本發(fā)明屬于起動發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了一種多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

多電發(fā)動機是多電/全電飛機的核心，不再用結(jié)構(gòu)復(fù)雜且容易發(fā)生故障的發(fā)動機附件傳動機匣，起動發(fā)電機轉(zhuǎn)子直接安裝在多電發(fā)動機內(nèi)部，多電發(fā)動機整體轉(zhuǎn)子采用磁懸浮軸承支撐，消除了發(fā)動機機械磨損和滑油系統(tǒng)，因此多電發(fā)動機極大簡化了結(jié)構(gòu)，節(jié)省了燃油消耗，減少了污染物排放。

針對非推進(jìn)用小型航空發(fā)動機，美國空軍聯(lián)合霍尼韋爾公司開展多電輔助動力裝置研究工作，在輔助動力裝置壓氣機側(cè)和渦輪側(cè)分別安裝磁懸浮軸承，采用內(nèi)裝式開關(guān)磁阻起動發(fā)電機，完全消除了滑油系統(tǒng)和發(fā)動機附件傳動機匣。然而磁懸浮軸承占據(jù)了軸向空間，增加了轉(zhuǎn)子長度；開關(guān)磁阻電機徑向電磁力干擾磁懸浮軸承控制，影響了高速穩(wěn)定運行；開關(guān)磁阻電機作發(fā)電運行時，需要可控功率變換器整流，削弱了系統(tǒng)可靠性。

雙凸極電機類似開關(guān)磁阻電機，結(jié)構(gòu)簡單可靠，并且發(fā)電運行只需要不控整流電路實現(xiàn)整流，通過調(diào)節(jié)勵磁電流，控制輸出電壓，因此發(fā)電控制簡單，可靠性高。然而由于勵磁在定子側(cè)，相比轉(zhuǎn)子勵磁型電機，雙凸極電機功率密度相對不高，勵磁電流提供勵磁磁勢，降低了系統(tǒng)效率。永磁電機功率密度高，效率高，但是永磁磁通無法調(diào)節(jié)，發(fā)電仍然需要可控功率變換器整流。

因此在滿足多電發(fā)動機取消滑油系統(tǒng)和取消附件傳動機匣等技術(shù)特征基礎(chǔ)上，進(jìn)一步縮短轉(zhuǎn)子軸向尺寸、綜合控制徑向電磁力、應(yīng)用高可靠性高功率密度內(nèi)裝式起動發(fā)電機、簡化起動發(fā)電懸浮控制，對多電發(fā)動機發(fā)展具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述背景技術(shù)提出的技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供一種多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)及其控制方法，克服發(fā)電懸浮控制復(fù)雜、高速運行穩(wěn)定性差以及功率密度和效率偏低等難題。

為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)，包括安裝在多電發(fā)動機內(nèi)部的無軸承永磁起動發(fā)電機、安裝在多電發(fā)動機內(nèi)部的無軸承雙凸極起動發(fā)電機、裝在多電發(fā)動機內(nèi)部的軸向磁懸浮軸承以及集成安裝在多電發(fā)動機外側(cè)的起動發(fā)電懸浮控制器；

所述無軸承永磁起動發(fā)電機轉(zhuǎn)子與多電發(fā)動機轉(zhuǎn)子同軸安裝，無軸承永磁起動發(fā)電機定子齒上分別繞有永磁電機電樞繞組和永磁電機懸浮繞組，永磁電機電樞繞組和永磁電機懸浮繞組采用星形連接方式，永磁電機懸浮繞組的出線端與起動發(fā)電懸浮控制器的永磁電機繞組接線端連接；

所述無軸承雙凸極起動發(fā)電機轉(zhuǎn)子與多電發(fā)動機轉(zhuǎn)子同軸安裝，定子極上分別繞有雙凸極電機電樞繞組、雙凸極電機x懸浮繞組、雙凸極電機y懸浮繞組和雙凸極電機勵磁繞組；所述雙凸極電機電樞繞組包括第一雙凸極電機電樞繞組和第二雙凸極電機電樞繞組，第一雙凸極電機電樞繞組的出線端與起動發(fā)電懸浮控制器的第一雙凸極電機電樞繞組接線端連接，第二雙凸極電機電樞繞組的出線端與無軸承永磁起動發(fā)電機的永磁電機電樞繞組的出線端連接；所述雙凸極電機x懸浮繞組包括第一雙凸極電機x懸浮繞組和第二雙凸極電機x懸浮繞組，第一雙凸極電機x懸浮繞組的出線端與起動發(fā)電懸浮控制器的第一雙凸極電機x懸浮繞組接線端連接，第二雙凸極電機x懸浮繞組的出線端與起動發(fā)電懸浮控制器的第二雙凸極電機x懸浮繞組接線端連接；雙凸極電機y懸浮繞組包括第一雙凸極電機y懸浮繞組和第二雙凸極電機y懸浮繞組，第一雙凸極電機y懸浮繞組的出線端與起動發(fā)電懸浮控制器的第一雙凸極電機y懸浮繞組接線端連接，第二雙凸極電機y懸浮繞組的出線端與起動發(fā)電懸浮控制器的第二雙凸極電機y懸浮繞組接線端連接；雙凸極電機勵磁繞組包括第一雙凸極電機勵磁繞組和第二雙凸極電機勵磁繞組，第一雙凸極電機勵磁繞組的出線端與起動發(fā)電懸浮控制器的第一雙凸極電機勵磁繞組接線端連接，第二雙凸極電機勵磁繞組的出線端與起動發(fā)電懸浮控制器的第二雙凸極電機勵磁繞組接線端連接；

