一種無軸承永磁同步發(fā)電機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種無軸承永磁同步發(fā)電機(jī)，定子鐵心同軸套在永磁轉(zhuǎn)子外，定子鐵心沿圓周方向均勻設(shè)有36個(gè)定子槽，每個(gè)定子槽中均布置內(nèi)外兩層繞組，外層繞組是每極每相定子槽數(shù)為3的2對(duì)極發(fā)電繞組，內(nèi)層繞組是1對(duì)極懸浮力繞組和2對(duì)極勵(lì)磁繞組；發(fā)電繞組沿順時(shí)針方向按A1+、B1?、C1+、A1?、B1+、C1?、A2+、B2?、C2+、A2?、B2+、C2?相排列，懸浮力繞組沿順時(shí)針方向按a+、b?、c+、a?、b+、c?相排列，勵(lì)磁繞組沿順時(shí)針方向按X1+、Y1?、Z1+、X1?、Y1+、Z1?、X2+、Y2?、Z2+、X2?、Y2+、Z2?相排列，提高了電機(jī)在特殊工況下運(yùn)行的可靠性。
【專利說明】
一種無軸承永磁同步發(fā)電機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及永磁同步發(fā)電機(jī)和無軸承電機(jī)領(lǐng)域，特別涉及在原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速變化和外電路負(fù)載變化的特殊工況下使用的無軸承永磁同步發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]永磁同步發(fā)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、功率密度大、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活多樣、無需電刷結(jié)構(gòu)、運(yùn)行可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)、燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)、航空電源、混合動(dòng)力汽車、飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)電動(dòng)發(fā)電一體機(jī)等諸多場(chǎng)合的應(yīng)用日益廣泛，這對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行的可靠性提出了更高的要求。由于發(fā)電機(jī)工作環(huán)境復(fù)雜多變，容易引發(fā)其定子、轉(zhuǎn)子、軸承等部件的一系列電氣或機(jī)械故障，其中軸承故障率尚達(dá)40%左右。軸承是實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)尚速和超尚速運(yùn)彳丁的瓶頸，因此，提出了無軸承電機(jī)，削弱軸承故障的影響，延長(zhǎng)發(fā)電機(jī)的軸承使用壽命，減少了維護(hù)成本。
[0003]目前永磁發(fā)電機(jī)的電機(jī)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的能力很小，一般永磁電機(jī)磁場(chǎng)是通過增加輔助電勵(lì)磁進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此出現(xiàn)一些不同結(jié)構(gòu)的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)模型，例如:橫向磁通混合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)、雙盤式混合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)等等，這些電機(jī)大都是永磁磁場(chǎng)和電勵(lì)磁磁場(chǎng)耦合的混合磁路結(jié)構(gòu)，如:雙凸極混合勵(lì)磁電機(jī)、無刷爪極電動(dòng)機(jī)和混合勵(lì)磁爪極發(fā)電機(jī)等等，這些結(jié)構(gòu)大部分都是針對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行改進(jìn)，轉(zhuǎn)子由發(fā)電用的永磁部分和調(diào)壓用的電勵(lì)磁部分組成，將永磁部分和電勵(lì)磁部分同軸安裝，通過調(diào)節(jié)其勵(lì)磁電流來改變氣隙磁通大小達(dá)到穩(wěn)壓目的，但是裝配工藝復(fù)雜，增加了維修成本，轉(zhuǎn)子負(fù)擔(dān)加重，功率密度降低。
