CN109495034B - 具有多个发电单元的发电机及其运行控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用外部动能进行发电的发电装置领域，具体涉及一种具有多个发电单元的发电机，包括：电机外壳、主动力轴；依次串接在主动力轴上的多个发电单元；每个所述发电单元包括一个单元磁体部和一个单元线圈部；所述单元磁体部可随主动力轴转动构成发电机的转子，所述单元线圈部构成发电机的定子；控制器根据接收到的来自信号采集传输模块的信号分别控制各发电单元参与发电；其中一个发电单元为启动单元，在控制器接收到的信号满足启动条件之前该启动单元与外界负载导通从而产生作用于主动力轴上的反向扭矩，避免了发电机在启动时出现显著的卡顿现象，极大延长了发电机的使用寿命，降低了维修成本。

Description

具有多个发电单元的发电机及其运行控制方法

技术领域

本发明涉及利用外部动能进行发电的发电装置领域，具体涉及一种具有多个发电单元的发电机及其运行控制方法。

背景技术

随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高，现在利用可再生能源进行发电的技术受到越来越多的关注。现在常用的发电机为定值发电机，通常是对其输入额定工作力矩和额定工作转速，发电机输出额定工作电压、额定频率和额定功率。上述定值发电机对输入的力矩和转速要求比较高，因此在利用可再生能源进行发电方面存在明显的问题。

常见的可再生能源包括风力、潮汐等，这些能源提供的动力输入都是不稳定的，现有风力发电机所利用的风能通常是局限在一定的应用段的范围，对应用段外的动力输入无法进行有效利用，导致对可再生能源利用率低下。例如现有的大型风力发电机，其通常由一个额定功率在1000KW左右的大功率的发电模块构成，通常只有在风力达到五级、六级及以上的较大风力时才可以正常发电并输出符合标准的电流，而在二级至四级低风、微风段，外部动力输入和功率输入通常不足以带动发电机正常发电，即便发电，输出的也是不符合一定频率、电压标准的废电，从而使发电机在较低风速的情况下长期处于停摆、闲置状态，因而该类大型风力发电机对风力的利用仅仅是局限于一个应用范围较小的大风力段。

另外，外界风力因其不稳定性，在太小的风力下发电机通常不能正常发电，因此风力发电机通常会设定一个启动参数譬如一个转速参数，只有在风速达到一定标准时才启动发电机正常发电，但在启动发电机发电的一瞬间，因为发电机的线圈部内产生瞬间的电流因而会产生一个瞬间作用在主动力轴上的反向扭矩，这样在启动发电机的瞬间会出现一个显著的卡顿现象，这一卡顿现象通常会严重损伤发电机的机械构件并产生巨大的噪音，在不稳定的风力状况下这种情况如果长期持续就会严重影响发电机的正常运行和使用寿命，维修成本很高。

因而，如何使发电机在外部动力的不同应用段均能正常发电，且在发电机启动时不出现显著的卡顿现象显得尤为重要。

发明内容

针对上述技术缺陷，本发明提供了一种由多个可独立运行的发电单元组成的发电机，该发电机可根据外部动力输入的变化和大小控制不同数量的发电单元参与发电，从而可有效实现在外部动力的不同应用段均可正常发电，尤其重要的是在启动正常发电之前发电机有一个自适应和平缓过渡的过程，从而避免了发电机在启动时出现显著的卡顿现象，极大延长了发电机的使用寿命，降低了维修成本。

本发明的基础技术方案为，一种具有多个发电单元的发电机，包括：

电机外壳、主动力轴；

依次串接在主动力轴上的多个发电单元；每个所述发电单元包括一个单元磁体部和一个单元线圈部；所述单元磁体部可随主动力轴转动构成发电机的转子，所述单元线圈部构成发电机的定子；

控制***，所述控制***包括控制器、信号采集传输模块，信号采集传输模块与控制器信号连接，控制器根据接收到的来自信号采集传输模块的信号分别控制各发电单元参与发电；

