CN111900848A - 三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机*** - Google Patents
三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN111900848A CN111900848A CN202010800074.9A CN202010800074A CN111900848A CN 111900848 A CN111900848 A CN 111900848A CN 202010800074 A CN202010800074 A CN 202010800074A CN 111900848 A CN111900848 A CN 111900848A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- winding
- rotor
- permanent magnet
- air gap
- iron core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 title claims abstract description 254
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 49
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 126
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 28
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 9
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract description 6
- 230000004927 fusion Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 20
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 15
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/14—Stator cores with salient poles
- H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2793—Rotors axially facing stators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
- H02K16/02—Machines with one stator and two or more rotors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
- H02K16/04—Machines with one rotor and two stators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
- H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/02—Additional mass for increasing inertia, e.g. flywheels
- H02K7/025—Additional mass for increasing inertia, e.g. flywheels for power storage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
- H02K2201/03—Machines characterised by aspects of the air-gap between rotor and stator
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
- H02K2201/12—Transversal flux machines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,属于电机领域,解决现有的飞轮脉冲发电机组轴系长、转速低,且脉冲发电机的转子上有励磁绕组,采用多级旋转整流器励磁,导致***的可靠性低及利用飞轮脉冲发电机组实现的发电机***的功率密度低、能量密度低、体积重量大的问题。发电机***包括轴向磁场多相永磁同步电机、直流输出功率变换器、电动绕组功率变换器和多相整流器;同步电机的磁场控制绕组的引出线与直流输出功率变换器输出端相连;同步电机的电动绕组的引出线与电枢绕组功率变换器的输出端相连;同步电机的发电绕组的引出线与多相整流器的交流输入端相连。本发明在核聚变试验技术、等离子体和电磁发射技术等领域具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于电机领域。
背景技术
飞轮脉冲发电机是利用轴系的大惯量存储能量、同轴电动/发电机实现机电能量转换的一种飞轮储能装置。大容量的飞轮脉冲发电机组以小功率、长时间存储能量,以大功率、短时间释放能量,一般用作大容量脉冲电源,可应用于受控核聚变试验、核***模拟、强流粒子束加速器、高功率脉冲激光器、高功率微波、等离子体和电磁发射技术等领域。
常用飞轮脉冲发电机***的结构如图13所示。***的基本工作原理为:当***充电时,由外部电网给***提供能量,经由电力电子器件构成的功率变换器控制并驱动电机,带动飞轮高速旋转,达到并保持在恒定高速运行,以动能的方式储存所需能量,完成从电能到机械能的转换和能量存储。当脉冲负载需要供电时,将高速旋转运行的飞轮当成原动机带动电机发电运行,经过电力电子变换器输出适合脉冲负载的电压与电流,完成能量转换过程。
传统的飞轮脉冲发电机组通常采用“电动机—飞轮—发电机”的结构形式。驱动电动机通常采用三相感应电动机,而脉冲发电机通常采用多相隐极同步发电机,电动机与发电机同轴旋转,惯性飞轮安装在发电机转轴上。飞轮和发电机采用刚性联轴器联接,电动机和飞轮采用柔性联接,机组有多个轴承来支撑转子。
但是,该飞轮脉冲发电机组存在如下缺点:整个机组的轴系长、转速低,***的功率密度低、能量密度低、体积重量大;脉冲发电机的转子上有励磁绕组,采用多级旋转整流器励磁,***的可靠性低、成本高,不适合用于移动平台中。因此,以上问题亟需解决。
发明内容
本发明目的是为了解决现有的飞轮脉冲发电机组轴系长、转速低,且脉冲发电机的转子上有励磁绕组,采用多级旋转整流器励磁,导致***的可靠性低及利用飞轮脉冲发电机组实现的发电机***的功率密度低、能量密度低、体积重量大的问题,本发明提供了三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,该发电机***具备以下几种结构。
第一种结构:
参见图1至图7,三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,该发电机***包括轴向磁场多相永磁同步电机,所述轴向磁场多相永磁同步电机包括一个定子1和两个转子2,且三者同轴;两个转子2分别位于定子1轴向两侧,两个转子2机械上固定连接在一起,两个转子2与定子1之间均存在气隙;
定子1包括定子铁心1-1、磁场控制绕组1-2、电动绕组1-3和发电绕组1-4;其中,
定子铁心1-1为圆环形结构,在定子铁心1-1的两个气隙面上均开设有径向槽1-1-1,使定子铁心1-1形成轭部1-1-2和定子齿;每个气隙面上各径向槽1-1-1沿圆周方向均匀分布;
磁场控制绕组1-2为环形绕组,且沿圆周方向上均匀绕在定子铁心1-1的轭部1-1-2;
电动绕组1-3为多相交流绕组,且嵌放在定子铁心1-1气隙侧的径向槽1-1-1中;