[0004]無軸承電機(jī)的懸浮力是由懸浮力繞組磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)矩繞組磁場(chǎng)合成的不平衡磁場(chǎng)產(chǎn)生的麥克斯韋力的合力。雖然無軸承永磁同步發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠，但發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)遇到諸如原動(dòng)機(jī)給定轉(zhuǎn)速變化和用電負(fù)載變化等一系列問題，這會(huì)使得發(fā)電繞組中磁場(chǎng)產(chǎn)生變化。由于發(fā)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)較難自主調(diào)節(jié)，導(dǎo)致該無軸承永磁同步發(fā)電機(jī)的發(fā)電繞組和懸浮力繞組合成磁場(chǎng)發(fā)生變化。保持恒壓對(duì)發(fā)電機(jī)來說是比較困難的，對(duì)于穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)合，必須采用電力電子變換器調(diào)壓、雙轉(zhuǎn)子或雙定子調(diào)壓等方法，這會(huì)增加成本，降低動(dòng)態(tài)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有發(fā)電機(jī)存在的上述問題，本實(shí)用新型提出一種新型高性能無軸承永磁同步發(fā)電機(jī)，提高特殊工況下發(fā)電機(jī)的懸浮性能和發(fā)電品質(zhì)。
[0006]本實(shí)用新型一種無軸承永磁同步發(fā)電機(jī)采用的技術(shù)方案是:包括定子鐵心、永磁轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸，定子鐵心同軸套在永磁轉(zhuǎn)子外，永磁轉(zhuǎn)子同軸套在轉(zhuǎn)軸外，永磁轉(zhuǎn)子由永磁體和緊固連接件組成，緊固連接件外表面上沿圓周方向均勻表貼有四塊徑向充磁、極對(duì)數(shù)為2的永磁體，定子鐵心沿圓周方向均勻設(shè)有36個(gè)定子槽，每個(gè)定子槽中均布置內(nèi)外兩層繞組，外層繞組是每極每相定子槽數(shù)為3的2對(duì)極發(fā)電繞組，內(nèi)層繞組是I對(duì)極懸浮力繞組和2對(duì)極勵(lì)磁繞組。
[0007]進(jìn)一步地，發(fā)電繞組沿順時(shí)針方向按A1 +、B1-、C1 +、A1-、B1 +、C1-、A2+、B2-、C2+、A2-、B2+、C2-相排列，相鄰的3個(gè)槽為一相的進(jìn)線端或出線端，懸浮力繞組沿順時(shí)針方向按a+、b-、c+、a-、b+、c-相排列，勵(lì)磁繞組沿順時(shí)針方向按乂1+、￥1-、21+、乂1-、丫1+、21-、乂2+、丫2-、Z2+、X2-、Y2+、Z2-相排列。
[0008]更進(jìn)一步地，發(fā)電繞組的Al+相所在的3個(gè)定子槽中，沿順時(shí)針方向的第一個(gè)槽中的內(nèi)層繞組是勵(lì)磁繞組的Xl+相，第二個(gè)和第三個(gè)槽中的內(nèi)層繞組是懸浮力繞組的第一個(gè)a+相;發(fā)電繞組B1-相所在3個(gè)定子槽中，沿順時(shí)針方向的第一個(gè)槽中的內(nèi)層繞組是勵(lì)磁繞組的Yl-相，第二個(gè)和第三個(gè)槽中的內(nèi)層繞組是懸浮力繞組的第二個(gè)a+相，相鄰的第一個(gè)a+相和第二個(gè)a+相組合成懸浮力繞組的一個(gè)完整a+相；內(nèi)層繞組的其他相按順時(shí)針方向占第一個(gè)槽的勵(lì)磁繞組和占第二、第三兩個(gè)槽的懸浮力繞組交錯(cuò)排列，相鄰兩個(gè)第二、第三兩個(gè)槽中的懸浮力繞組。
[0009]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0010]1.本實(shí)用新型的定子鐵芯上有內(nèi)外雙層繞組，在定子上添加一套勵(lì)磁繞組補(bǔ)償合成磁場(chǎng)，不僅減小機(jī)械噪音，提高電機(jī)在特殊工況下運(yùn)行的可靠性，而且具有無摩擦、無接觸、無需潤(rùn)滑和維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。
[0011]2、本實(shí)用新型由于轉(zhuǎn)子永磁體的極對(duì)數(shù)和懸浮力繞組的極對(duì)數(shù)不同，當(dāng)沒有轉(zhuǎn)子偏心時(shí)，永磁體在懸浮力繞組中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，懸浮力繞組電流也不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，即無軸承永磁同步發(fā)電機(jī)的懸浮力控制與發(fā)電控制是自然解耦的。
[0012]3.本實(shí)用新型的勵(lì)磁繞組充分利用了內(nèi)層的定子繞組結(jié)構(gòu)并采用與永磁體相同的極對(duì)數(shù)，當(dāng)原動(dòng)機(jī)給定轉(zhuǎn)速發(fā)生變化或是發(fā)電機(jī)外電路負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，發(fā)電繞組中的感應(yīng)電流變化會(huì)導(dǎo)致合成磁場(chǎng)變化，此時(shí)在勵(lì)磁繞組中通以相應(yīng)電流來補(bǔ)償合成磁場(chǎng)的變化，能夠使得無軸承永磁同步發(fā)電機(jī)繼續(xù)穩(wěn)定懸浮運(yùn)行。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型一種無軸承永磁同步發(fā)電機(jī)的軸向剖面示意圖；
[0014]圖2為圖1去掉機(jī)殼后的徑向剖面放大圖以及繞組布置示意圖；
[0015]圖3為圖2中各個(gè)繞組水平展開后的接線示意圖；
[0016]圖4為圖3中各個(gè)繞組與負(fù)載電路和驅(qū)動(dòng)功率電路的連接示意圖；
[0017]圖5為本實(shí)用新型工作時(shí)懸浮力及電機(jī)磁場(chǎng)空間分布結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖6為本實(shí)用新型工作時(shí)補(bǔ)償繞組合成磁場(chǎng)加強(qiáng)示意圖；
[0019]圖7為本實(shí)用新型工作時(shí)補(bǔ)償繞組合成磁場(chǎng)減弱示意圖。
[0020]圖中:1-機(jī)殼，2-定子鐵心，3-發(fā)電繞組，4-懸浮力繞組，5-勵(lì)磁繞組，6_徑向充磁的表貼式永磁體，7-徑向位移傳感器，8-基準(zhǔn)環(huán)，9-左端蓋，10-右端蓋，11-備用軸承，12-調(diào)心軸承，13-轉(zhuǎn)軸，14-光電碼盤，15-連接永磁體和轉(zhuǎn)軸的緊固連接件。
【具體實(shí)施方式】
[0021]參見圖1，本實(shí)用新型包括機(jī)殼1、定子鐵心2、永磁轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸13，最外部是機(jī)殼I，機(jī)殼I的軸向左端固定左端蓋9、軸向右端固定右端蓋10。機(jī)殼I的中心處安裝轉(zhuǎn)軸13，轉(zhuǎn)軸13與機(jī)殼I同軸連接，轉(zhuǎn)軸13的右端伸出右端蓋10外且連接光電碼盤14。