其中一个发电单元为启动单元，在控制器接收到的来自信号采集传输模块的信号满足启动条件之前，该启动单元与外界负载导通从而产生作用于主动力轴上的反向扭矩；当控制器接收到的来自信号采集传输模块的信号满足启动条件时，控制器可控制该启动单元参与发电并输出符合设定标准的电流。

所述主动力轴可以直接或间接的连接外部动力机构譬如风力发电机的叶片主轴，主动力轴贯穿发电机的外壳并与外壳两端通过轴承固定，通常主动力轴为一根，也可以根据情况布置多根主动力轴并通过齿轮组传动；所述控制器为PLC控制器或智能控制器；多个发电单元是指两个或两个以上的可独立运行的发电单元，每个发电单元分别具有各自的额定功率，通常各发电单元的额定功率是相同的，发电机的最大额定功率是各发电单元的额定功率相加之和。多个发电单元依次串接在主动力轴上是指多个发电单元依次顺序布置在主动力轴上，使得各发电单元可以同时接受主动力轴传递的外部动力。

所述信号采集传输模块包括一个测速编码器或扭矩传感器或电压传感器或电流传感器或功率传感器，用以采集发电机的运行状态信号并传输给控制器，这些信号可以是某一个发电单元的功率信号、电压信号、电流信号，或者是主动力轴的转速信号、扭矩值信号等等，也可以是发电机的整机信号，这些信号均可以体现发电机的运行状态，可以作为感知外部动力输入的大小和变化的信号。在控制器内可以事先输入控制参数用以根据输入的信号调节控制参与发电的发电单元的数量和发电机的额定功率，使得该发电机可根据外部动力输入的变化和大小控制不同数量的发电单元参与发电，从而可有效实现在外部动力的不同应用段均可正常发电。

尤为重要的是，可将发电机的其中一个发电单元设为启动单元，以使得发电机启动正常发电之前有一个自适应和平缓过渡的过程。

本发明的工作原理为：在控制器内设置控制参数，其中包括一个启动条件(参数)，在外部动力驱动下发电机主动力轴开始转动，该启动单元的单元磁体部与主动力轴固定连接并随其同步转动，在控制器接收到的信号满足启动条件之前，该启动单元的单元线圈部的输出电路也一直是与外界负载导通的，导通的外界负载可以是蓄电池或者直接接地，因而作为定子的单元线圈部可相对单元磁体部作切割磁力线运动并产生电流，这样在较小的外部动力输入时该启动单元的单元线圈部内始终存在一定的电流，尽管这些电流值不符合输出、供电的标准，但这些始终存在的相对较小的电流使得该启动单元在启动正常发电之前始终产生一个作用在主动力轴上的反向扭矩(相当于给转动的主动力轴一个反向阻力)，该反向扭矩可以平衡输入的外部动力在主动力轴上产生的正向扭矩，并且该反向扭矩的绝对值随外部动力产生的正向扭矩的绝对值的变化而变化，并且二者往往逐步趋于平衡以使得主动力轴上的扭矩矢量之和为零，使得主动力轴转速维持在匀速状态。所谓正向扭矩是外部动力作用在主动力轴上产生的驱动转动的扭矩，所谓反向扭矩是单元线圈部内的电流与单元磁体部的电磁感应而产生的作用在主动力轴上的、与正向扭矩相反的扭矩。当外部动力及其扭矩值逐步增大，转速逐步增大，则启动单元的单元线圈部内的电流也随之增大，因而启动单元产生的反向扭矩值也随之增大，反之，启动单元产生的反向扭矩值随外部动力的变小而变小。

因此，当控制器接收到的信号满足启动条件之前，该启动单元处于可随外部动力大小自由运行的状态并产生作用于主动力轴上的、随外部动力变化而变化的反向扭矩。当外部动力输入足够大，控制器接收到的信号满足启动条件时譬如满足主动力轴的转速值或某一发电单元的电流值、功率值，则控制器控制切断该启动单元与外界负载原有的电路并同时控制该启动单元的输出电路与用于对外正常供电的供电电路导通，则该启动单元参与发电并对外输出符合设定标准的电流，譬如并网供电、或向工矿企业提供符合用电要求的电流，从而正常发电。因为启动单元在正常发电之前其一直与外界负载导通、一直存在一个随外部动力和正向扭矩变化而实时变化的反向扭矩，因而在该启动单元启动正常发电并输出符合设定标准的电流的一瞬间，作用在主动力轴上的正向扭矩和反向扭矩的矢量之和的变化量是很小的，因而可以实现发电机从启动发电之前的自由运行状态到正常发电状态的平缓过渡，从而避免了发电机在启动时出现显著的卡顿现象。随着外部动力的增加，主动力轴的转速和正向扭矩继续增加，当达到一定的控制参数时，控制器控制加载一个或多个其他发电单元参与发电，从而发电机输出的额定总功率增大。

当外部动力减小到一定控制参数时，控制器控制卸载一个或多个已参与发电的发电单元，从而，控制器可根据外部动力输入的大小调节参与发电的发电单元的数量及发电机的额定功率，因而发电机可以适配不同应用段的外部动力而能正常发电工作。

本发明各所述发电单元包括启动单元“参与发电”，系指输出的电符合一定的电压、频率标准，可以满足供电、用电需求，也就是通常所说的正常发电，包括满足工矿企业等用户单位用电需求标准的电流，还可以是满足对外并网供电条件的电流。

为了更为方便的控制各发电单元参与发电，所述单元磁体部分别与主动力轴固定连接，所述控制器通过分别控制各所述单元线圈部输出电路的导通以控制发电单元参与发电。这种结构使得各发电单元的单元磁体部都随主动力轴的转动而同步转动，在单元线圈部的输出电路未导通的情况下，单元线圈部内仅产生电势而不产生电流，因而不发电，当单元线圈部的输出电路导通时，则所述电势就会在单元线圈部内形成电流从而可以参与发电。因此，只需控制单元线圈部的输出电路的导通即可方便的控制各发电单元是否参与发电，无需其他繁琐的控制和累赘的配套元器件。

进一步，为了更便捷的控制单元线圈部的输出电路，所述控制***还包括多个通断开关模块，控制器分别与所述通断开关模块相连，每个所述单元线圈部的输出电路串联有一个所述通断开关模块；控制器可根据接收到的来自信号采集传输模块的信号控制通断开关模块的导通从而控制单元线圈部输出电路的导通。因此，通过控制一个通断开关模块就可以控制一个发电单元是否参与发电。

作为另一种选择，可以通过控制每个发电单元的单元磁体部的转动来控制各发电单元是否参与发电，为此，需在每个所述单元磁体部配置有一个电磁离合器，每个电磁离合器分别与主动力轴固定连接，控制器通过控制电磁离合器的结合与分离以控制单元磁体部的转动，从而控制发电单元参与发电。这种控制方式相比控制单元线圈部输出电路的导通，其存在结构复杂，控制复杂，成本高，结合不牢靠、发热打滑、故障率高等多种弊端，但其也是一种可选择的方案。

作为优选，所述单元磁体部包括若干相对设置的左磁体、右磁体，左磁体与右磁体之间留有间隙，所述单元线圈部位于所述间隙内。所述单元磁体部包括一组相对设置的左磁盘、右磁盘，所述左磁体按照N极、S极交错布置在左磁盘上，所述右磁体按照S极、N极交错布置右磁盘上；且相对设置的左磁体与右磁体磁极相反。这种结构可以确保磁场的强度，又可以最大限度的增加单元线圈部内磁通量的变化，从而提高发电机的发电效率和能量转化率

更进一步，相邻的两个所述单元磁体部共用一个磁盘，该磁盘同时兼做一个单元磁体部的左磁盘和相邻的另一个单元磁体部的右磁盘，左磁体、右磁体分别布置在该磁盘的两个面上。这种优化可以使得发电机的结构更加紧凑，并可以在相邻的两个单元磁体部之间节约一个磁盘，从而可以节约成本。

所述单元线圈部为与所述左磁盘、右磁盘形状匹配的线圈盘，线圈盘内设置有若干小线圈包。

为了确保发电机输出的电流符合对外并网供电的标准或预设的需求标准，所述发电机还包括与每个所述单元线圈部一一对应的整流器和逆变器，单元线圈部与整流器的输入端电连接，整流器的输出端与逆变器的输入端电连接；所述整流器与逆变器之间设有通断开关模块，所述通断开关模块与控制器相连。从发电单元输出的交流电通过整流器转换为直流电，然后再通过逆变器将直流电转换为符合标准的交流电，从而可以对外并网供电或直接使用。

所述发电单元共有四个或五个。发电单元如果太多，会造成部分发电单元处于长时间的闲置状态，存在投入浪费；发电单元太少又不利于对外部动力的有效利用，因此发电单元的数量以四个或五个为宜，这样产出投入比最高，经济效益最高。

进一步优化，所述外界负载为蓄电池，所述启动单元的单元线圈部可与蓄电池电连接，在该单元线圈部与该蓄电池之间串联有蓄电池开关模块，该蓄电池用以存储该启动单元产生的不符合输出标准的电流。该启动单元产生的交流电通过整流器转换为直流电后再输入蓄电池。这种结构的主要作用在于，在控制器接收到的信号满足启动条件之前，启动单元的输出电路与作为外界负载的蓄电池电连接导通，从而既可以让启动单元产生一个随外部动力大小变化的反向扭矩，以平衡外部动力和正向扭矩实现启动时的平缓过渡，又可以使得启动单元在启动参与发电、正常发电之前，其内部产生的不符合标准的电流可以被储存起来，因此发电机也可以将正常发电之前极小的外部动力转化为电能，尽管其并不符合正常发电时的输出标准，但也是对外部能量的有效利用，从而最大限度提高转化效率。

本发明上述技术方案的有益技术效果是：发电机由多个可独立运行的发电单元组成，控制器可根据外部动力输入的变化和大小控制不同数量的发电单元参与发电，从而能实时调控、变更发电机输出的额定功率以适配外部动力输入的大小，可有效实现在外部动力的不同应用段均可正常发电。尤其重要的是，因为将其中一个发电单元作为启动单元并使之输出电路在启动正常发电之前处于与外界负载导通状态并产生有相应的电流，因而在启动发电之前该启动单元处于可随外部动力大小自由运行的状态并产生作用于主动力轴上的、随外部动力变化而变化的反向扭矩，从而在启动正常发电的一瞬间发电机的运行是平缓过渡的，避免了发电机在启动时出现显著的卡顿现象，极大降低了发电机的损耗，延长了发电机的使用寿命，降低了维修成本。

本发明解决的另一技术问题是如何有效控制具有多个发电单元的发电机的运行，以使发电机在启动发电时避免出现显著的卡顿现象，降低发电机的损耗并延长其使用寿命。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下。

一种具有多个发电单元的发电机的运行控制方法，所述发电机包括主动力轴、多个发电单元、控制器及与控制器信号连接的信号采集传输模块，其中一个发电单元为启动单元，每个所述发电单元包括一个单元磁体部和一个单元线圈部，所述发电机的运行控制方法包括如下步骤：

A、在控制器内预先设定控制参数；

B、在控制器接收到的来自信号采集传输模块的信号满足启动条件之前，该启动单元与外界负载导通从而产生作用于主动力轴上的反向扭矩；当控制器接收到的来自信号采集传输模块的信号满足启动条件时，控制器控制该启动单元参与发电并输出符合设定标准的电流；

C、控制器根据接收到的来自信号采集传输模块的信号分别控制其他各所述发电单元参与发电。

进一步，在步骤C中，当信号采集传输模块反馈的信号符合一个加载条件时，控制器控制加载一个发电单元参与发电；当信号采集传输模块反馈的信号符合一个卸载条件时，控制器控制卸载一个已参与发电的发电单元。譬如，当主动力轴的转速增加达到控制器内设定的一个转速上限值时，意味着外部动力的输入超过了原有数量的发电单元在正常工作时的承载力，因此需要加载一个发电单元共同参与发电，此时控制器控制导通一个发电单元的单元线圈部的输出电路，则该发电单元内部产生电流共同参与发电，从而在主动力轴上增加了一个反向扭矩，则主动力轴的转速降至原来范围；反之当主动力轴的转速减小达到控制器内设定的一个转速下限值时，则意味着外部动力的输入不足以带动原有数量的发电单元正常发电，因此需要卸载一个已参与发电的发电单元，此时控制器控制断开一个发电单元的单元线圈部的输出电路，则该发电单元内部不再产生电流因而减少了作用在主动力轴上的反向扭矩，则主动力轴的转速上升到原来范围。如此将发电机主动力轴转速维持在一个正常的工作范围内正常发电。

所述启动条件可以为一个转速度值、或扭矩值、或电流值、或电压值、或功率值，所述的控制参数可以是与启动条件对应的一个转速度值、或扭矩值、或电流值、或电压值、或功率值。用于控制启动单元的启动条件与控制器其他发电单元参与发电的控制条件可以是相同的，最好是相同的，这样可以统一设定标准并简化控制条件。

附图说明

图1为本发明发电机实施例的立体结构示意图；

图2为本发明发电机实施例中单元磁体部的磁盘、磁体(左磁盘、右磁盘、左磁体、右磁体)结构示意图；

图3为本发明发电机实施例的剖视图；

图4为本发明发电机实施例的立体分解图；

图5为本发明运行控制方法实施例的逻辑关系图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：电机外壳1、主动力轴2、发电单元3、单元磁体部31、单元线圈部32、左磁盘311、右磁盘312、螺钉33、散热鳍片11、控制器4、信号采集传输模块5。

实施例1，为本发明的发电机，基本如附图1～4所示：

具有多个发电单元3的发电机，包括：电机外壳1、主动力轴2、依次串接在主动力轴2上的四个发电单元3以及控制***，电机外壳1包括通过螺栓相固定的上壳体、下壳体及前端盖、后端盖，主动力轴2、发电单元3均安装在电机外壳1内，电机外壳1上还设置有便于散热的散热鳍片11。每个所述发电单元3均包括一个单元磁体部31和一个单元线圈部32，具体的，每个单元磁体部31包括一组相对设置的左磁盘311、右磁盘312，若干左磁体按照N极、S极交错布置在左磁盘311上，若干右磁体按照S极、N极交错布置右磁盘312上，且相对设置的左磁体与右磁体磁极相反，左磁体与右磁体之间留有间隙，左磁盘311与右磁盘312之间相应也留有间隙，各单元磁体部31的左磁盘311、右磁盘312分别与所述主动力轴2通过键槽固定连接并可随主动力轴2转动构成发电机的转子。单元线圈部32通过螺钉33固定在电机外壳1上，单元线圈部32构成发电机的定子，单元线圈部32内部由多个小线圈包按顺序排列组成，整体构成与所述左磁盘311、右磁盘312形状匹配的线圈盘，小线圈包由漆包铜线绕制而成，小线圈包的数量可以根据需求和发电机的功率决定。

所述单元线圈部32位于所述左磁体(左磁盘311)与右磁体(右磁盘312)之间的间隙内，因此一个单元线圈部32被夹在两个磁盘(311、312)中间，当然，磁盘(311、312)与单元线圈部32之间具有一定的间距以使得磁盘可以正常转动而不至于摩擦单元线圈部32。所述左磁盘311、右磁盘312的端面与所述单元线圈部32的端面实质平行且与主动力轴2的轴线实质垂直；左磁盘311、右磁盘312的外周壁与所述电机外壳1的内壁之间具有一定的空隙，以使得磁盘在转动时不会摩擦电机外壳1。在单元磁体部31随主动力轴2转动时单元线圈部32可以切割左磁体和右磁体之间的磁力线。

在本实施例中，相邻的两个所述单元磁体部31共用一个磁盘，该磁盘同时兼做一个单元磁体部31的左磁盘311和相邻的另一个单元磁体部31的右磁盘312，若干左磁体、右磁体分别布置在该共用的磁盘的两个面上。这种优化可以使得发电机的结构更加紧凑，并可以在相邻的两个单元磁体部31之间节约一个磁盘，从而可以节约成本。

每个发电单元3分别具有各自的额定功率，本实施例中各发电单元3的额定功率是相同的，发电机的额定总功率是各发电单元3的额定功率相加之和。多个发电单元3依次串接在主动力轴2上使得各发电单元3可以同时接受主动力轴2传递的外部动力。

发电机还包括电源开关、显示器以及电源指示灯，电源开关用于接通或断开控制器的供电电路，显示器与控制器信号连接，显示器有操作界面便于设定控制器内的控制参数，电源指示灯与控制器电连接。

控制***，控制***包括控制器4、信号采集传输模块5，信号采集传输模块5与控制器4信号连接，控制器4根据接收到的来自信号采集传输模块5的信号分别控制各发电单元3参与发电；所述控制***还包括多个通断开关模块，控制器4分别与所述通断开关模块5相连，每个所述单元线圈部32的输出电路串联有一个所述通断开关模块；控制器4可根据接收到的来自信号采集传输模块5的信号控制通断开关模块的导通从而控制单元线圈部32输出电路的导通。所述信号采集传输模块5可以选用测速编码器或扭矩传感器或电压传感器或电流传感器或功率传感器，本实施例中选用的是测速编码器以检测和传输主动力轴的转速信息。具体的通断开关模块选用的是电磁开关，或者说继电器。

其中一个发电单元3为启动单元，在控制器4接收到的来自信号采集传输模块5的信号满足启动条件之前，该启动单元与外界负载导通处于可随外部动力大小自由运行的状态从而产生作用于主动力轴2上的、随外部动力变化而变化的反向扭矩；当控制器4接收到的信号满足启动条件时，控制器4可控制该启动单元参与发电并输出符合设定标准的电流。

还包括与每个单元线圈部32一一对应的整流器和逆变器，单元线圈部32与整流器的输入端电连接，整流器的输出端与逆变器的输入端电连接。所述整流器与逆变器之间设有通断开关模块，所述通断开关模块与控制器相连。所述控制器选用的是西门子公司的PLC控制器。

为了更为方便的控制各发电单元3参与发电，本实施例的单元磁体部31分别与主动力轴2固定连接，控制器4通过分别控制各所述单元线圈部32输出电路的导通以控制发电单元3参与发电。这种结构使得各发电单元3的单元磁体部31都随主动力轴2的转动而同步转动，在单元线圈部32的输出电路未导通的情况下，单元线圈部32内仅产生电势而不产生电流，因而不发电，当单元线圈部32的输出电路导通时，则所述电势就会在单元线圈部32内形成电流从而可以参与发电。因此，只需控制单元线圈部32的输出电路的导通即可方便的控制各发电单元3是否参与发电，无需其他繁琐的控制和累赘的配套元器件。

本实施例中在控制器4接收到来自信号采集传输模块5的信号满足启动条件之前，与该启动单元导通的外界负载为蓄电池，所述启动单元的单元线圈部32可与蓄电池电连接，在该单元线圈部32与该蓄电池之间串联有蓄电池开关模块，该蓄电池可用以存储该启动单元产生的不符合输出标准的电流，因而可以最大限度的转化和利用外部能量。

实施例2

与实施例1相比，其不同之处在于：每个所述单元磁体部31配置有一个电磁离合器，每个电磁离合器分别与主动力轴2固定连接，控制器4通过控制电磁离合器的结合与分离以控制单元磁体部31的转动，从而控制发电单元3参与发电。这种方案虽然在控制上比较繁琐，也有故障发生率高等弊端，但也是一种选择。

实施例3为上述具有多个发电单元的发电机的运行控制方法，

具有多个发电单元的发电机的运行控制方法，所述发电机包括主动力轴2、四个发电单元3、控制器4及与控制器信号连接的信号采集传输模块5，其中一个发电单元3为启动单元，每个所述发电单元3包括一个单元磁体部31和一个单元线圈部32，所述发电机的运行控制方法包括如下步骤：

A、在控制器4内预先设定控制参数；

B、在控制器4接收到的信号满足启动条件之前，该启动单元与外界负载导通从而产生作用于主动力轴2上的反向扭矩；当控制器4接收到的信号满足启动条件时，控制器4控制该启动单元参与发电并输出符合设定标准的电流；

C、控制器4根据接收到的来自信号采集传输模块5的信号分别控制其他各所述发电单元3参与发电；

其中，在步骤C中，当信号采集传输模块反馈的信号符合一个加载条件时，控制器控制加载一个发电单元参与发电；当信号采集传输模块反馈的信号符合一个卸载条件时，控制器控制卸载一个已参与发电的发电单元。所述启动条件为一个转速度值、或扭矩值、或电流值、或电压值、或功率值。具体的，检测启动条件的为信号采集传输模块。

参见图5，为本实施例运行控制方法的逻辑关系图，该逻辑关系图给出了如何控制四个发电单元(分别编号为A、B、C、D)参与发电的。信号采集传输模块5将接收到的信号(在此以主动力轴的转速信号为例)传输给控制器4，控制器4内设有控制参数(在此以转速值为例)，在控制器4接收到的转速信号满足启动条件(譬如一个转速值)之前，启动单元A的单元线圈部的输出电路与作为外界负载的蓄电池导通，则在启动单元A内产生一个随外部动力大小变化的电流从而相应产生一个作用在主动力轴2上的反向扭矩以平衡外部动力产生的正向扭矩。当控制器4接收到的转速信号满足启动条件(一个转速值)时，则控制器4控制该启动单元A的单元线圈部的输出电路与供电电路(如外部电网或用电电路)导通，从而对外输出符合设定标准的电流。当主动力轴2的转速进一步增大达到一个转速上限值时，则控制器4控制发电单元B的单元线圈部输出电路与供电电路导通，从而加载发电单元B参与发电，则主动力轴2的转速下降到原范围内；当主动力轴2的转速增加再次达到转速上限值时，则控制器4控制发电单元C的单元线圈部输出电路与供电电路导通，从而加载发电单元C参与发电，则主动力轴2的转速下降到原范围内；依次类推加载发电单元D参与发电。反之，当主动力轴2的转速减小达到一个转速下限值时，控制器4控制发电单元D的单元线圈部输出电路与供电电路断开，发电单元D不参与发电，从而卸载一个已参与发电的发电单元，依次类推，在外部动力持续减小的情况下可以依次卸载参与发电的启动单元A，则启动单元A又与外界负载蓄电池导通，从而重新处于随外部动力大小自由运行状态并相应产生作用在主动力轴2上的反向扭矩。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (16)

1.具有多个发电单元的发电机，其特征在于，包括：

电机外壳、主动力轴；

依次串接在主动力轴上的多个发电单元；每个所述发电单元包括一个单元磁体部和一个单元线圈部；所述单元磁体部可随主动力轴转动构成发电机的转子，所述单元线圈部构成发电机的定子；

控制***，所述控制***包括控制器、信号采集传输模块，信号采集传输模块与控制器信号连接，控制器根据接收到的来自信号采集传输模块的信号分别控制各发电单元参与发电；

其中一个发电单元为启动单元，在控制器接收到的来自信号采集传输模块的信号满足启动条件之前，该启动单元与外界负载导通从而产生作用于主动力轴上的反向扭矩；当控制器接收到的来自信号采集传输模块的信号满足启动条件时，控制器可控制该启动单元参与发电并输出符合设定标准的电流。

2.根据权利要求1所述具有多个发电单元的发电机，其特征在于：各所述单元磁体部分别与主动力轴固定连接，所述控制器通过分别控制各所述单元线圈部输出电路的导通以控制发电单元参与发电。