所述無軸承永磁起動發(fā)電機上安裝有第一轉(zhuǎn)子徑向位移傳感器，所述無軸承雙凸極起動發(fā)電機上安裝有第二轉(zhuǎn)子徑向位移傳感器和轉(zhuǎn)子角度位置傳感器，所述第一轉(zhuǎn)子徑向位移傳感器、第二轉(zhuǎn)子徑向位移傳感器和轉(zhuǎn)子角度位置傳感器的輸出端分別與起動發(fā)電懸浮控制器連接；

所述無軸承永磁起動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子極對數(shù)等于無軸承雙凸極起動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子極數(shù)。

進(jìn)一步地，所述無軸承永磁起動發(fā)電機安裝于多電發(fā)動機內(nèi)部的壓氣機前端，所述無軸承雙凸極起動發(fā)電機安裝于多電發(fā)動機內(nèi)部的渦輪后端。

進(jìn)一步地，所述無軸承永磁起動發(fā)電機采用轉(zhuǎn)子永磁型結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)子永磁型結(jié)構(gòu)為表貼式結(jié)構(gòu)、內(nèi)置式結(jié)構(gòu)或者h(yuǎn)albach陣列磁鋼。

進(jìn)一步地，所述無軸承永磁起動發(fā)電機和無軸承雙凸極起動發(fā)電機均為三相電機。

進(jìn)一步地，所述無軸承雙凸極起動發(fā)電機的定子極數(shù)與轉(zhuǎn)子極數(shù)為12n/8n結(jié)構(gòu)或者12n/10n結(jié)構(gòu)，n為正整數(shù)。

進(jìn)一步地，所述起動發(fā)電懸浮控制器包括起動控制單元、發(fā)電控制單元、懸浮控制單元、三相全橋逆變器、橋式不控整流電路、勵磁功率電路、永磁電機懸浮功率電路、雙凸極電機x懸浮功率電路、雙凸極電機y懸浮功率電路、檢測單元、斷路器和勵磁繼電器；其中，斷路器包括起動直流斷路器、起動交流斷路器、發(fā)電直流斷路器和懸浮直流斷路器；

所述三相全橋逆變器的輸入正端與起動直流斷路器的第二觸點連接，起動直流斷路器的第一觸點作為該多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的起動輸入正端，三相全橋逆變器的輸入負(fù)端作為該多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的起動輸入負(fù)端，該多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的起動輸入正端和起動負(fù)輸入端與外部第一電源連接；

所述三相全橋逆變器的輸出端與起動交流斷路器的第一觸點連接，起動交流斷路器的第二觸點、橋式不控整流電路的輸入端分別與起動發(fā)電懸浮控制器的第一雙凸極電機電樞繞組接線端連接；

所述橋式不控整流電路的輸出正端與發(fā)電直流斷路器的第二觸點連接，發(fā)電直流斷路器的第一觸點作為該多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電輸出正端，第一橋式不控整流電路的輸出負(fù)端作為該多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電輸出負(fù)端，該多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電輸出正端和發(fā)電輸出負(fù)端與外部直流負(fù)載連接；

所述永磁電機懸浮功率電路的輸入正端、雙凸極電機x懸浮功率電路的輸入正端、雙凸極電機y懸浮功率電路的輸入正端分別與懸浮直流斷路器的第二觸點連接，懸浮直流斷路器的第一觸點作為該多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的懸浮輸入正端；永磁電機懸浮功率電路的輸入負(fù)端、雙凸極電機x懸浮功率電路的輸入負(fù)端分別與雙凸極電機y懸浮功率電路的輸入負(fù)端連接，這三者公共端的引出線作為該多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的懸浮輸入負(fù)端，該多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的懸浮輸入正端和懸浮輸入負(fù)端與外部第二電源連接；

所述永磁電機懸浮功率電路的輸出端與起動發(fā)電懸浮控制器的永磁電機繞組接線端連接；

所述雙凸極電機x懸浮功率電路的輸出正端與起動發(fā)電懸浮控制器的第一雙凸極電機x懸浮繞組接線端連接，雙凸極電機x懸浮功率電路的輸出負(fù)端與起動發(fā)電懸浮控制器的第二雙凸極電機x懸浮繞組接線端連接；

所述雙凸極電機y懸浮功率電路的輸出正端與起動發(fā)電懸浮控制器的第一雙凸極電機y懸浮繞組接線端連接，雙凸極電機y懸浮功率電路的輸出負(fù)端與起動發(fā)電懸浮控制器的第二雙凸極電機y懸浮繞組接線端連接；

所述勵磁功率電路的輸入正端與勵磁繼電器的第二觸點連接，勵磁繼電器的第一觸點作為該多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的勵磁輸入正端，勵磁功率電路的輸入負(fù)端作為該多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的勵磁輸入負(fù)端，該多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的勵磁輸入正端和勵磁輸入負(fù)端與外部第三電源連接。

所述勵磁功率電路的輸出正端與起動發(fā)電懸浮控制器的第一雙凸極電機勵磁繞組接線端連接，勵磁功率電路的輸出負(fù)端與起動發(fā)電懸浮控制器的第二雙凸極電機勵磁繞組接線端連接；

所述起動控制單元、發(fā)電控制單元和懸浮控制單元之間通過通信線相互連接；所述起動發(fā)電懸浮控制器與外部的數(shù)據(jù)總線連接；

所述檢測單元對三相全橋逆變器的輸出相電流、雙凸極電機勵磁繞組的電流、永磁電機懸浮繞組的電流、雙凸極電機x懸浮繞組的電流、雙凸極電機y懸浮繞組的電流以及該多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電輸出正端的電壓進(jìn)行檢測，將三相全橋逆變器的輸出相電流的檢測信息傳輸至起動控制單元，將雙凸極電機勵磁繞組的電流和該多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電輸出正端的電壓的檢測信息傳輸至發(fā)電控制單元，將永磁電機懸浮繞組的電流、雙凸極電機x懸浮繞組的電流和雙凸極電機y懸浮繞組的電流的檢測信息傳輸至懸浮控制單元；所述第一轉(zhuǎn)子徑向位移傳感器和第二轉(zhuǎn)子徑向位移傳感器將相應(yīng)的電機轉(zhuǎn)子徑向位移的檢測信息傳輸給懸浮控制單元，轉(zhuǎn)子角度位置傳感器將相應(yīng)電機轉(zhuǎn)子角度位置的檢測信息傳輸給起動控制單元和懸浮控制單元。

進(jìn)一步地，所述永磁電機懸浮功率電路、雙凸極電機x懸浮功率電路和雙凸極電機y懸浮功率電路均為全橋逆變電路；所述勵磁功率電路為不對稱半橋電路。

進(jìn)一步地，所述三相全橋逆變器、永磁電機懸浮功率電路、雙凸極電機x懸浮功率電路、雙凸極電機y懸浮功率電路、勵磁功率電路以及橋式不控整流電路中的開關(guān)管和二極管均為高溫碳化硅器件。

基于上述多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，當(dāng)多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)接收起動信號后，執(zhí)行自檢程序，完成自檢后，發(fā)電控制單元輸出開關(guān)控制信號，閉合勵磁繼電器，發(fā)電控制單元根據(jù)雙凸極電機勵磁繞組的電流的檢測信息和預(yù)設(shè)的初始懸浮勵磁電流，控制勵磁功率電路，調(diào)節(jié)雙凸極電機勵磁繞組的電流，使雙凸極電機勵磁繞組的電流等于預(yù)設(shè)的初始懸浮勵磁電流；懸浮控制單元輸出開關(guān)控制信號，閉合懸浮直流斷路器，對無軸承永磁起動發(fā)電機和無軸承雙凸極起動發(fā)電機進(jìn)行懸浮控制，進(jìn)而控制多電發(fā)動機轉(zhuǎn)子整體懸浮；

起動控制單元輸出開關(guān)控制信號，閉合起動直流斷路器和起動交流斷路器，起動發(fā)電懸浮控制器對無軸承永磁起動發(fā)電機和無軸承雙凸極起動發(fā)電機進(jìn)行起動控制，無軸承永磁起動發(fā)電機和無軸承雙凸極起動發(fā)電機共同拖動多電發(fā)動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)至點火轉(zhuǎn)速；

起動發(fā)電懸浮控制器接收到由外部的數(shù)據(jù)總線傳遞的多電發(fā)動機起動完成信號，起動控制單元輸出開關(guān)控制信號，斷開起動直流斷路器和起動交流斷路器，通過檢測反饋的狀態(tài)量，判斷起動發(fā)電機轉(zhuǎn)速是否到達(dá)預(yù)設(shè)的發(fā)電運行轉(zhuǎn)速，若未達(dá)到發(fā)電運行轉(zhuǎn)速，等待發(fā)動機轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升至發(fā)電運行轉(zhuǎn)速，若達(dá)到發(fā)電運行轉(zhuǎn)速，起動發(fā)電懸浮控制器等待接收外部的數(shù)據(jù)總線傳遞的可加載信號，當(dāng)接收到可加載信號后，發(fā)電控制單元輸出開關(guān)控制信號，閉合發(fā)電直流斷路器，起動發(fā)電懸浮控制器進(jìn)行發(fā)電控制，為直流負(fù)載提供電能。

進(jìn)一步地，所述懸浮控制為，懸浮控制單元根據(jù)所述第一徑向位移傳感器、轉(zhuǎn)子角度位置傳感器和永磁電機懸浮繞組的電流的檢測信息，控制永磁電機懸浮功率電路，調(diào)節(jié)所述永磁電機懸浮繞組電流，控制無軸承永磁起動發(fā)電機穩(wěn)定懸浮；同時根據(jù)第二轉(zhuǎn)子徑向位移傳感器、雙凸極電機x懸浮繞組的電流、雙凸極電機y懸浮繞組的電流以及雙凸極電機勵磁繞組的電流的檢測信息，控制雙凸極電機x懸浮功率電路和雙凸極電機y懸浮功率電路，調(diào)節(jié)雙凸極電機x懸浮繞組電流和雙凸極電機y懸浮繞組電流，控制無軸承雙凸極起動發(fā)電機穩(wěn)定懸浮，進(jìn)而控制多電發(fā)動機轉(zhuǎn)子整體懸浮；

所述起動控制為，起動控制單元根據(jù)雙凸極電機勵磁繞組的電流、三相全橋逆變器的輸出相電流和轉(zhuǎn)子角度位置傳感器的檢測信息，控制勵磁功率電路和三相全橋逆變器，調(diào)節(jié)雙凸極電機勵磁繞組的電流和三相全橋逆變器的輸出相電流，控制無軸承永磁起動發(fā)電機和無軸承雙凸極起動發(fā)電機的共同的輸出轉(zhuǎn)矩；

所述發(fā)電控制為，發(fā)電控制單元根據(jù)該多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電輸出正端的電壓和雙凸極電機勵磁繞組的電流，控制勵磁功率電路，調(diào)節(jié)雙凸極電機勵磁繞組的電流以及永磁電機電樞繞組與雙凸極電機電樞繞組串聯(lián)的合成電樞繞組的相電壓，從而控制該多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電輸出端的電壓。

采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果：

(1)本發(fā)明采用無軸承電機作為多電發(fā)動機內(nèi)裝式起動發(fā)電機，將磁懸浮軸承與起動發(fā)電機合二為一，無軸承永磁起動發(fā)電機與無軸承雙凸極起動發(fā)電機分別安裝于多電發(fā)動機轉(zhuǎn)軸兩端，懸浮支撐多電發(fā)動機轉(zhuǎn)子，有效縮短了多電發(fā)動機軸向長度；同時綜合控制無軸承起動發(fā)電機徑向電磁力，避免了起動發(fā)電機徑向電磁力對磁懸浮系統(tǒng)的干擾，提高了多電發(fā)動機高速運行穩(wěn)定性；

(2)多電發(fā)動機內(nèi)部工作環(huán)境惡劣，尤其靠近渦輪側(cè)，環(huán)境溫度高，本發(fā)明采用無軸承雙凸極起動發(fā)電機結(jié)構(gòu)簡單可靠，能夠適應(yīng)渦輪側(cè)高溫環(huán)境，壓氣機前端環(huán)境溫度相對低，無軸承永磁起動發(fā)電機安裝在壓氣機前端避免了高溫對永磁體影響，因此本發(fā)明新穎的轉(zhuǎn)子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)保證了內(nèi)裝式起動發(fā)電系統(tǒng)可靠運行；

(3)本發(fā)明將無軸承永磁起動發(fā)電機與無軸承雙凸極起動發(fā)電機電樞繞組串聯(lián)，發(fā)電運行時，無軸承永磁起動發(fā)電機與無軸承雙凸極起動發(fā)電機作為一個整體，調(diào)節(jié)無軸承雙凸極起動發(fā)電機的勵磁繞組電流，能夠方便實現(xiàn)直流電壓控制，并且不需要可控功率變換器整流，控制簡單可靠；引入無軸承永磁起動發(fā)電機，提高了內(nèi)裝式起動發(fā)電系統(tǒng)功率密度和效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖；

其中：1、多電發(fā)動機，2、壓氣機，3、無軸承永磁起動發(fā)電機(3a、無軸承永磁起動發(fā)電機轉(zhuǎn)子，3b、無軸承永磁起動發(fā)電機定子)，4、渦輪，5、無軸承雙凸極起動發(fā)電機(5a、無軸承雙凸極起動發(fā)電機轉(zhuǎn)子，5b、無軸承雙凸極起動發(fā)電機定子)，6、軸向磁懸浮軸承，7、起動發(fā)電懸浮控制器，8、無軸承永磁起動發(fā)電機繞組引出線，9、無軸承雙凸極起動發(fā)電機繞組引出線，10、外部電源，11、外部直流負(fù)載，12、外部數(shù)據(jù)總線，13、燃燒室；

圖2是本發(fā)明的多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明的無軸承永磁起動發(fā)電機截面示意圖；

其中：14、無軸承永磁起動發(fā)電機定子鐵心，15、無軸承永磁起動發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵心，16、磁鋼，17、無軸承永磁起動發(fā)電機電樞繞組，18、無軸承永磁起動發(fā)電機懸浮繞組；

圖4是本發(fā)明的無軸承雙凸極起動發(fā)電機截面示意圖；

其中：19、無軸承雙凸極起動發(fā)電機定子鐵心，20、無軸承雙凸極起動發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵心，21、雙凸極電機電樞繞組(21a、第1電樞線圈，21b、第2電樞線圈，21c、第3電樞線圈，21d、第4電樞線圈)，22、雙凸極電機勵磁繞組(22a、第1勵磁線圈，22b、第2勵磁線圈)，23、雙凸極電機x懸浮繞組(23a、第1x懸浮線圈，23b、第2x懸浮線圈)，24、雙凸極電機y懸浮繞組(24a、第1y懸浮線圈，24b、第2y懸浮線圈)；

圖5是本發(fā)明的三相全橋逆變器結(jié)構(gòu)圖；

圖6是本發(fā)明的橋式不控整流電路結(jié)構(gòu)圖；

圖7是本發(fā)明的永磁電機懸浮功率電路結(jié)構(gòu)圖；

圖8是本發(fā)明的雙凸極電機x懸浮功率電路結(jié)構(gòu)圖；

圖9是本發(fā)明的雙凸極電機y懸浮功率電路結(jié)構(gòu)圖；

圖10是本發(fā)明的勵磁功率電路結(jié)構(gòu)圖；

圖11是本發(fā)明的多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)控制方法流程圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1顯示了本發(fā)明的多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖，該系統(tǒng)包括，安裝在多電發(fā)動機1內(nèi)部的壓氣機2前端的無軸承永磁起動發(fā)電機3(包括無軸承永磁起動發(fā)電機轉(zhuǎn)子3a和無軸承永磁起動發(fā)電機定子3b)，與安裝在多電發(fā)動機1內(nèi)部的渦輪4后端的無軸承雙凸極起動發(fā)電機5(包括無軸承雙凸極起動發(fā)電機轉(zhuǎn)子5a和無軸承雙凸極起動發(fā)電機定子5b)，安裝在多電發(fā)動機1內(nèi)部的軸向磁懸浮軸承6，集成安裝在多電發(fā)動機1外側(cè)的起動發(fā)電懸浮控制器7，其中所述無軸承永磁起動發(fā)電機轉(zhuǎn)子3a與多電發(fā)動機轉(zhuǎn)子同軸安裝。無軸承雙凸極起動發(fā)電機轉(zhuǎn)子5a與多電發(fā)動機轉(zhuǎn)子同軸安裝。無軸承永磁起動發(fā)電機繞組引出線8連接至起動發(fā)電懸浮控制器7。無軸承雙凸極起動發(fā)電機繞組引出線9連接至起動發(fā)電懸浮控制器7。外部電源10與外部直流負(fù)載11分別與起動發(fā)電懸浮控制器7連接。起動發(fā)電懸浮控制器7經(jīng)外部數(shù)據(jù)總線12進(jìn)行通信。

圖2顯示了本發(fā)明的多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)圖，無軸承永磁起動發(fā)電機定子齒上分別繞有永磁電機電樞繞組和永磁電機懸浮繞組，永磁電機電樞繞組和永磁電機懸浮繞組采用星形連接方式，繞組其余一端分別為永磁電機電樞繞組出線端和永磁電機懸浮繞組出線端，永磁電機懸浮繞組出線端與起動發(fā)電懸浮控制器永磁電機繞組接線端連接。

無軸承雙凸極起動發(fā)電機定子極上分別繞有雙凸極電機電樞繞組、雙凸極電機x懸浮繞組、雙凸極電機y懸浮繞組和雙凸極電機勵磁繞組。雙凸極電機電樞繞組有第一雙凸極電機電樞繞組出線端和第二雙凸極電機電樞繞組出線端，第一雙凸極電機電樞繞組出線端與起動發(fā)電懸浮控制器第一雙凸極電機電樞繞組接線端連接；雙凸極電機x懸浮繞組有第一雙凸極電機x懸浮繞組出線端和第二雙凸極電機x懸浮繞組出線端，第一雙凸極電機x懸浮繞組出線端和第二雙凸極電機x懸浮繞組出線端分別與起動發(fā)電懸浮控制器第一雙凸極電機x懸浮繞組接線端和第二雙凸極電機x懸浮繞組接線端連接；雙凸極電機y懸浮繞組有第一雙凸極電機y懸浮繞組出線端和第二雙凸極電機y懸浮繞組出線端，第一雙凸極電機y懸浮繞組出線端和第二雙凸極電機y懸浮繞組出線端分別與起動發(fā)電懸浮控制器第一雙凸極電機y懸浮繞組接線端和第二雙凸極電機y懸浮繞組接線端連接；雙凸極電機勵磁繞組有第一雙凸極電機勵磁繞組出線端和第二雙凸極電機勵磁繞組出線端，第一雙凸極電機勵磁繞組出線端和第二雙凸極電機勵磁繞組出線端分別與所述起動發(fā)電懸浮控制器第一雙凸極電機勵磁繞組接線端和第二雙凸極電機勵磁繞組接線端連接。所述無軸承永磁起動發(fā)電機永磁電機電樞繞組出線端與所述無軸承雙凸極起動發(fā)電機第二雙凸極電機電樞繞組出線端在起動發(fā)電懸浮控制器內(nèi)部連接。無軸承永磁起動發(fā)電機上安裝有第一轉(zhuǎn)子徑向位移傳感器，無軸承雙凸極起動發(fā)電機上安裝有第二轉(zhuǎn)子徑向位移傳感器，無軸承雙凸極起動發(fā)電機上安裝有轉(zhuǎn)子角度位置傳感器。

起動發(fā)電懸浮控制器包括起動控制單元，發(fā)電控制單元，懸浮控制單元，三相全橋逆變器，橋式不控整流電路，勵磁功率電路，永磁電機懸浮功率電路，雙凸極電機x懸浮功率電路，雙凸極電機y懸浮功率電路，檢測單元，斷路器，勵磁繼電器。

其中，三相全橋逆變器輸入正端與起動直流斷路器k1第2觸點連接，起動直流斷路器k1第1觸點構(gòu)成一種多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的起動輸入正端，三相全橋逆變器輸入負(fù)端構(gòu)成多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的起動輸入負(fù)端，多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的起動輸入正端與多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的起動輸入負(fù)端構(gòu)成多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的起動輸入端，多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的起動輸入端與外部的電源1連接。

三相全橋逆變器輸出端與起動交流斷路器k5第1觸點連接，起動交流斷路器k5第2觸點、橋式不控整流電路輸入端、與起動發(fā)電懸浮控制器第一雙凸極電機電樞繞組接線端連接。

橋式不控整流電路輸出正端與發(fā)電直流斷路器k4第2觸點連接，發(fā)電直流斷路器k4第1觸點構(gòu)成多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電輸出正端，第一橋式不控整流電路輸出負(fù)端構(gòu)成多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電輸出負(fù)端，多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電輸出正端與多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電輸出負(fù)端構(gòu)成多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電輸出端，多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電輸出端與外部直流負(fù)載連接。

永磁電機懸浮功率電路輸入正端、雙凸極電機x懸浮功率電路輸入正端、雙凸極電機y懸浮功率電路輸入正端與懸浮直流斷路器k2第2觸點連接，懸浮直流斷路器k2第1觸點構(gòu)成多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的懸浮輸入正端，永磁電機懸浮功率電路輸入負(fù)端、雙凸極電機x懸浮功率電路輸入負(fù)端與雙凸極電機y懸浮功率電路輸入負(fù)端連接，構(gòu)成多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的懸浮輸入負(fù)端，多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的懸浮輸入正端與多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的懸浮輸入負(fù)端構(gòu)成多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的懸浮輸入端，多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的懸浮輸入端與外部的電源2連接。

永磁電機懸浮功率電路輸出端與起動發(fā)電懸浮控制器永磁電機繞組接線端連接。

雙凸極電機x懸浮功率電路輸出正端與起動發(fā)電懸浮控制器第一雙凸極電機x懸浮繞組接線端連接，雙凸極電機x懸浮功率電路輸出負(fù)端與起動發(fā)電懸浮控制器第二雙凸極電機x懸浮繞組接線端連接。

雙凸極電機y懸浮功率電路輸出正端與起動發(fā)電懸浮控制器第一雙凸極電機y懸浮繞組接線端連接，雙凸極電機y懸浮功率電路輸出負(fù)端與起動發(fā)電懸浮控制器第二雙凸極電機y懸浮繞組接線端連接。

勵磁功率電路輸入正端與勵磁繼電器k3第2觸點連接，勵磁機電器k3第1觸點構(gòu)成一種多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的勵磁輸入正端，勵磁功率電路輸入負(fù)端構(gòu)成多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的勵磁輸入負(fù)端，多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的勵磁輸入正端與多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的勵磁輸入負(fù)端構(gòu)成多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的勵磁輸入端，多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)的勵磁輸入端與外部的電源3連接。

勵磁功率電路輸出正端與起動發(fā)電懸浮控制器第一雙凸極電機勵磁繞組接線端連接，勵磁功率電路輸出負(fù)端與起動發(fā)電懸浮控制器第二雙凸極電機勵磁繞組接線端連接。

圖3顯示了本發(fā)明的無軸承永磁起動發(fā)電機截面示意圖，包括無軸承永磁起動發(fā)電機定子鐵心14、無軸承永磁起動發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵心15、磁鋼16、永磁電機電樞繞組17(僅標(biāo)識了a相，b、c兩相未標(biāo)識)、永磁電機懸浮繞組18(僅標(biāo)識了a相，b、c兩相未標(biāo)識)，其中轉(zhuǎn)子磁鋼16采用表貼結(jié)構(gòu)，無軸承永磁起動發(fā)電機為三相8対極結(jié)構(gòu)。

圖4顯示了本發(fā)明的無軸承雙凸極起動發(fā)電機截面示意圖，包括無軸承雙凸極起動發(fā)電機定子鐵心19、無軸承雙凸極起動發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵心20、雙凸極電機電樞繞組21(僅標(biāo)識了a相，b、c兩相未標(biāo)識)、雙凸極電機勵磁繞組22、雙凸極電機x懸浮繞組23、雙凸極電機y懸浮繞組24，無軸承雙凸極起動發(fā)電機定子鐵心19包括12個定子極，無軸承雙凸極起動發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵心20包括8個轉(zhuǎn)子極，無軸承雙凸極起動發(fā)電機為8対極結(jié)構(gòu)，相鄰定子極之間的間隙形成定子槽，定子極上分別繞有的電樞線圈21a、21b、21c、21d，按其匝鏈磁通變化規(guī)律相同的原則串聯(lián)后形成三相雙凸極電機電樞繞組21(僅標(biāo)識了a相，b、c兩相未標(biāo)識)，每三個定子極上分別繞有勵磁線圈22a、22b、22c、22d，x懸浮線圈23a、23b，和y懸浮線圈24a、24b，勵磁線圈22a、22b、22c、22d依次串聯(lián)后形成雙凸極電機勵磁繞組22，空間徑向相對位置上的懸浮線圈23a、23b和24a、24b分別串聯(lián)后形成產(chǎn)生正交懸浮磁場的、雙凸極電機x懸浮繞組23、雙凸極電機y懸浮繞組24。

圖5顯示了本發(fā)明的三相全橋逆變器結(jié)構(gòu)圖，包括t1、t2、t3、t4、t5、t6六個功率開關(guān)管，d1、d2、d3、d4、d5、d6六個二極管，和電容c1，功率開關(guān)管t1的發(fā)射極與二極管d1的陽極連接，功率開關(guān)管t1的集電極與二極管d1的陰極連接，功率開關(guān)管t2的發(fā)射極與二極管d2的陽極連接，功率開關(guān)管t2的集電極與二極管d2的陰極連接，功率開關(guān)管t3的發(fā)射極與二極管d3的陽極連接，功率開關(guān)管t3的集電極與二極管d3的陰極連接，功率開關(guān)管t4的發(fā)射極與二極管d4的陽極連接，功率開關(guān)管t4的集電極與二極管d4的陰極連接，功率開關(guān)管t5的發(fā)射極與二極管d5的陽極連接，功率開關(guān)管t5的集電極與二極管d5的陰極連接，功率開關(guān)管t6的發(fā)射極與二極管d6的陽極連接，功率開關(guān)管t6的集電極與二極管d6的陰極連接，功率開關(guān)管t1的發(fā)射極與功率開關(guān)管t4的集電極連接，功率開關(guān)管t3的發(fā)射極與功率開關(guān)管t6的集電極連接，功率開關(guān)管t5的發(fā)射極與功率開關(guān)管t2的集電極連接，功率開關(guān)管t1的集電極、功率開關(guān)管t3的集電極與功率開關(guān)管t5的集電極連接構(gòu)成三相全橋逆變器輸入正端，功率開關(guān)管t4的發(fā)射極、功率開關(guān)管t6的發(fā)射極與功率開關(guān)管t2的發(fā)射極連接構(gòu)成三相全橋逆變器輸入負(fù)端，功率開關(guān)管t1的發(fā)射極、功率開關(guān)管t3的發(fā)射極與功率開關(guān)管t5的發(fā)射極分別構(gòu)成三相全橋逆變器輸出端。起動控制單元輸出控制信號pwmt1～t6，控制三相全橋逆變器開關(guān)管t1～t6斬波。

圖6顯示了本發(fā)明的橋式不控整流電路結(jié)構(gòu)圖，包括d11、d12、d13、d14、d15、d16六個二極管。二極管d11的陰極、二極管d13的陰極與二極管d15的陰極連接構(gòu)成橋式不控整流電路1輸出正端，二極管d11的陰極、二極管d13的陰極與二極管d15的陰極連接構(gòu)成橋式不控整流電路1輸出正端，二極管d14的陰極、二極管d16的陰極與二極管d12的陽極連接構(gòu)成橋式不控整流電路1輸出負(fù)端，二極管d11的陽極與二極管d14的陰極連接，二極管d13的陽極與二極管d16的陰極連接，二極管d15的陽極與二極管d12的陰極連接，二極管d11的陽極、二極管d13的陽極與二極管d15的陽極分別構(gòu)成橋式不控整流電路1的輸入端。

圖7顯示了本發(fā)明的永磁電機懸浮功率電路結(jié)構(gòu)圖，包括t21、t22、t23、t24、t25、t26六個功率開關(guān)管，d21、d22、d23、d24、d25、d26六個二極管，和電容c2，功率開關(guān)管t21的發(fā)射極與二極管d21的陽極連接，功率開關(guān)管t21的集電極與二極管d21的陰極連接，功率開關(guān)管t22的發(fā)射極與二極管d22的陽極連接，功率開關(guān)管t22的集電極與二極管d22的陰極連接，功率開關(guān)管t23的發(fā)射極與二極管d23的陽極連接，功率開關(guān)管t23的集電極與二極管d23的陰極連接，功率開關(guān)管t24的發(fā)射極與二極管d24的陽極連接，功率開關(guān)管t24的集電極與二極管d24的陰極連接，功率開關(guān)管t25的發(fā)射極與二極管d25的陽極連接，功率開關(guān)管t25的集電極與二極管d25的陰極連接，功率開關(guān)管t26的發(fā)射極與二極管d26的陽極連接，功率開關(guān)管t26的集電極與二極管d26的陰極連接，功率開關(guān)管t21的發(fā)射極與功率開關(guān)管t24的集電極連接，功率開關(guān)管t23的發(fā)射極與功率開關(guān)管t26的集電極連接，功率開關(guān)管t25的發(fā)射極與功率開關(guān)管t22的集電極連接，功率開關(guān)管t21的集電極、功率開關(guān)管t23的集電極與功率開關(guān)管t25的集電極連接構(gòu)成永磁電機懸浮功率電路輸入正端，功率開關(guān)管t24的發(fā)射極、功率開關(guān)管t26的發(fā)射極與功率開關(guān)管t22的發(fā)射極連接構(gòu)成永磁電機懸浮功率電路輸入負(fù)端，功率開關(guān)管t21的發(fā)射極、功率開關(guān)管t23的發(fā)射極與功率開關(guān)管t25的發(fā)射極分別構(gòu)成永磁電機懸浮功率電路輸出端。懸浮控制單元輸出控制信號pwmt21～t26，控制永磁電機懸浮功率電路開關(guān)管t21～t26斬波。

圖8是本發(fā)明的雙凸極電機x懸浮功率電路結(jié)構(gòu)圖，包括t31、t32、t33、t34四個功率開關(guān)管，d31、d32、d33、d34四個二極管，和電容c3，功率開關(guān)管t31的發(fā)射極與二極管d31的陽極連接，功率開關(guān)管t31的集電極與二極管d31的陰極連接，功率開關(guān)管t32的發(fā)射極與二極管d32的陽極連接，功率開關(guān)管t32的集電極與二極管d32的陰極連接，功率開關(guān)管t33的發(fā)射極與二極管d33的陽極連接，功率開關(guān)管t33的集電極與二極管d33的陰極連接，功率開關(guān)管t34的發(fā)射極與二極管d34的陽極連接，功率開關(guān)管t34的集電極與二極管d34的陰極連接，功率開關(guān)管t31的發(fā)射極與功率開關(guān)管t32的集電極連接，功率開關(guān)管t33的發(fā)射極與功率開關(guān)管t34的集電極連接，功率開關(guān)管t31的集電極與功率開關(guān)管t33的集電極連接構(gòu)成雙凸極電機x懸浮功率電路輸入正端，功率開關(guān)管t32的發(fā)射極與功率開關(guān)管t34的發(fā)射極連接構(gòu)成雙凸極電機x懸浮功率電路輸入負(fù)端，功率開關(guān)管t31的發(fā)射極與功率開關(guān)管t33的發(fā)射極分別構(gòu)成雙凸極電機x懸浮功率電路輸出端。

圖9是本發(fā)明的雙凸極電機y懸浮功率電路結(jié)構(gòu)圖，包括t41、t42、t43、t44四個功率開關(guān)管，d41、d42、d43、d44四個二極管，和電容c4，功率開關(guān)管t41的發(fā)射極與二極管d41的陽極連接，功率開關(guān)管t41的集電極與二極管d41的陰極連接，功率開關(guān)管t42的發(fā)射極與二極管d42的陽極連接，功率開關(guān)管t42的集電極與二極管d42的陰極連接，功率開關(guān)管t43的發(fā)射極與二極管d43的陽極連接，功率開關(guān)管t43的集電極與二極管d43的陰極連接，功率開關(guān)管t44的發(fā)射極與二極管d44的陽極連接，功率開關(guān)管t44的集電極與二極管d44的陰極連接，功率開關(guān)管t41的發(fā)射極與功率開關(guān)管t42的集電極連接，功率開關(guān)管t43的發(fā)射極與功率開關(guān)管t44的集電極連接，功率開關(guān)管t41的集電極與功率開關(guān)管t43的集電極連接構(gòu)成雙凸極電機y懸浮功率電路輸入正端，功率開關(guān)管t42的發(fā)射極與功率開關(guān)管t44的發(fā)射極連接構(gòu)成雙凸極電機y懸浮功率電路輸入負(fù)端，功率開關(guān)管t41的發(fā)射極與功率開關(guān)管t43的發(fā)射極分別構(gòu)成雙凸極電機y懸浮功率電路輸出端。

圖10是本發(fā)明的勵磁功率電路結(jié)構(gòu)圖，包括t7、t8兩個功率開關(guān)管，d7、d8兩個二極管，和電容c5，功率開關(guān)管t7的發(fā)射極與二極管d7的陰極連接，功率開關(guān)管t8的集電極與二極管d8的陽極連接，功率開關(guān)管t7的集電極與二極管d8的陰極連接構(gòu)成勵磁功率電路輸入正端，功率開關(guān)管t8的發(fā)射極與二極管d7的陽極連接構(gòu)成勵磁功率電路輸入負(fù)端，功率開關(guān)管t7的發(fā)射極與功率開關(guān)管t8的集電極分別構(gòu)成勵磁功率電路輸出正端與勵磁功率電路輸出負(fù)端。

圖11是本發(fā)明的多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)控制方法流程圖，多電發(fā)動機內(nèi)裝式集成起動發(fā)電系統(tǒng)接收起動信號后，執(zhí)行自檢程序，完成自檢后，所述發(fā)電控制單元輸出開關(guān)控制信號sk3，閉合勵磁繼電器k3，發(fā)電控制單元根據(jù)雙凸極電機勵磁繞組的電流的檢測信息與預(yù)設(shè)的初始懸浮勵磁電流，控制勵磁功率電路，調(diào)節(jié)雙凸極電機勵磁繞組的電流，使雙凸極電機勵磁繞組的電流等于預(yù)設(shè)的初始懸浮勵磁電流。

所述懸浮控制單元輸出開關(guān)控制信號sk2，閉合懸浮直流斷路器k2，對無軸承永磁起動發(fā)電機和無軸承雙凸極起動發(fā)電機進(jìn)行懸浮控制，進(jìn)而控制多電發(fā)動機轉(zhuǎn)子整體懸浮。

所述起動控制單元輸出開關(guān)控制信號sk1，sk5，閉合所述起動直流斷路器k1、所述起動交流斷路器k5，所述起動發(fā)電懸浮控制器對無軸承永磁起動發(fā)電機和無軸承雙凸極起動發(fā)電機進(jìn)行起動控制，無軸承永磁起動發(fā)電機和無軸承雙凸極起動發(fā)電機共同拖動多電發(fā)動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)至點火轉(zhuǎn)速。

所述起動發(fā)電懸浮控制器接收到由外部的數(shù)據(jù)總線傳遞的多電發(fā)動機起動完成信號，起動控制單元輸出開關(guān)控制信號sk1，sk5，斷開所述起動直流斷路器k1、起動交流斷路器k5，通過檢測反饋的狀態(tài)量，判斷起動發(fā)電機轉(zhuǎn)速是否到達(dá)預(yù)設(shè)的發(fā)電運行轉(zhuǎn)速v，若未達(dá)到發(fā)電運行轉(zhuǎn)速v，等待發(fā)動機轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升至發(fā)電運行轉(zhuǎn)速v，若達(dá)到發(fā)電運行轉(zhuǎn)速v，起動發(fā)電懸浮控制器等待接收外部的數(shù)據(jù)總線傳遞的可加載信號，當(dāng)接收到可加載信號后，發(fā)電控制單元輸出開關(guān)控制信號sk4，閉合發(fā)電直流斷路器k4，起動發(fā)電懸浮控制器通過調(diào)節(jié)雙凸極電機勵磁繞組電流，不需要可控功率變換器，即可實現(xiàn)發(fā)電控制，為直流負(fù)載提供電能。

實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。