在機(jī)殼I內(nèi)部有定子鐵心2和永磁轉(zhuǎn)子，定子鐵心2固定連接機(jī)殼I內(nèi)壁，永磁轉(zhuǎn)子同軸套在轉(zhuǎn)軸13外，定子鐵心2同軸套在永磁轉(zhuǎn)子外，屬外定子內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。定子鐵心2和永磁轉(zhuǎn)子之間具有徑向氣隙。永磁轉(zhuǎn)子由永磁體6和緊固連接件15組成，永磁體6徑向充磁，表貼在緊固連接件15上。緊固連接件15將永磁體6和轉(zhuǎn)軸13固定連接成一個(gè)整體。緊固連接件15的左端通過調(diào)心軸承12支撐在左端蓋9上，緊固連接件15的右端通過備用軸承11支撐在右端蓋10上，在發(fā)電機(jī)不工作時(shí)，備用軸承11起支撐作用。定子鐵心2和永磁轉(zhuǎn)子安裝在轉(zhuǎn)軸13的軸向中部位置，在機(jī)殼I內(nèi)的定子鐵心2左端空間有4個(gè)徑向位移傳感器7，徑向位移傳感器7安裝在基準(zhǔn)環(huán)8上，基準(zhǔn)環(huán)8同軸固定套在轉(zhuǎn)軸13上。定子鐵芯2上有內(nèi)外兩層繞組，外層繞組為發(fā)電繞組3，內(nèi)層繞組為懸浮力繞組4和勵(lì)磁繞組5，懸浮力繞組4用以產(chǎn)生徑向懸浮力，勵(lì)磁繞組5用以補(bǔ)償磁場(chǎng)。
[0022]參見圖2，在緊固連接件15外表面上表貼了四塊徑向充磁的永磁體6，四塊永磁體6沿圓周方向均勻布置，形成極數(shù)為2的結(jié)構(gòu)。在定子鐵心2沿圓周方向均勻設(shè)有36個(gè)定子槽，每個(gè)定子槽中都布置有內(nèi)外兩層繞組，繞組采用分布式內(nèi)外兩層布置方式。外層繞組是每極每相定子槽數(shù)為3的分布式發(fā)電繞組3，發(fā)電繞組3沿順時(shí)針方向按A1 +、B1-、C1 +、A1-、B1+、C1-、A2+、B2-、C2+、A2-、B2+、C2-相排列，相鄰的3個(gè)槽為一相的進(jìn)線端或出線端，這樣的排列使得發(fā)電繞組3為2對(duì)極，和永磁轉(zhuǎn)子中的永磁體6的極對(duì)數(shù)一樣，可感應(yīng)發(fā)電。內(nèi)層繞組是懸浮力繞組4和勵(lì)磁繞組5，懸浮力繞組4沿順時(shí)針方向按a+、b-、c+、a-、b+、c-相排列，勵(lì)磁繞組 5 沿順時(shí)針方向按繞組 Π +、Υ1-、Ζ1 +、Χ1-、Υ1 +、Ζ1-、Χ2+、Υ2-、Ζ2+、Χ2-、Υ2+、Ζ2-相排列。
[0023]發(fā)電繞組3的Al+相所在的3個(gè)定子槽中，沿順時(shí)針方向的第一個(gè)槽中的內(nèi)層繞組是勵(lì)磁繞組5的Xl+相，第二個(gè)和第三個(gè)槽中的內(nèi)層繞組是懸浮力繞組5的a+相。發(fā)電繞組B1-相所在3個(gè)定子槽中，沿順時(shí)針方向的第一個(gè)槽中的內(nèi)層繞組是勵(lì)磁繞組5的Yl-相，第二個(gè)和第三個(gè)槽中的內(nèi)層繞組依然是懸浮力繞組的a+相，這與Al+相所在的定子槽中a+相組成相鄰的兩個(gè)a+相，相鄰的兩個(gè)a+相組合成完整的懸浮力繞組5的a+相。內(nèi)層繞組其他相的布置方式以此類推，按順時(shí)針方向占第一個(gè)槽的勵(lì)磁繞組5和占第二、第三兩個(gè)槽的懸浮力繞組4如此交錯(cuò)排列。相鄰兩個(gè)第二、第三兩個(gè)槽中的懸浮力繞組4組成一相，相鄰兩個(gè)第二槽和第三槽為懸浮力繞組4 一相的進(jìn)線端或出線端，如此，形成的I對(duì)極懸浮力繞組4和發(fā)電繞組3的極對(duì)數(shù)相差I(lǐng)，滿足無軸承電機(jī)的懸浮原理。而勵(lì)磁繞組5形成了與發(fā)電繞組3、永磁體6—樣的2對(duì)極，可以對(duì)主磁場(chǎng)起到補(bǔ)償和削弱的作用。
[0024]將本實(shí)用新型中的繞組水平展開，能直觀理解繞組的接線安排與電流流向，參見圖3，發(fā)電繞組3以A相為例，每3個(gè)定子槽的繞組為一相的進(jìn)線端或出線端，繞組沿順時(shí)針方向按 A1 +、B1-、C1 +、A1-、B1+、C1-、A2+、B2-、C2+、A2-、B2+、C2-相排列。A 相的接線是從 Al+側(cè)進(jìn)線，從相鄰的Al-側(cè)出線，再繞置到A2+端進(jìn)線，從相鄰的A2-端出線。B相和C相的接線原理和A相相同。再將A1 +、B1 +、C1+相接在一起作為發(fā)電繞組3的中性點(diǎn)，而A2-、B2-、C2-相分別連接到圖4所示的三相PffM整流橋的A、B、C三個(gè)橋臂，發(fā)電機(jī)感應(yīng)發(fā)電的電流從發(fā)電繞組3的中性點(diǎn)流入PWM整流橋，供給負(fù)載用電。
[0025]懸浮力繞組4以a相為例，沿順時(shí)針方向按a+、b-、c+、a-、b+、c-排列。懸浮力繞組4連接圖4所示的第一三相橋式逆變電路，由第一三相逆變電路的a相接線到a+側(cè)進(jìn)線，從a-側(cè)出線，b相和c相的接線原理和a相相同。將a-、b_、c-端接在一起作為懸浮力繞組4的中性點(diǎn)，而a+、b+、c+分別連接到圖4所示的第一三相橋式逆變電路的a、b、c三個(gè)橋臂，電流由第一三相橋式逆變電路流向懸浮力繞組4。
[0026]勵(lì)磁繞組5以X相為例，沿順時(shí)針方向按Π+、Υ1-、Ζ1+、Π-、Υ1 +、Ζ1-、Χ2+、Υ2-、Ζ2+、Χ2-、Υ2+、Ζ2-相排列。勵(lì)磁繞組5連接圖4所示的第二三相橋式逆變電路，由第二三相逆變橋式電路的X相接線，從Xl+側(cè)進(jìn)線，從相鄰的Xl-側(cè)出線，再繞置到Χ2+端進(jìn)線，從相鄰的Χ2-端出線，勵(lì)磁繞組5的Y相和Z相接線原理和X相相同。將勵(lì)磁繞組5的Χ2-、Υ2-、Ζ2-端接在一起作為勵(lì)磁繞組5的中性點(diǎn)，而Χ1 +、Υ1 +、Ζ1+分別接線到圖4所示的第二三相橋式逆變電路的X、Y、Z三個(gè)橋臂，電流由第二三相橋式逆變電路流向勵(lì)磁繞組5。
[0027]圖4中，C是電容，表示容性負(fù)載，R是電感，表示感性負(fù)載。PffM整流橋和兩個(gè)橋式逆變電路中的V1-V6為可控開關(guān)管，VD1-VD6為續(xù)流二極管。
[0028]本實(shí)用新型工作時(shí)，懸浮原理如圖5所示，運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子的調(diào)心操作是通過檢測(cè)轉(zhuǎn)子徑向位移的反饋信號(hào)來調(diào)節(jié)給定的懸浮繞組的電流信號(hào)。以發(fā)電繞組3的A相和懸浮力繞組4的a相為例，定子槽中纏繞著4極發(fā)電繞組3和2極懸浮力繞組4。當(dāng)懸浮力繞組4中未通入圖4所示的第一三相橋式逆變電路的電流時(shí)，發(fā)電繞組3產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)與永磁體6合成的4極氣隙磁通中^是平衡的，徑向力合力為零。該氣隙磁通分別經(jīng)過發(fā)電繞組3、定子鐵芯2、氣隙、永磁體6、轉(zhuǎn)軸13這些部件，將發(fā)電機(jī)在空間上平均分成四部分。當(dāng)懸浮力繞組4中通入圖4所示的第一三相橋式逆變電路的正電流后，會(huì)產(chǎn)生2極磁通φα。該磁通分別經(jīng)過懸浮力繞組4、定子鐵芯2、氣隙、永磁體6、轉(zhuǎn)軸13這些部件，將發(fā)電機(jī)在空間上平均分成兩部分。這導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在水平方向一側(cè)氣隙處的氣隙磁密增加，轉(zhuǎn)子徑向水平方向另一側(cè)氣隙處的氣隙磁密減小，從而產(chǎn)生沿例如X軸負(fù)方向的麥克斯韋力Fm，使轉(zhuǎn)子向X軸負(fù)方向偏移(圖5中省略了水平方向的X軸和垂直方向的y軸)。如果圖4中第一三相橋式逆變電路通以方向相反的電流，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)沿X軸正方向的麥克斯韋力。同理，沿y軸方向的麥克斯韋力可以通過在其他相繞組中通入相應(yīng)電流獲得。本實(shí)用新型無軸承永磁同步電機(jī)除了受麥克斯韋徑向力之夕卜，還會(huì)受到洛倫茲徑向力的作用。根據(jù)左手定則，懸浮力繞組4受到洛倫茲力F1，發(fā)電繞組3受到洛倫茲力F2,轉(zhuǎn)子表面上對(duì)應(yīng)的力為其反作用力FsdPFs2t3從圖5中可以看出，這兩部分洛倫茲力的合力方向?yàn)樗椒较?，即轉(zhuǎn)子受到了X軸方向的徑向懸浮力。通過對(duì)以上這兩個(gè)徑向力和懸浮力繞組電流的閉環(huán)控制，可實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定懸浮。
