盤式低轉(zhuǎn)速雙饋發(fā)電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電機(jī)，特別涉及一種交流勵(lì)磁的盤式發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]可再生微風(fēng)、微水等能源，作為當(dāng)前能源的重要組成部分，對國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和社會的全面進(jìn)步具有重要的戰(zhàn)略意義。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，對于容量較小的發(fā)電，通常采用永磁發(fā)電機(jī)發(fā)電，然后利用各種電力電子逆變裝置進(jìn)行逆變并網(wǎng)；對于容量比較大的發(fā)電，采用用處發(fā)電機(jī)發(fā)電存在變流器成本太高、可靠性太低等缺點(diǎn)。
[0004]因此在容量較大場合往往采用隱極式雙饋發(fā)電機(jī)，對轉(zhuǎn)子進(jìn)行交流勵(lì)磁而非常規(guī)的直流勵(lì)磁，把勵(lì)磁電流的頻率疊加到輸出上，使輸出電壓跟隨網(wǎng)絡(luò)電壓以便并網(wǎng)。但由于隱極式雙饋發(fā)電機(jī)磁極對數(shù)少，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，為了便于并網(wǎng)，還需要采用變速齒輪箱增速，然后才帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電并網(wǎng)，而變速箱摩擦嚴(yán)重，會極大降低換能效率。
[0005]因此，有必要設(shè)計(jì)開發(fā)一種新的發(fā)電機(jī)，使微風(fēng)微水等隨機(jī)性新能源便于采集發(fā)電和柔性并網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對能源資源的高效利用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種盤式低轉(zhuǎn)速雙饋發(fā)電機(jī)，以解決現(xiàn)有隱極式雙饋發(fā)電機(jī)需要轉(zhuǎn)速極高，并網(wǎng)困難、換能效率低等缺點(diǎn)。
[0007]本實(shí)用新型盤式低轉(zhuǎn)速雙饋發(fā)電機(jī)，包括電機(jī)殼和轉(zhuǎn)子軸，所述電機(jī)殼上設(shè)置有定子盤，所述定子盤上沿圓周方向依次布置有第I圓柱形定子磁鋼、第2圓柱形定子磁鋼、第3圓柱形定子磁鋼、…、第4N+1圓柱形定子磁鋼，N為自然數(shù);各定子磁鋼的軸心線與定子盤的軸心線平行；各定子磁鋼上繞制有漆包線圈，將定子盤上4N+1個(gè)定子磁鋼中奇數(shù)磁鋼上的漆包線圈中順向串聯(lián)，其余漆包線圈反向串聯(lián)構(gòu)成輸出線圈；
[0008]所述轉(zhuǎn)子軸上固定設(shè)置有轉(zhuǎn)子盤，轉(zhuǎn)子盤與定子盤同軸，所述轉(zhuǎn)子盤上的圓周向上設(shè)置有兩組相對于轉(zhuǎn)子盤徑向?qū)ΨQ布置的轉(zhuǎn)子磁鋼，每組轉(zhuǎn)子磁鋼分別包括2N個(gè)轉(zhuǎn)子磁鋼，且每組內(nèi)的相鄰磁鋼間距與定子盤上相鄰磁鋼間距相同；各轉(zhuǎn)子磁鋼上也分別繞制有漆包線圈，第一組轉(zhuǎn)子磁鋼中的漆包線圈采用與定子磁鋼上的漆包線圈相同的順向串聯(lián)和反向串聯(lián)方式連接構(gòu)成第一勵(lì)磁線圈，第二組轉(zhuǎn)子磁鋼中的漆包線圈也采用與定子磁鋼上的漆包線圈相同的順向串聯(lián)和反向串聯(lián)連接方式連接構(gòu)成第二勵(lì)磁線圈。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果：
[0010]本實(shí)用新型盤式低轉(zhuǎn)速雙饋發(fā)電機(jī)，其克服了常規(guī)隱極式雙饋發(fā)電機(jī)需要轉(zhuǎn)速極高，并網(wǎng)困難等不足，換能效率高，為微風(fēng)、微水等低品能源采集、發(fā)電、可靠并網(wǎng)提供了重要的技術(shù)保障。
【附圖說明】
[0011]圖I為本實(shí)施例盤式低轉(zhuǎn)速雙饋發(fā)電機(jī)的局部立體分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為最簡單相變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，其中E1、E2-勵(lì)磁變流器直流側(cè)電源，V1-V4-全控型電力電子開關(guān)器件，D1-D4-電力二極管，LlRl-第一組勵(lì)磁繞組，L2R2第二組勵(lì)磁繞組；
[0013]圖3為定子輸出等效電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0015]如圖所示，本實(shí)施例盤式低轉(zhuǎn)速雙饋發(fā)電機(jī)，包括電機(jī)殼和轉(zhuǎn)子軸，所述電機(jī)殼上設(shè)置有定子盤I，所述定子盤上沿圓周方向依次布置有第I圓柱形定子磁鋼、第2圓柱形定子磁鋼、第3圓柱形定子磁鋼、…、第4N+1圓柱形定子磁鋼，N為自然數(shù);各定子磁鋼2的軸心線與定子盤的軸心線平行;各定子磁鋼上繞制有漆包線圈，將定子盤上4N+1個(gè)定子磁鋼中奇數(shù)磁鋼上的漆包線圈中順向串聯(lián)，其余漆包線圈反向串聯(lián)構(gòu)成輸出線圈；
[0016]所述轉(zhuǎn)子軸上固定設(shè)置有轉(zhuǎn)子盤3，轉(zhuǎn)子盤與定子盤同軸，所述轉(zhuǎn)子盤上的圓周向上設(shè)置有兩組相對于轉(zhuǎn)子盤徑向?qū)ΨQ布置的轉(zhuǎn)子磁鋼4，每組轉(zhuǎn)子磁鋼分別包括2N個(gè)轉(zhuǎn)子磁鋼;且每組內(nèi)的相鄰磁鋼間距與定子盤上相鄰磁鋼間距相同；各轉(zhuǎn)子磁鋼上也分別繞制有漆包線圈，第一組轉(zhuǎn)子磁鋼中的漆包線圈采用與定子磁鋼上的漆包線圈相同的順向串聯(lián)和反向串聯(lián)方式連接構(gòu)成第一勵(lì)磁線圈，第二組轉(zhuǎn)子磁鋼中的漆包線圈也采用與定子磁鋼上的漆包線圈相同的順向串聯(lián)和反向串聯(lián)連接方式連接構(gòu)成第二勵(lì)磁線圈。
[0017]本實(shí)用新型盤式低轉(zhuǎn)速雙饋發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流施加方法，所述第一組轉(zhuǎn)子磁鋼的激磁電流按含補(bǔ)償量的正弦規(guī)律施加，第二組轉(zhuǎn)子磁鋼的激磁電流按含補(bǔ)償?shù)挠嘞乙?guī)律施加，兩組的激磁電流幅度相同，幅度按定子輸出電壓和無功要求施加。
[0018]本實(shí)施例盤式低轉(zhuǎn)速雙饋發(fā)電機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，第一勵(lì)磁線圈可施加勵(lì)磁電流Ii=Ci · sin(Wit+Oi)，第二勵(lì)磁線圈電流可施加勵(lì)磁電流12= Ci · cos (Wit+Φι)時(shí)，Wi為第兩勵(lì)磁線圈勵(lì)磁電流角速度，Φ:為兩勵(lì)磁線圈勵(lì)磁電流初相值，C1是定子輸出電壓或無功決定的系數(shù)。
[0019]定子感應(yīng)輸出的電壓基波為：
[0020]u οι= m+U2=C2 · [cosdt+OO+i^sindt+Oi)]，其中i為輸出電壓向量的虛部;電壓基波模為Uo=C2，為常數(shù);U1為勵(lì)磁電流I1感應(yīng)的輸出電壓向量實(shí)部、U2為勵(lì)磁電流I2感應(yīng)的輸出電壓向量虛部；
[0021 ]當(dāng)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流角速度數(shù)=0，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子由轉(zhuǎn)動輸出的電壓基波為：
[0022]U 02=C3 · [8?η(￥2?+Φ2)+ ：?*(308(￥2?+Φ2) ]，W2由轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度和磁鋼磁極對數(shù)決定；