发电绕组1-4为多相交流绕组,且嵌放在定子铁心1-1气隙侧的径向槽1-1-1中或固定在定子铁心1-1的气隙面上;
转子2为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构或Halbach永磁体阵列结构;
每个转子2气隙面上的所有永磁体2-1均轴向充磁,其中,一个或多个永磁体2-1作为一个磁极,每个磁极上的永磁体充磁方向相同;每个转子2上相邻磁极的永磁体2-1的充磁方向相反,两个转子2上相对磁极的永磁体2-1的充磁方向相反。
第二种结构:
参见图8,三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,该发电机***包括轴向磁场多相永磁同步电机,所述轴向磁场多相永磁同步电机包括两个定子1和一个转子2,且三者同轴;两个定子1分别位于转子2轴向两侧,两个定子1机械上固定连接在一起,两个定子1与转子2之间均存在气隙;
每个定子1包括定子铁心1-1、磁场控制绕组1-2、电动绕组1-3和发电绕组1-4;其中,
定子铁心1-1为圆环形结构,在定子铁心1-1的气隙面上均开设有径向槽1-1-1,使定子铁心1-1形成轭部1-1-2和定子齿;且气隙面上各径向槽1-1-1沿圆周方向均匀分布;
磁场控制绕组1-2为环形绕组,且沿圆周方向上均匀绕在定子铁心1-1的轭部1-1-2;
电动绕组1-3为多相交流绕组,且嵌放在定子铁心1-1气隙侧的径向槽1-1-1中;
发电绕组1-4为多相交流绕组,且嵌放在定子铁心1-1气隙侧的径向槽1-1-1中或固定在定子铁心1-1的气隙面上;
转子2为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构或Halbach永磁体阵列结构;
转子2同一气隙面上的所有永磁体2-1均轴向充磁,其中,一个或多个永磁体2-1作为一个磁极;转子2同一气隙面上相邻磁极的永磁体2-1的充磁方向相反。
第三种结构:
参见图9,三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,该发电机***包括轴向磁场多相永磁同步电机,所述轴向磁场多相永磁同步电机包括一个定子1和两个转子2,且三者同轴;两个转子2分别位于定子1轴向两侧,两个转子2机械上固定连接在一起,两个转子2与定子1之间均存在气隙;
定子1包括定子铁心1-1、磁场控制绕组1-2、电动绕组1-3和发电绕组1-4;其中,
定子铁心1-1包括内定子铁心和外定子铁心,二者同轴,且外定子铁心位于内定子铁心外侧,二者间存在间隙,内、外定子铁心均为圆环形结构,在内、外定子铁心的两个气隙面上均开设有径向槽1-1-1,使内、外定子铁心均形成轭部1-1-2和定子齿;内、外定子铁心的每个气隙面上各径向槽1-1-1沿圆周方向均匀分布;
磁场控制绕组1-2为环形绕组,且沿圆周方向上均匀绕在外定子铁心的轭部1-1-2;
电动绕组1-3为多相交流绕组,且嵌放在内定子铁心气隙侧的径向槽1-1-1中;
发电绕组1-4为多相交流绕组,且嵌放在外定子铁心气隙侧的径向槽1-1-1中或固定在外定子铁心的气隙面上;
转子2为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构或Halbach永磁体阵列结构;
每个转子2的气隙面包括两圈永磁体阵列,且两圈永磁体阵列分别与内、外定子铁心的同一个侧气隙面相对应,每圈永磁体阵列中所有永磁体2-1均轴向充磁,每圈永磁体阵列中的一个或多个永磁体2-1作为一个磁极,每个磁极上的永磁体充磁方向相同;每圈永磁体阵列中相邻磁极的永磁体2-1的充磁方向相反,每个转子2的同一气隙面的两圈永磁体阵列中相对应的永磁体2-1的充磁方向相同;
两个转子2上相对磁极的永磁体2-1的充磁方向相反。
第四种结构:
参见图10,三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,该发电机***包括轴向磁场多相永磁同步电机,所述轴向磁场多相永磁同步电机包括两个定子1和一个转子2,且三者同轴;两个定子1分别位于转子2轴向两侧,两个定子1机械上固定连接在一起,两个定子1与转子2之间均存在气隙;
每个定子1包括定子铁心1-1、磁场控制绕组1-2、电动绕组1-3和发电绕组1-4;其中,
定子铁心1-1包括内定子铁心和外定子铁心,二者同轴,且外定子铁心位于内定子铁心外侧,二者间存在间隙,内、外定子铁心均为圆环形结构,在内、外定子铁心的气隙面上均开设有径向槽1-1-1,使内、外定子铁心均形成轭部1-1-2和定子齿;内、外定子铁心的气隙面上各径向槽1-1-1沿圆周方向均匀分布;
磁场控制绕组1-2为环形绕组,且沿圆周方向上均匀绕在外定子铁心的轭部1-1-2;
电动绕组1-3为多相交流绕组,且嵌放在内定子铁心气隙侧的径向槽1-1-1中;
发电绕组1-4为多相交流绕组,且嵌放在外定子铁心气隙侧的径向槽1-1-1中或固定在外定子铁心的气隙面上;
转子2为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构或Halbach永磁体阵列结构;
转子2的每个气隙面包括两圈永磁体阵列,且两圈永磁体阵列分别与一个定子铁心1-1中内、外定子铁心的气隙面相对应,每圈永磁体阵列中所有永磁体2-1均轴向充磁,每圈永磁体阵列中的一个或多个永磁体2-1作为一个磁极,每个磁极上的永磁体充磁方向相同;每圈永磁体阵列中相邻磁极的永磁体2-1的充磁方向相反,转子2同一气隙面的两圈永磁体阵列中相对应的永磁体2-1的充磁方向相同;
转子2两个气隙面上相对磁极的永磁体2-1的充磁方向相反。
优选的是,第一或第三种结构所述的三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,还包括直流输出功率变换器、电动绕组功率变换器和多相整流器;
磁场控制绕组1-2的引出线与直流输出功率变换器输出端相连;
电动绕组1-3的引出线与电枢绕组功率变换器的输出端相连;
发电绕组1-4的引出线与多相整流器的交流输入端相连。
优选的是,第二或第四种结构所述的三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,还包括直流输出功率变换器、电动绕组功率变换器和多相整流器;
两个定子1上的两套磁场控制绕组1-2串联在一起后,其引出线与直流输出功率变换器输出端相连;
两个定子1上的两套电动绕组1-3对应相串联在一起后,其引出线与电动绕组功率变换器输出端相连;
两个定子1上的两套发电绕组1-4对应相串联或并联在一起后,其引出线与多相整流器的交流输入端相连。
本发明的效果为:本发明所述的轴向磁场多相永磁同步电机,即可作为电动机,又可作为发电机,电动/发电机采用轴向磁场、盘式结构,转子的结构强度高、转动惯量大,电动储能与发电释能共用一个转子,将飞轮与同步电机的转子合二为一,机组轴系短、重量轻,适合高速旋转,因此,发电机的储能密度高、功率密度大;通过磁场控制绕组1-2改变主磁路磁阻以及主磁通的大小,其中,主磁路为通过定子铁心中的磁路,保持发电绕组电动势与输出电压不变,恒压速度变化范围宽、磁场控制损耗低;转子上没有整流器、滑环和电刷,***结构简单、可靠性高、成本低、维护方便。
本发明三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***具有储能密度高、功率密度大、结构简单、可靠性高、成本低、维护方便、输出电压可恒定控制等优点,可用作大容量脉冲电源,在核聚变试验技术、等离子体和电磁发射技术等领域具有良好的应用前景。
现有技术中的模块化飞轮脉冲发电机***,通过励磁电流调节单元用于在发电机状态时对同步电机气隙磁场进行控制,以保证同步电机在负载及转速变化状态下输出电压保持恒定。本发明发电机***相对于现有技术中的模块化飞轮脉冲发电机***优势在于,本发明所采用电机结构不同,且本发明电机***没有额外的励磁电流调节单元,本发明***结构更加简单。
附图说明
图1是具体实施方式一中,定子铁心1-1的结构示意图;
图2是具体实施方式一中磁场控制绕组1-2与定子铁心1-1的相对位置关系图;
图3是在图2中定子铁心1-1气隙面上径向槽1-1-1内嵌放电动绕组1-3的结构示意图;