3.根据权利要求2所述具有多个发电单元的发电机，其特征在于：所述控制***还包括多个通断开关模块，控制器分别与所述通断开关模块相连，每个所述单元线圈部的输出电路串联有一个所述通断开关模块；控制器可根据接收到的来自信号采集传输模块的信号控制通断开关模块的导通从而控制单元线圈部输出电路的导通。

4.根据权利要求1所述具有多个发电单元的发电机，其特征在于：每个所述单元磁体部配置有一个电磁离合器，每个电磁离合器分别与主动力轴固定连接，控制器通过控制电磁离合器的结合与分离以控制单元磁体部的转动，从而控制发电单元参与发电。

5.根据权利要求1所述的具有多个发电单元的发电机，其特征在于：所述单元磁体部包括若干相对设置的左磁体、右磁体，左磁体与右磁体之间留有间隙，所述单元线圈部位于所述间隙内。

6.根据权利要求5所述的具有多个发电单元的发电机，其特征在于：所述单元磁体部包括一组相对设置的左磁盘、右磁盘，所述左磁体按照N极、S极交错布置在左磁盘上，所述右磁体按照S极、N极交错布置右磁盘上；且相对设置的左磁体与右磁体磁极相反。

7.根据权利要求6所述的具有多个发电单元的发电机，其特征在于：相邻的两个所述单元磁体部共用一个磁盘，该磁盘同时兼做一个单元磁体部的左磁盘和相邻的另一个单元磁体部的右磁盘，左磁体、右磁体分别布置在该磁盘的两个面上。

8.根据权利要求6所述的具有多个发电单元的发电机，其特征在于：所述单元线圈部为与所述左磁盘、右磁盘形状匹配的线圈盘，线圈盘内设置有若干小线圈包。

9.根据权利要求2所述的具有多个发电单元的发电机，其特征在于：还包括与每个所述单元线圈部一一对应的整流器和逆变器，单元线圈部与整流器的输入端电连接，整流器的输出端与逆变器的输入端电连接。

10.根据权利要求9所述的具有多个发电单元的发电机，其特征在于：所述整流器与逆变器之间设有通断开关模块，所述通断开关模块与控制器相连。

11.根据权利要求1所述的具有多个发电单元的发电机，其特征在于：所述发电单元共有四个或五个。

12.根据权利要求1所述的具有多个发电单元的发电机，其特征在于：所述外界负载为蓄电池，所述启动单元的单元线圈部可与蓄电池电连接，在该单元线圈部与该蓄电池之间串联有蓄电池开关模块，该蓄电池可用以存储该启动单元产生的不符合输出标准的电流。

13.根据权利要求1或2所述的具有多个发电单元的发电机，其特征在于：所述信号采集传输模块包括一个测速编码器或扭矩传感器或电压传感器或电流传感器或功率传感器。

14.一种具有多个发电单元的发电机的运行控制方法，所述发电机包括主动力轴、多个发电单元、控制器及与控制器信号连接的信号采集传输模块，其中一个发电单元为启动单元，每个所述发电单元包括一个单元磁体部和一个单元线圈部，其特征在于，所述发电机的运行控制方法包括如下步骤：

A、在控制器内预先设定控制参数；

B、在控制器接收到的来自信号采集传输模块的信号满足启动条件之前，该启动单元与外界负载导通从而产生作用于主动力轴上的反向扭矩；当控制器接收到的来自信号采集传输模块的信号满足启动条件时，控制器控制该启动单元参与发电并输出符合设定标准的电流；

C、控制器根据接收到的来自信号采集传输模块的信号分别控制其他各所述发电单元参与发电。

15.根据权利要求14所述的具有多个发电单元的发电机的运行控制方法，其特征在于：在步骤C中，当信号采集传输模块反馈的信号符合一个加载条件时，控制器控制加载一个发电单元参与发电；当信号采集传输模块反馈的信号符合一个卸载条件时，控制器控制卸载一个已参与发电的发电单元。

16.根据权利要求14所述的具有多个发电单元的发电机的运行控制方法，其特征在于：所述启动条件为一个转速度值、或扭矩值、或电流值、或电压值、或功率值。

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