[0023]由于UQ1+UQ2串聯(lián)后符合疊加關(guān)系，所以當(dāng)磁電流變化且轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，總的輸出電壓基波U 0=C4 ·O1 +Φ2)]<4是總的輸出電壓幅度，與勵(lì)磁電流幅度與角速度、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等決定;Wi是勵(lì)磁電流角頻率，W2是轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的感應(yīng)電壓角速度，O1、Φ2是勵(lì)磁電流與轉(zhuǎn)子初始相位值。
[0024]當(dāng)勵(lì)磁電流I1增加時(shí)，輸出電壓(：2幅度隨之增加；當(dāng)勵(lì)磁電流角速度W1增加時(shí)，輸出電壓頻率也隨之增加;當(dāng)勵(lì)磁電流相位(D1更改時(shí)，輸出電壓初相也響應(yīng)隨之改變。
[0025]本實(shí)用新型盤式低轉(zhuǎn)速雙饋發(fā)電機(jī)及其勵(lì)磁電流施加方法，其克服了常規(guī)隱極式雙饋發(fā)電機(jī)需要轉(zhuǎn)速極高，并網(wǎng)困難等不足，換能效率高，為微風(fēng)、微水等低品能源采集、發(fā)電、可靠并網(wǎng)提供了重要的技術(shù)保障。
[0026]本實(shí)施例中所述定子磁鋼和轉(zhuǎn)子磁鋼的軸向截面均呈工字形，所以輸出電壓有一定的諧波，采用本實(shí)施例中勵(lì)磁電流施加方法能去掉此諧波成分。
[0027]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種盤式低轉(zhuǎn)速雙饋發(fā)電機(jī)，包括電機(jī)殼和轉(zhuǎn)子軸，其特征在于:所述電機(jī)殼上設(shè)置有定子盤，所述定子盤上沿圓周方向依次布置有第I圓柱形定子磁鋼、第2圓柱形定子磁鋼、第3圓柱形定子磁鋼、…、第4N+1圓柱形定子磁鋼，N為自然數(shù);各定子磁鋼的軸心線與定子盤的軸心線平行；各定子磁鋼上繞制有漆包線圈，將定子盤上4N+1個(gè)定子磁鋼中奇數(shù)磁鋼上的漆包線圈中順向串聯(lián)，其余漆包線圈反向串聯(lián)構(gòu)成輸出線圈； 所述轉(zhuǎn)子軸上固定設(shè)置有轉(zhuǎn)子盤，轉(zhuǎn)子盤與定子盤同軸，所述轉(zhuǎn)子盤上的圓周向上設(shè)置有兩組相對于轉(zhuǎn)子盤徑向?qū)ΨQ布置的轉(zhuǎn)子磁鋼，每組轉(zhuǎn)子磁鋼分別包括2N個(gè)轉(zhuǎn)子磁鋼，且每組內(nèi)的相鄰磁鋼間距與定子盤上相鄰磁鋼間距相同；各轉(zhuǎn)子磁鋼上也分別繞制有漆包線圈，第一組轉(zhuǎn)子磁鋼中的漆包線圈采用與定子磁鋼上的漆包線圈相同的順向串聯(lián)和反向串聯(lián)方式連接構(gòu)成第一勵(lì)磁線圈，第二組轉(zhuǎn)子磁鋼中的漆包線圈也采用與定子磁鋼上的漆包線圈相同的順向串聯(lián)和反向串聯(lián)連接方式連接構(gòu)成第二勵(lì)磁線圈。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種盤式低轉(zhuǎn)速雙饋發(fā)電機(jī)，包括電機(jī)殼和轉(zhuǎn)子軸，電機(jī)殼上設(shè)置有定子盤，定子盤上沿圓周方向依次布置有4N+1個(gè)圓柱形定子磁鋼，各定子磁鋼上繞制有漆包線圈，各漆包線圈連接構(gòu)成輸出線圈；轉(zhuǎn)子軸上固定設(shè)置有轉(zhuǎn)子盤，轉(zhuǎn)子盤上的圓周向上設(shè)置有兩組相對于轉(zhuǎn)子盤徑向?qū)ΨQ布置的轉(zhuǎn)子磁鋼，轉(zhuǎn)子磁鋼上也分別繞制有漆包線圈，第一組轉(zhuǎn)子磁鋼中的漆包線圈連接構(gòu)成第一勵(lì)磁線圈，第二組轉(zhuǎn)子磁鋼中的漆包線圈連接構(gòu)成第二勵(lì)磁線圈。本實(shí)用新型盤式低轉(zhuǎn)速雙饋發(fā)電機(jī)，其克服了常規(guī)隱極式雙饋發(fā)電機(jī)需要轉(zhuǎn)速極高，并網(wǎng)困難等不足，換能效率高，為微風(fēng)、微水等低品能源采集、發(fā)電、可靠并網(wǎng)提供了重要的技術(shù)保障。
【IPC分類】H02P101/10, H02P101/15, H02P9/30, H02K1/17, H02K1/27, H02K21/24
【公開號】CN205160325
【申請?zhí)枴緾N201521039746
【發(fā)明人】李山, 古亮, 賀娟, 鄭玉
【申請人】重慶理工大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月14日