图4是具体实施方式一中发电绕组1-4与定子铁心1-1的相对位置关系图;
图5是具体实施方式一中所述的轴向磁场多相永磁同步电机的结构示意图;
图6是具体实施方式一或二中,转子2的第一种结构示意图;
图7是具体实施方式一或二中,转子2的第二种结构示意图;
图8为具体实施方式二中轴向磁场多相永磁同步电机的相关结构示意图;其中,
图8a为具体实施方式二中,定子铁心1-1的结构示意图;
图8b为具体实施方式二中,对图8a中定子铁心1-1开设周向槽1-1-4后的结构示意图;
图8c为具体实施方式二中,缠绕有磁场控制绕组1-2后的定子铁心1-1结构示意图;
图8d为具体实施方式二中,电动绕组1-3和发电绕组1-4相对于定子铁心1-1的相对位置关系图;
图8e为具体实施方式二中,利用图8d中定子1构成的轴向磁场多相永磁同步电机的整体结构示意图;
图9为具体实施方式七中轴向磁场多相永磁同步电机的相关结构示意图;其中,
图9a为具体实施方式七中,转子2的第一种结构示意图;
图9b为具体实施方式七中,转子2的第二种结构示意图;
图9c为具体实施方式七中,定子铁心1-1的结构示意图;
图9d为具体实施方式七中,在图9c中外定子铁心上缠绕有磁场控制绕组1-2、内定子铁心的气隙面上径向槽1-1-1内嵌放电动绕组1-3的结构示意图;
图9e为具体实施方式七中,在图9d中外定子铁心气隙面上径向槽1-1-1内嵌放发电绕组1-4的结构示意图;
图9f为具体实施方式七中,利用图9d中定子1构成的轴向磁场多相永磁同步电机的整体结构示意图;
图10为具体实施方式八中轴向磁场多相永磁同步电机的相关结构示意图;其中,
图10a为具体实施方式八中,转子2的第一种结构示意图;
图10b为具体实施方式八中,转子2的第二种结构示意图;
图10c为具体实施方式八中,定子铁心1-1的结构示意图;
图10d为具体实施方式七中,在图10c中外定子铁心上缠绕有磁场控制绕组1-2、内定子铁心的气隙面上径向槽1-1-1内嵌放电动绕组1-3的结构示意图;
图10e为具体实施方式七中,在图10d中外定子铁心气隙面上径向槽1-1-1内嵌放发电绕组1-4的结构示意图;
图10f为具体实施方式八中,利用图10d中定子1构成的轴向磁场多相永磁同步电机的整体结构示意图;
图11为具实施方式十二所述的三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***的原理示意图;
图12为具实施方式十三所述的三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***的原理示意图;其中,
图12a为两个定子1上的两套发电绕组1-4对应相串联时,三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***的原理示意图;
图12b为两个定子1上的两套发电绕组1-4对应相并联时,三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***的原理示意图;
图13为背景技术中常用飞轮脉冲发电机***的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
具体实施方式一:下面结合图1至图7说明本实施方式,本实施方式所述三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,该发电机***包括轴向磁场多相永磁同步电机,所述轴向磁场多相永磁同步电机包括一个定子1和两个转子2,且三者同轴;两个转子2分别位于定子1轴向两侧,两个转子2机械上固定连接在一起,两个转子2与定子1之间均存在气隙;
定子1包括定子铁心1-1、磁场控制绕组1-2、电动绕组1-3和发电绕组1-4;其中,
定子铁心1-1为圆环形结构,在定子铁心1-1的两个气隙面上均开设有径向槽1-1-1,使定子铁心1-1形成轭部1-1-2和定子齿;每个气隙面上各径向槽1-1-1沿圆周方向均匀分布;
磁场控制绕组1-2为环形绕组,且沿圆周方向上均匀绕在定子铁心1-1的轭部1-1-2;
电动绕组1-3为多相交流绕组,且嵌放在定子铁心1-1气隙侧的径向槽1-1-1中;
发电绕组1-4为多相交流绕组,且嵌放在定子铁心1-1气隙侧的径向槽1-1-1中或固定在定子铁心1-1的气隙面上;
转子2为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构或Halbach永磁体阵列结构;
每个转子2气隙面上的所有永磁体2-1均轴向充磁,其中,一个或多个永磁体2-1作为一个磁极,每个磁极上的永磁体充磁方向相同;每个转子2上相邻磁极的永磁体2-1的充磁方向相反,两个转子2上相对磁极的永磁体2-1的充磁方向相反。
图1中,定子铁心1-1为圆环形,在圆环形定子铁心1-1的轴向两个气隙面上开有36个径向槽1-1-1,各1-1-1沿圆周方向均匀分布。
图2中,磁场控制绕组1-2采用环形绕组,磁场控制绕组1-2由36个矩形线圈串联而成,每个矩形线圈的两个线圈边嵌放在定子铁心1-1两个气隙面上相对应的两个径向槽1-1-1中。
图3中,电动绕组1-3为环形三相交流绕组,电动绕组1-3包括36个线圈,转子2的极数为6,每极每相所对应的两个气隙面上相对应的径向槽1-1-1个数等于2,构成三相对称电动绕组的36个线圈也均匀嵌放在定子铁心1-1两个气隙面的径向槽1-1-1中。
图4中,发电绕组1-4采用三相整距单层绕组,发电绕组1-4的每极每相槽数等于2,发电绕组1-4嵌放在定子铁心1-1气隙侧的径向槽1-1-1中。
图6中,每个转子2包括永磁体2-1和转子铁心2-2,且图6中,转子2为内嵌永磁体结构,构成每极磁极的三块永磁体2-1嵌放在圆环形转子铁心2-2的气隙侧的槽中。永磁体2-1轴向充磁,相邻磁极的永磁体2-1充磁方向相反。两个转子上相对磁极永磁体2-1的充磁方向相反。
图7中,每个转子2包括永磁体2-1、转子基板2-3和导磁体2-4,图7中,转子2为内嵌永磁体结构,构成每极磁极的三块永磁体2-1嵌放在圆环形转子基板2-3的气隙侧的槽中。永磁体2-1轴向充磁,相邻磁极的永磁体2-1充磁方向相反。两个转子上相对磁极永磁体2-1的充磁方向相反。
本实施方式中,本发明所述的轴向磁场多相永磁同步电机,即可作为电动机,又可作为发电机,电动/发电机采用轴向磁场、盘式结构,转子的结构强度高、转动惯量大,电动储能与发电释能共用一个转子,将飞轮与同步电机的转子合二为一,机组轴系短、重量轻,适合高速旋转,因此,发电机的储能密度高、功率密度大;通过磁场控制绕组1-2改变主磁路磁阻以及主磁通的大小,其中,主磁路为通过定子铁心中的磁路,保持发电绕组电动势与输出电压不变,恒压速度变化范围宽、磁场控制损耗低;转子上没有整流器、滑环和电刷,***结构简单、可靠性高、成本低、维护方便。
具体实施方式二:下面结合图8说明本实施方式,本实施方式所述三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,该发电机***包括轴向磁场多相永磁同步电机,所述轴向磁场多相永磁同步电机包括两个定子1和一个转子2,且三者同轴;两个定子1分别位于转子2轴向两侧,两个定子1机械上固定连接在一起,两个定子1与转子2之间均存在气隙;
每个定子1包括定子铁心1-1、磁场控制绕组1-2、电动绕组1-3和发电绕组1-4;其中,
定子铁心1-1为圆环形结构,在定子铁心1-1的气隙面上均开设有径向槽1-1-1,使定子铁心1-1形成轭部1-1-2和定子齿;且气隙面上各径向槽1-1-1沿圆周方向均匀分布;
磁场控制绕组1-2为环形绕组,且沿圆周方向上均匀绕在定子铁心1-1的轭部1-1-2;
电动绕组1-3为多相交流绕组,且嵌放在定子铁心1-1气隙侧的径向槽1-1-1中;
发电绕组1-4为多相交流绕组,且嵌放在定子铁心1-1气隙侧的径向槽1-1-1中或固定在定子铁心1-1的气隙面上;
转子2为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构或Halbach永磁体阵列结构;
转子2同一气隙面上的所有永磁体2-1均轴向充磁,其中,一个或多个永磁体2-1作为一个磁极;转子2同一气隙面上相邻磁极的永磁体2-1的充磁方向相反。
图8a中,定子铁心1-1为圆环形结构,在每个定子铁心1-1的气隙面上均开设有36个径向槽1-1-1,各径向槽1-1-1沿圆周方向均匀分布。
图8c中,磁场控制绕组1-2采用环形绕组,磁场控制绕组1-2由36个矩形线圈串联而成,每个矩形线圈的左右两个线圈边嵌放在定子铁心1-1的内、外两个侧壁上相对应的两个轴向槽1-1-3中。
图8d中,电动绕组1-3为环形三相交流绕组,电动绕组1-3包括36个线圈,转子2的极数为6,每极每相所对应的两个气隙面上相对应的径向槽1-1-1个数等于2,构成三相对称电动绕组的36个线圈也均匀嵌放在定子铁心1-1气隙面的径向槽1-1-1中。
图8d中,发电绕组1-4采用三相整距单层绕组,发电绕组1-4的每极每相槽数等于2,发电绕组1-4嵌放在定子铁心1-1气隙侧的径向槽1-1-1中。
图6中,转子2包括永磁体2-1和转子铁心2-2,且图6中,转子2为内嵌永磁体结构,构成每极磁极的三块永磁体2-1嵌放在圆环形转子铁心2-2的气隙侧的槽中。永磁体2-1轴向充磁,相邻磁极的永磁体2-1充磁方向相反。两个转子上相对磁极永磁体2-1的充磁方向相反。
图7中,转子2包括永磁体2-1、转子基板2-3和导磁体2-4,图7中,转子2为内嵌永磁体结构,构成每极磁极的三块永磁体2-1嵌放在圆环形转子基板2-3的气隙侧的槽中。永磁体2-1轴向充磁,相邻磁极的永磁体2-1充磁方向相反。
本实施方式中,本发明所述的轴向磁场多相永磁同步电机,即可作为电动机,又可作为发电机,电动/发电机采用轴向磁场、盘式结构,转子的结构强度高、转动惯量大,电动储能与发电释能共用一个转子,将飞轮与同步电机的转子合二为一,机组轴系短、重量轻,适合高速旋转,因此,发电机的储能密度高、功率密度大;通过磁场控制绕组1-2改变主磁路磁阻以及主磁通的大小,其中,主磁路为通过定子铁心中的磁路,保持发电绕组电动势与输出电压不变,恒压速度变化范围宽、磁场控制损耗低;转子上没有整流器、滑环和电刷,***结构简单、可靠性高、成本低、维护方便。
具体实施方式三:下面结合图2、图8a和图8b说明本实施方式,本实施方式对实施方式一或二所述的三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***作进一步说明,定子铁心1-1的气隙面上开设一个周向槽1-1-4,周向槽1-1-4为圆环形槽体,用于固定发电绕组1-4。
具体实施方式四:下面结合图1和图8a说明本实施方式,本实施方式对实施方式一或二所述的三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***作进一步说明,定子铁心1-1的内、外侧壁上还开设有轴向槽1-1-3,各轴向槽1-1-3沿其所在侧壁的圆周方向均匀分布,每个轴向槽1-1-3与其所对应的径向槽1-1-1连通。
具体实施方式五:下面结合图6和图7说明本实施方式,本实施方式对实施方式一或二所述的三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***作进一步说明,转子2的构成包括两种:
第一种为:转子2包括永磁体2-1和转子铁心2-2;转子铁心2-2为圆环形结构,各永磁体2-1沿圆周方向表贴在转子铁心2-2的气隙面或沿圆周方向嵌入在转子铁心2-2的气隙面内;
第二种为:转子2包括永磁体2-1、转子基板2-3和导磁体2-4;转子基板2-3为圆环形结构,各永磁体2-1沿圆周方向表贴在转子基板2-3的气隙面或沿圆周方向嵌入在转子基板2-3的气隙面内,同一气隙面相邻磁极间设有一个导磁体2-4。
图6中,每个转子2包括永磁体2-1和转子铁心2-2,且图6中,转子2为内嵌永磁体结构,构成每极磁极的三块永磁体2-1嵌放在圆环形转子铁心2-2的气隙侧的槽中。永磁体2-1轴向充磁,相邻磁极的永磁体2-1充磁方向相反。两个转子上相对磁极永磁体2-1的充磁方向相反。
图7中,每个转子2包括永磁体2-1、转子基板2-3和导磁体2-4,图7中,转子2为内嵌永磁体结构,构成每极磁极的三块永磁体2-1嵌放在圆环形转子基板2-3的气隙侧的槽中。永磁体2-1轴向充磁,相邻磁极的永磁体2-1充磁方向相反。两个转子上相对磁极永磁体2-1的充磁方向相反。
具体实施方式六:下面结合图8说明本实施方式,本实施方式对实施方式二所述的三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***作进一步说明,两个定子1上的两套发电绕组1-4的对应相串联或对应相并联。
具体实施方式七:下面结合图9说明本实施方式,本实施方式所述三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,该发电机***包括轴向磁场多相永磁同步电机,所述轴向磁场多相永磁同步电机包括一个定子1和两个转子2,且三者同轴;两个转子2分别位于定子1轴向两侧,两个转子2机械上固定连接在一起,两个转子2与定子1之间均存在气隙;
定子1包括定子铁心1-1、磁场控制绕组1-2、电动绕组1-3和发电绕组1-4;其中,
定子铁心1-1包括内定子铁心和外定子铁心,二者同轴,且外定子铁心位于内定子铁心外侧,二者间存在间隙,内、外定子铁心均为圆环形结构,在内、外定子铁心的两个气隙面上均开设有径向槽1-1-1,使内、外定子铁心均形成轭部1-1-2和定子齿;内、外定子铁心的每个气隙面上各径向槽1-1-1沿圆周方向均匀分布;
磁场控制绕组1-2为环形绕组,且沿圆周方向上均匀绕在外定子铁心的轭部1-1-2;
电动绕组1-3为多相交流绕组,且嵌放在内定子铁心气隙侧的径向槽1-1-1中;
发电绕组1-4为多相交流绕组,且嵌放在外定子铁心气隙侧的径向槽1-1-1中或固定在外定子铁心的气隙面上;
转子2为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构或Halbach永磁体阵列结构;
每个转子2的气隙面包括两圈永磁体阵列,且两圈永磁体阵列分别与内、外定子铁心的同一个侧气隙面相对应,每圈永磁体阵列中所有永磁体2-1均轴向充磁,每圈永磁体阵列中的一个或多个永磁体2-1作为一个磁极,每个磁极上的永磁体充磁方向相同;每圈永磁体阵列中相邻磁极的永磁体2-1的充磁方向相反,每个转子2的同一气隙面的两圈永磁体阵列中相对应的永磁体2-1的充磁方向相同;
两个转子2上相对磁极的永磁体2-1的充磁方向相反。
图9c中,定子铁心1-1包括内定子铁心和外定子铁心,内、外定子铁心均为圆环形结构,在内、外定子铁心的两个气隙面上均开设有径向槽1-1-1,内、外定子铁心的每个气隙面上各径向槽1-1-1沿圆周方向均匀分布;
图9d中,磁场控制绕组1-2采用环形绕组,磁场控制绕组1-2由36个矩形线圈串联而成,每个矩形线圈的两个线圈边嵌放在外定子铁心两个气隙面上相对应的两个径向槽1-1-1中。
图9d中,电动绕组1-3为环形三相交流绕组,电动绕组1-3包括36个线圈,嵌放在内定子铁心气隙侧的径向槽1-1-1中。
图9a中,转子2为内嵌永磁体结构,每个转子2包括永磁体2-1和转子铁心2-2;每个转子2的气隙面包括两圈永磁体阵列,内圈永磁体阵列与内定子铁心相对应,外圈永磁体阵列与外定子铁心相对应,内圈永磁体阵列中的3个永磁体2-1作为一个磁极,嵌放在圆环形转子铁心2-2的气隙侧内圈的槽中,外圈永磁体阵列中的3个永磁体2-1作为一个磁极,嵌放在圆环形转子铁心2-2的气隙侧外圈的槽中,磁体2-1轴向充磁,同一圈永磁体阵列中相邻磁极的永磁体2-1充磁方向相反。两个转子上相对磁极永磁体2-1的充磁方向相反。
图9b中转子2为内嵌永磁体结构,转子2包括永磁体2-1、转子基板2-3和导磁体2-4;每个转子2的气隙面包括两圈永磁体阵列,内圈永磁体阵列与内定子铁心相对应,外圈永磁体阵列与外定子铁心相对应,内圈永磁体阵列中的3个永磁体2-1作为一个磁极,嵌放在圆环形转子基板2-3的气隙侧内圈的槽中,外圈永磁体阵列中的3个永磁体2-1作为一个磁极,嵌放在圆环形转子基板2-3的气隙侧外圈的槽中,磁体2-1轴向充磁,同一圈永磁体阵列中相邻磁极的永磁体2-1充磁方向相反。两个转子上相对磁极永磁体2-1的充磁方向相反。