[0029]本實(shí)用新型發(fā)電原理和普通永磁同步發(fā)電機(jī)一樣，將原動(dòng)機(jī)和本發(fā)明無軸承永磁同步發(fā)電機(jī)同軸連接，在原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生變化的感應(yīng)磁場(chǎng)，發(fā)電繞組切割磁感線產(chǎn)生三相感應(yīng)電流。由于發(fā)電繞組3的A2-、B2-、C2-相均接線到圖4所示的PWM整流橋的A、B、C橋臂，發(fā)電機(jī)感應(yīng)發(fā)電的電流將從中性點(diǎn)流入PffM整流橋供給負(fù)載用電，在負(fù)載兩端產(chǎn)生發(fā)電電壓，進(jìn)行電能的儲(chǔ)存。
[0030]勵(lì)磁原理如圖6圖7所示，當(dāng)圖4中控制勵(lì)磁繞組5的逆變電路通電時(shí)，勵(lì)磁繞組5產(chǎn)生的磁場(chǎng)Cpe分別經(jīng)過勵(lì)磁繞組5、定子鐵芯2、氣隙、永磁體6、轉(zhuǎn)軸13這些部件，將發(fā)電機(jī)在空間上平均分成與發(fā)電繞組3—樣的四部分，這也是本實(shí)用新型可以補(bǔ)償或削弱主磁場(chǎng)的原理。當(dāng)發(fā)電繞組3和懸浮力繞組4的合成磁場(chǎng)減弱時(shí)輔之以增強(qiáng)的勵(lì)磁磁場(chǎng)，反之，給以反向的勵(lì)磁磁場(chǎng)來減弱發(fā)電繞組3和懸浮力繞組4的合成磁場(chǎng)。圖6中勵(lì)磁繞組5的磁場(chǎng)與合成磁場(chǎng)同向，表示為勵(lì)磁繞組5對(duì)合成磁場(chǎng)的補(bǔ)償作用，圖7中勵(lì)磁繞組5的磁場(chǎng)與合成磁場(chǎng)反向，表示為勵(lì)磁繞組5對(duì)合成磁場(chǎng)的削弱作用。以A相的發(fā)電繞組3和X相的勵(lì)磁繞組5為例，當(dāng)原動(dòng)機(jī)給定轉(zhuǎn)速變化時(shí)，發(fā)電繞組3中感應(yīng)電流的變化會(huì)導(dǎo)致合成磁場(chǎng)的變化，進(jìn)而影響懸浮力性能和發(fā)電品質(zhì)。通過檢測(cè)轉(zhuǎn)子角位置和原動(dòng)機(jī)給定轉(zhuǎn)速的信號(hào)，調(diào)節(jié)圖4所示第三三相逆變電路的輸入電流來控制勵(lì)磁繞組5中的電流增減，進(jìn)而起到穩(wěn)定發(fā)電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)的作用。當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，發(fā)電繞組3內(nèi)的電流同樣會(huì)發(fā)生變化，影響合成磁場(chǎng)。此時(shí)通過檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置角和發(fā)電電壓的信號(hào)，調(diào)節(jié)圖4所示第二三相逆變電路的輸入電流來控制勵(lì)磁繞組5中的電流增減，從而穩(wěn)定發(fā)電機(jī)內(nèi)部合成磁場(chǎng)。本實(shí)用新型由于勵(lì)磁繞組5的存在，使懸浮性能和發(fā)電品質(zhì)均得到提高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無軸承永磁同步發(fā)電機(jī)，包括定子鐵心、永磁轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸，定子鐵心同軸套在永磁轉(zhuǎn)子外，永磁轉(zhuǎn)子同軸套在轉(zhuǎn)軸外，永磁轉(zhuǎn)子由永磁體和緊固連接件組成，其特征是:緊固連接件外表面上沿圓周方向均勻表貼有四塊徑向充磁、極對(duì)數(shù)為2的永磁體，定子鐵心沿圓周方向均勻設(shè)有36個(gè)定子槽，每個(gè)定子槽中均布置內(nèi)外兩層繞組，外層繞組是每極每相定子槽數(shù)為3的2對(duì)極發(fā)電繞組，內(nèi)層繞組是I對(duì)極懸浮力繞組和2對(duì)極勵(lì)磁繞組。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無軸承永磁同步發(fā)電機(jī)，其特征是:發(fā)電繞組沿順時(shí)針方向按A1+、B1-、C1 +、A1-、B1+、C1-、A2+、B2-、C2+、A2-、B2+、C2-相排列，相鄰的3個(gè)槽為一相的進(jìn)線端或出線端，懸浮力繞組沿順時(shí)針方向按a+、b-、c+、a-、b+、c-相排列，勵(lì)磁繞組沿順時(shí)針方向按 X1+、Y1-、Z1+、X1-、Y1+、Z1-、X2+、Y2-、Z2+、X2-、Y2+、Z2-相排列。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種無軸承永磁同步發(fā)電機(jī)，其特征是:發(fā)電繞組的Al+相所在的3個(gè)定子槽中，沿順時(shí)針方向的第一個(gè)槽中的內(nèi)層繞組是勵(lì)磁繞組的Xl+相，第二個(gè)和第三個(gè)槽中的內(nèi)層繞組是懸浮力繞組的第一個(gè)a+相;發(fā)電繞組B1-相所在3個(gè)定子槽中，沿順時(shí)針方向的第一個(gè)槽中的內(nèi)層繞組是勵(lì)磁繞組的Yl-相，第二個(gè)和第三個(gè)槽中的內(nèi)層繞組是懸浮力繞組的第二個(gè)a+相，相鄰的第一個(gè)a+相和第二個(gè)a+相組合成懸浮力繞組的一個(gè)完整a+相；內(nèi)層繞組的其他相按順時(shí)針方向占第一個(gè)槽的勵(lì)磁繞組和占第二、第三兩個(gè)槽的懸浮力繞組交錯(cuò)排列，相鄰兩個(gè)第二、第三兩個(gè)槽中的懸浮力繞組組成一相，相鄰兩個(gè)第二槽和第三槽為懸浮力繞組一相的進(jìn)線端或出線端。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種無軸承永磁同步發(fā)電機(jī)，其特征是:懸浮力繞組連接第一三相逆變電路，電流由第一三相橋式逆變電路流向懸浮力繞組，從a+側(cè)進(jìn)線，a-側(cè)出線，b相和c相的接線原理和a相相同，將a-、b_、c-端接在一起作為的中性點(diǎn)，a+、b+、c+相分別連接第一三相橋式逆變電路的三個(gè)橋臂。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種無軸承永磁同步發(fā)電機(jī)，其特征是:勵(lì)磁繞組連接第二三相橋式逆變電路，電流由第二三相橋式逆變電路流向勵(lì)磁繞組，從Xl+側(cè)進(jìn)線，從相鄰的Xl-側(cè)出線，再繞置到X2+端進(jìn)線，從相鄰的X2-端出線，勵(lì)磁繞組的Y相和Z相接線原理和X相相同，將勵(lì)磁繞組的X2-、Y2-、Z2-端接在一起作為中性點(diǎn)，X1 +、Y1 +、Z1+端分別連接第二三相橋式逆變電路的三個(gè)橋臂。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種無軸承永磁同步發(fā)電機(jī)，其特征是:發(fā)電繞組的A相從Al+側(cè)進(jìn)線，從相鄰的Al-側(cè)出線，再繞置到Α2+端進(jìn)線，從相鄰的Α2-端出線，B相和C相的接線原理和A相相同，將A1 +、B1 +、C1+相接在一起作為中性點(diǎn)，A2-、B2-、C2-相分別連接三相PWM整流橋的三個(gè)橋臂，感應(yīng)發(fā)電的電流從中性點(diǎn)流入PWM整流橋。
【文檔編號(hào)】H02K21/02GK205509809SQ201620190115
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年3月14日
【發(fā)明人】胡亞民, 朱熀秋, 李慧, 郝正杰, 陳穎, 郁葉, 劉浩, 蔣莉
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué)