)的兩個(gè)繞組串接。本發(fā)明解決懸浮力和發(fā)電電壓之間非線性強(qiáng)耦合的技術(shù)問(wèn)題；增強(qiáng)徑向負(fù)載能力，改善懸浮性能。
文檔編號(hào)H02N15/00GK102347718SQ20111031399
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者周麗紅, 周云紅, 孫玉坤, 嵇小輔, 黃永紅 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)