本实施方式中,本发明所述的轴向磁场多相永磁同步电机,即可作为电动机,又可作为发电机,电动/发电机采用轴向磁场、盘式结构,转子的结构强度高、转动惯量大,电动储能与发电释能共用一个转子,将飞轮与同步电机的转子合二为一,机组轴系短、重量轻,适合高速旋转,因此,发电机的储能密度高、功率密度大;通过磁场控制绕组1-2改变主磁路磁阻以及主磁通的大小,其中,主磁路为通过定子铁心中的磁路,保持发电绕组电动势与输出电压不变,恒压速度变化范围宽、磁场控制损耗低;转子上没有整流器、滑环和电刷,***结构简单、可靠性高、成本低、维护方便。
具体实施方式八:下面结合图10说明本实施方式,本实施方式所述三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,该发电机***包括轴向磁场多相永磁同步电机,所述轴向磁场多相永磁同步电机包括两个定子1和一个转子2,且三者同轴;两个定子1分别位于转子2轴向两侧,两个定子1机械上固定连接在一起,两个定子1与转子2之间均存在气隙;
每个定子1包括定子铁心1-1、磁场控制绕组1-2、电动绕组1-3和发电绕组1-4;其中,
定子铁心1-1包括内定子铁心和外定子铁心,二者同轴,且外定子铁心位于内定子铁心外侧,二者间存在间隙,内、外定子铁心均为圆环形结构,在内、外定子铁心的气隙面上均开设有径向槽1-1-1,使内、外定子铁心均形成轭部1-1-2和定子齿;内、外定子铁心的气隙面上各径向槽1-1-1沿圆周方向均匀分布;
磁场控制绕组1-2为环形绕组,且沿圆周方向上均匀绕在外定子铁心的轭部1-1-2;
电动绕组1-3为多相交流绕组,且嵌放在内定子铁心气隙侧的径向槽1-1-1中;
发电绕组1-4为多相交流绕组,且嵌放在外定子铁心气隙侧的径向槽1-1-1中或固定在外定子铁心的气隙面上;
转子2为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构或Halbach永磁体阵列结构;
转子2的每个气隙面包括两圈永磁体阵列,且两圈永磁体阵列分别与一个定子铁心1-1中内、外定子铁心的气隙面相对应,每圈永磁体阵列中所有永磁体2-1均轴向充磁,每圈永磁体阵列中的一个或多个永磁体2-1作为一个磁极,每个磁极上的永磁体充磁方向相同;每圈永磁体阵列中相邻磁极的永磁体2-1的充磁方向相反,转子2同一气隙面的两圈永磁体阵列中相对应的永磁体2-1的充磁方向相同;
转子2两个气隙面上相对磁极的永磁体2-1的充磁方向相反。
本实施方式中,本发明所述的轴向磁场多相永磁同步电机,即可作为电动机,又可作为发电机,电动/发电机采用轴向磁场、盘式结构,转子的结构强度高、转动惯量大,电动储能与发电释能共用一个转子,将飞轮与同步电机的转子合二为一,机组轴系短、重量轻,适合高速旋转,因此,发电机的储能密度高、功率密度大;通过磁场控制绕组1-2改变主磁路磁阻以及主磁通的大小,其中,主磁路为通过定子铁心中的磁路,保持发电绕组电动势与输出电压不变,恒压速度变化范围宽、磁场控制损耗低;转子上没有整流器、滑环和电刷,***结构简单、可靠性高、成本低、维护方便。
具体实施方式九:下面结合图9c和图10c说明本实施方式,本实施方式对实施方式七或八所述的三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***作进一步说明,内、外定子铁心的内、外侧壁上均开设有轴向槽1-1-3,各轴向槽1-1-3沿其所在侧壁的圆周方向均匀分布,每个轴向槽1-1-3与其所对应的径向槽1-1-1连通。
具体实施方式十:下面结合图9a、图9b、图10a和图10b说明本实施方式,本实施方式对实施方式七或八所述的三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***作进一步说明,转子2的构成包括两种:
第一种为:转子2包括永磁体2-1和转子铁心2-2;转子铁心2-2为圆环形结构,各永磁体2-1沿圆周方向表贴在转子铁心2-2的气隙面或沿圆周方向嵌入在转子铁心2-2的气隙面内;
第二种为:转子2包括永磁体2-1、转子基板2-3和导磁体2-4;转子基板2-3为圆环形结构,各永磁体2-1沿圆周方向表贴在转子基板2-3的气隙面或沿圆周方向嵌入在转子基板2-3的气隙面内,同一气隙面相邻磁极间设有一个导磁体2-4。
图9a中,转子2为内嵌永磁体结构,每个转子2包括永磁体2-1和转子铁心2-2;每个转子2的气隙面包括两圈永磁体阵列,内圈永磁体阵列与内定子铁心相对应,外圈永磁体阵列与外定子铁心相对应,内圈永磁体阵列中的3个永磁体2-1作为一个磁极,嵌放在圆环形转子铁心2-2的气隙侧内圈的槽中,外圈永磁体阵列中的3个永磁体2-1作为一个磁极,嵌放在圆环形转子铁心2-2的气隙侧外圈的槽中,磁体2-1轴向充磁,同一圈永磁体阵列中相邻磁极的永磁体2-1充磁方向相反。两个转子上相对磁极永磁体2-1的充磁方向相反。
图9b中转子2为内嵌永磁体结构,转子2包括永磁体2-1、转子基板2-3和导磁体2-4;每个转子2的气隙面包括两圈永磁体阵列,内圈永磁体阵列与内定子铁心相对应,外圈永磁体阵列与外定子铁心相对应,内圈永磁体阵列中的3个永磁体2-1作为一个磁极,嵌放在圆环形转子基板2-3的气隙侧内圈的槽中,外圈永磁体阵列中的3个永磁体2-1作为一个磁极,嵌放在圆环形转子基板2-3的气隙侧外圈的槽中,磁体2-1轴向充磁,同一圈永磁体阵列中相邻磁极的永磁体2-1充磁方向相反。两个转子上相对磁极永磁体2-1的充磁方向相反。
具体实施方式十一:下面结合图10说明本实施方式,本实施方式对实施方式八所述的三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***作进一步说明,两个定子1上的两套发电绕组1-4的对应相串联或对应相并联。
具体实施方式十二:下面结合图11说明本实施方式,本实施方式对实施方式一或七所述的三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***作进一步说明,发电机***还包括直流输出功率变换器、电动绕组功率变换器和多相整流器;
磁场控制绕组1-2的引出线与直流输出功率变换器输出端相连;
电动绕组1-3的引出线与电枢绕组功率变换器的输出端相连;
发电绕组1-4的引出线与多相整流器的交流输入端相连。
本实施方式中,本发明三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***具有储能密度高、功率密度大、结构简单、可靠性高、成本低、维护方便、输出电压可恒定控制等优点,可用作大容量脉冲电源,在核聚变试验技术、等离子体和电磁发射技术等领域具有良好的应用前景。
具体实施方式十三:下面结合图12说明本实施方式,本实施方式对实施方式二或八所述的三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***作进一步说明,发电机***还包括直流输出功率变换器、电动绕组功率变换器和多相整流器;
两个定子1上的两套磁场控制绕组1-2串联在一起后,其引出线与直流输出功率变换器输出端相连;
两个定子1上的两套电动绕组1-3对应相串联在一起后,其引出线与电动绕组功率变换器输出端相连;
两个定子1上的两套发电绕组1-4对应相串联或并联在一起后,其引出线与多相整流器的交流输入端相连。
本实施方式中,本发明三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***具有储能密度高、功率密度大、结构简单、可靠性高、成本低、维护方便、输出电压可恒定控制等优点,可用作大容量脉冲电源,在核聚变试验技术、等离子体和电磁发射技术等领域具有良好的应用前景。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明,但是应该理解的是,这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是,可以对示例性的实施例进行许多修改,并且可以设计出其他的布置,只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是,可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是,结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (13)
1.三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,该发电机***包括轴向磁场多相永磁同步电机,其特征在于,所述轴向磁场多相永磁同步电机包括一个定子(1)和两个转子(2),且三者同轴;两个转子(2)分别位于定子(1)轴向两侧,两个转子(2)机械上固定连接在一起,两个转子(2)与定子(1)之间均存在气隙;
定子(1)包括定子铁心(1-1)、磁场控制绕组(1-2)、电动绕组(1-3)和发电绕组(1-4);其中,
定子铁心(1-1)为圆环形结构,在定子铁心(1-1)的两个气隙面上均开设有径向槽(1-1-1),使定子铁心(1-1)形成轭部(1-1-2)和定子齿;每个气隙面上各径向槽(1-1-1)沿圆周方向均匀分布;
磁场控制绕组(1-2)为环形绕组,且沿圆周方向上均匀绕在定子铁心(1-1)的轭部(1-1-2);
电动绕组(1-3)为多相交流绕组,且嵌放在定子铁心(1-1)气隙侧的径向槽(1-1-1)中;
发电绕组(1-4)为多相交流绕组,且嵌放在定子铁心(1-1)气隙侧的径向槽(1-1-1)中或固定在定子铁心(1-1)的气隙面上;
转子(2)为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构或Halbach永磁体阵列结构;
每个转子(2)气隙面上的所有永磁体(2-1)均轴向充磁,其中,一个或多个永磁体(2-1)作为一个磁极,每个磁极上的永磁体充磁方向相同;每个转子(2)上相邻磁极的永磁体(2-1)的充磁方向相反,两个转子(2)上相对磁极的永磁体(2-1)的充磁方向相反。
2.三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,该发电机***包括轴向磁场多相永磁同步电机,其特征在于,所述轴向磁场多相永磁同步电机包括两个定子(1)和一个转子(2),且三者同轴;两个定子(1)分别位于转子(2)轴向两侧,两个定子(1)机械上固定连接在一起,两个定子(1)与转子(2)之间均存在气隙;
每个定子(1)包括定子铁心(1-1)、磁场控制绕组(1-2)、电动绕组(1-3)和发电绕组(1-4);其中,
定子铁心(1-1)为圆环形结构,在定子铁心(1-1)的气隙面上均开设有径向槽(1-1-1),使定子铁心(1-1)形成轭部(1-1-2)和定子齿;且气隙面上各径向槽(1-1-1)沿圆周方向均匀分布;
磁场控制绕组(1-2)为环形绕组,且沿圆周方向上均匀绕在定子铁心(1-1)的轭部(1-1-2);
电动绕组(1-3)为多相交流绕组,且嵌放在定子铁心(1-1)气隙侧的径向槽(1-1-1)中;
发电绕组(1-4)为多相交流绕组,且嵌放在定子铁心(1-1)气隙侧的径向槽(1-1-1)中或固定在定子铁心(1-1)的气隙面上;
转子(2)为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构或Halbach永磁体阵列结构;
转子(2)同一气隙面上的所有永磁体(2-1)均轴向充磁,其中,一个或多个永磁体(2-1)作为一个磁极;转子(2)同一气隙面上相邻磁极的永磁体(2-1)的充磁方向相反。
3.根据权利要求1或2所述的三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,其特征在于,定子铁心(1-1)的气隙面上开设一个周向槽(1-1-4),周向槽(1-1-4)为圆环形槽体,用于固定发电绕组(1-4)。
4.根据权利要求1或2所述的三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,其特征在于,定子铁心(1-1)的内、外侧壁上还开设有轴向槽(1-1-3),各轴向槽(1-1-3)沿其所在侧壁的圆周方向均匀分布,每个轴向槽(1-1-3)与其所对应的径向槽(1-1-1)连通。
5.根据权利要求1或2所述的三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,其特征在于,转子(2)的构成包括两种:
第一种为:转子(2)包括永磁体(2-1)和转子铁心(2-2);转子铁心(2-2)为圆环形结构,各永磁体(2-1)沿圆周方向表贴在转子铁心(2-2)的气隙面或沿圆周方向嵌入在转子铁心(2-2)的气隙面内;
第二种为:转子(2)包括永磁体(2-1)、转子基板(2-3)和导磁体(2-4);转子基板(2-3)为圆环形结构,各永磁体(2-1)沿圆周方向表贴在转子基板(2-3)的气隙面或沿圆周方向嵌入在转子基板(2-3)的气隙面内,同一气隙面相邻磁极间设有一个导磁体(2-4)。
6.根据权利要求2所述的三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,其特征在于,两个定子(1)上的两套发电绕组(1-4)的对应相串联或对应相并联。
7.三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,该发电机***包括轴向磁场多相永磁同步电机,其特征在于,所述轴向磁场多相永磁同步电机包括一个定子(1)和两个转子(2),且三者同轴;两个转子(2)分别位于定子(1)轴向两侧,两个转子(2)机械上固定连接在一起,两个转子(2)与定子(1)之间均存在气隙;
定子(1)包括定子铁心(1-1)、磁场控制绕组(1-2)、电动绕组(1-3)和发电绕组(1-4);其中,
定子铁心(1-1)包括内定子铁心和外定子铁心,二者同轴,且外定子铁心位于内定子铁心外侧,二者间存在间隙,内、外定子铁心均为圆环形结构,在内、外定子铁心的两个气隙面上均开设有径向槽(1-1-1),使内、外定子铁心均形成轭部(1-1-2)和定子齿;内、外定子铁心的每个气隙面上各径向槽(1-1-1)沿圆周方向均匀分布;
磁场控制绕组(1-2)为环形绕组,且沿圆周方向上均匀绕在外定子铁心的轭部(1-1-2);
电动绕组(1-3)为多相交流绕组,且嵌放在内定子铁心气隙侧的径向槽(1-1-1)中;
发电绕组(1-4)为多相交流绕组,且嵌放在外定子铁心气隙侧的径向槽(1-1-1)中或固定在外定子铁心的气隙面上;
转子(2)为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构或Halbach永磁体阵列结构;
每个转子(2)的气隙面包括两圈永磁体阵列,且两圈永磁体阵列分别与内、外定子铁心的同一个侧气隙面相对应,每圈永磁体阵列中所有永磁体(2-1)均轴向充磁,每圈永磁体阵列中的一个或多个永磁体(2-1)作为一个磁极,每个磁极上的永磁体充磁方向相同;每圈永磁体阵列中相邻磁极的永磁体(2-1)的充磁方向相反,每个转子(2)的同一气隙面的两圈永磁体阵列中相对应的永磁体(2-1)的充磁方向相同;
两个转子(2)上相对磁极的永磁体(2-1)的充磁方向相反。
8.三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,该发电机***包括轴向磁场多相永磁同步电机,其特征在于,所述轴向磁场多相永磁同步电机包括两个定子(1)和一个转子(2),且三者同轴;两个定子(1)分别位于转子(2)轴向两侧,两个定子(1)机械上固定连接在一起,两个定子(1)与转子(2)之间均存在气隙;
每个定子(1)包括定子铁心(1-1)、磁场控制绕组(1-2)、电动绕组(1-3)和发电绕组(1-4);其中,
定子铁心(1-1)包括内定子铁心和外定子铁心,二者同轴,且外定子铁心位于内定子铁心外侧,二者间存在间隙,内、外定子铁心均为圆环形结构,在内、外定子铁心的气隙面上均开设有径向槽(1-1-1),使内、外定子铁心均形成轭部(1-1-2)和定子齿;内、外定子铁心的气隙面上各径向槽(1-1-1)沿圆周方向均匀分布;
磁场控制绕组(1-2)为环形绕组,且沿圆周方向上均匀绕在外定子铁心的轭部(1-1-2);
电动绕组(1-3)为多相交流绕组,且嵌放在内定子铁心气隙侧的径向槽(1-1-1)中;
发电绕组(1-4)为多相交流绕组,且嵌放在外定子铁心气隙侧的径向槽(1-1-1)中或固定在外定子铁心的气隙面上;
转子(2)为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构或Halbach永磁体阵列结构;
转子(2)的每个气隙面包括两圈永磁体阵列,且两圈永磁体阵列分别与一个定子铁心(1-1)中内、外定子铁心的气隙面相对应,每圈永磁体阵列中所有永磁体(2-1)均轴向充磁,每圈永磁体阵列中的一个或多个永磁体(2-1)作为一个磁极,每个磁极上的永磁体充磁方向相同;每圈永磁体阵列中相邻磁极的永磁体(2-1)的充磁方向相反,转子(2)同一气隙面的两圈永磁体阵列中相对应的永磁体(2-1)的充磁方向相同;
转子(2)两个气隙面上相对磁极的永磁体(2-1)的充磁方向相反。
9.根据权利要求7或8所述的三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,其特征在于,内、外定子铁心的内、外侧壁上均开设有轴向槽(1-1-3),各轴向槽(1-1-3)沿其所在侧壁的圆周方向均匀分布,每个轴向槽(1-1-3)与其所对应的径向槽(1-1-1)连通。
10.根据权利要求7或8所述的三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,其特征在于,转子(2)的构成包括两种:
第一种为:转子(2)包括永磁体(2-1)和转子铁心(2-2);转子铁心(2-2)为圆环形结构,各永磁体(2-1)沿圆周方向表贴在转子铁心(2-2)的气隙面或沿圆周方向嵌入在转子铁心(2-2)的气隙面内;
第二种为:转子(2)包括永磁体(2-1)、转子基板(2-3)和导磁体(2-4);转子基板(2-3)为圆环形结构,各永磁体(2-1)沿圆周方向表贴在转子基板(2-3)的气隙面或沿圆周方向嵌入在转子基板(2-3)的气隙面内,同一气隙面相邻磁极间设有一个导磁体(2-4)。
11.根据权利要求8所述的三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,其特征在于,两个定子(1)上的两套发电绕组(1-4)的对应相串联或对应相并联。
12.根据权利要求1或7所述的三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,其特征在于,发电机***还包括直流输出功率变换器、电动绕组功率变换器和多相整流器;
磁场控制绕组(1-2)的引出线与直流输出功率变换器输出端相连;
电动绕组(1-3)的引出线与电枢绕组功率变换器的输出端相连;
发电绕组(1-4)的引出线与多相整流器的交流输入端相连。
13.根据权利要求2或8所述的三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机***,其特征在于,发电机***还包括直流输出功率变换器、电动绕组功率变换器和多相整流器;
两个定子(1)上的两套磁场控制绕组(1-2)串联在一起后,其引出线与直流输出功率变换器输出端相连;
两个定子(1)上的两套电动绕组(1-3)对应相串联在一起后,其引出线与电动绕组功率变换器输出端相连;
两个定子(1)上的两套发电绕组(1-4)对应相串联或并联在一起后,其引出线与多相整流器的交流输入端相连。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010800074.9A CN111900848B (zh) | 2020-08-11 | 2020-08-11 | 三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机*** |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010800074.9A CN111900848B (zh) | 2020-08-11 | 2020-08-11 | 三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机*** |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111900848A true CN111900848A (zh) | 2020-11-06 |
CN111900848B CN111900848B (zh) | 2023-04-07 |
Family
ID=73246644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010800074.9A Active CN111900848B (zh) | 2020-08-11 | 2020-08-11 | 三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机*** |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111900848B (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112520065A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-03-19 | 中国运载火箭技术研究院 | 一种月面电磁发射***及方法 |
CN112910015A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-06-04 | 哈尔滨工业大学 | 永磁体励磁有功与无功功率控制*** |
CN113131706A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-07-16 | 山东大学 | 盘式永磁同步电机、储能飞轮及方法 |
CN113285635A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-08-20 | 哈尔滨工业大学 | 多相永磁同步电机*** |
CN113315137A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-08-27 | 哈尔滨工业大学 | 三相混合励磁同步调相机*** |
CN113328594A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-08-31 | 哈尔滨工业大学 | 交流磁场控制多相飞轮脉冲发电机*** |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060096796A1 (en) * | 2002-11-18 | 2006-05-11 | Mats Leijon | System for storage of power |
US20070090707A1 (en) * | 2005-10-20 | 2007-04-26 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Rotating electrical machine and hybrid drive unit provided with the same |
US20170163114A1 (en) * | 2015-12-07 | 2017-06-08 | Hamilton Sundstrand Corporation | Motor-generator with multiple stator windings |
CN110460218A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-11-15 | 哈尔滨工业大学 | 定子磁路控制飞轮脉冲发电机*** |
CN110601482A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-12-20 | 哈尔滨工业大学 | 轴向磁场飞轮脉冲同步发电机*** |
-
2020
- 2020-08-11 CN CN202010800074.9A patent/CN111900848B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060096796A1 (en) * | 2002-11-18 | 2006-05-11 | Mats Leijon | System for storage of power |
US20070090707A1 (en) * | 2005-10-20 | 2007-04-26 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Rotating electrical machine and hybrid drive unit provided with the same |
US20170163114A1 (en) * | 2015-12-07 | 2017-06-08 | Hamilton Sundstrand Corporation | Motor-generator with multiple stator windings |
CN110460218A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-11-15 | 哈尔滨工业大学 | 定子磁路控制飞轮脉冲发电机*** |
CN110601482A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-12-20 | 哈尔滨工业大学 | 轴向磁场飞轮脉冲同步发电机*** |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
张浩泉: "《级联式笼型转子绕组飞轮脉冲感应发电机的研究》", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112520065A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-03-19 | 中国运载火箭技术研究院 | 一种月面电磁发射***及方法 |
CN112910015A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-06-04 | 哈尔滨工业大学 | 永磁体励磁有功与无功功率控制*** |
CN112910015B (zh) * | 2021-01-18 | 2023-02-07 | 哈尔滨工业大学 | 永磁体励磁有功与无功功率控制*** |
CN113131706A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-07-16 | 山东大学 | 盘式永磁同步电机、储能飞轮及方法 |
CN113285635A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-08-20 | 哈尔滨工业大学 | 多相永磁同步电机*** |
CN113315137A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-08-27 | 哈尔滨工业大学 | 三相混合励磁同步调相机*** |
CN113328594A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-08-31 | 哈尔滨工业大学 | 交流磁场控制多相飞轮脉冲发电机*** |
CN113315137B (zh) * | 2021-05-28 | 2022-09-13 | 哈尔滨工业大学 | 三相混合励磁同步调相机*** |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111900848B (zh) | 2023-04-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111900848B (zh) | 三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机*** | |
CN110601482B (zh) | 轴向磁场飞轮脉冲同步发电机*** | |
CN110460218B (zh) | 定子磁路控制飞轮脉冲发电机*** | |
CN111049288B (zh) | 一种环绕式绕组磁通调制定子结构 | |
CN110635595B (zh) | 外转子飞轮脉冲同步发电机*** | |
Fei et al. | Design and analysis of high-speed coreless axial flux permanent magnet generator with circular magnets and coils | |
CN110492665B (zh) | 内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机*** | |
CN110504789B (zh) | 模块化飞轮脉冲发电机*** | |
CN110545021B (zh) | 混合励磁多相磁阻电机及发电*** | |
JP3232972U (ja) | 電気機械 | |
CN111181262B (zh) | 一种使用绕组内置磁通调制环的定子结构 | |
CN110994821B (zh) | 一种使用轴向分段式磁滞环的磁通调制定子结构 | |
CN111953161B (zh) | 双绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机*** | |
US20100289368A1 (en) | Alternator with angularly staggered stator stages | |
Anitha et al. | Design and analysis of axial flux permanent magnet machine for wind power applications | |
Nataraj et al. | Modeling and FEA analysis of axial flux PMG for low speed wind turbine applications | |
CN110601619B (zh) | 混合励磁飞轮脉冲同步发电机*** | |
CN110504810B (zh) | 并联磁路混合励磁磁阻电机*** | |
Sezenoğlu et al. | Design of axial flux permanent magnet generator for generator driven electromagnetic launcher | |
CN110545026A (zh) | 定子励磁飞轮脉冲感应发电机*** | |
CN111953163A (zh) | 多相永磁同步电机***及其磁场调节方法 | |
Nazlibilek et al. | Air gap effect on the AFPM generator (inner rotor) performance | |
Chirca et al. | Design analysis of a novel double-sided axial-flux permanent-magnet generator for micro-wind power applications | |
CN110635614B (zh) | 串联电压补偿型飞轮脉冲发电机*** | |
CN117239969B (zh) | 一种外转子可变磁通交替极永磁同步电机 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |