[發明專利]適應變化力矩動力的穩頻鎖相發電機

無效

• 申請號: 200610165306.8
• 申請日: 2006-12-18
• 公開（公告）號: CN101207314A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: 畢大川
• 申請（專利權）人: 北京前沿科學研究所
• 主分類號: H02K21/12
• 分類號: H02K21/12;H02K21/14;H02K21/02;H02K3/28;H02N15/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 秦晨

技術領域：

本發明涉及發電機，特別是涉及一種適應變化力矩動力的穩頻鎖相發電機。

背景技術：

風能是一種無污染的可再生能源，利用風能發電為人類造福已越來越被世界各國所重視。針對風力并網發電，目前存在著很多種系統方案，其中主要以幾種形式為主，分別是鼠籠異步電機、雙饋電機、同步發電機、永磁同步發電機等。當前工業化使用的大部分風力發電機有齒輪箱以及電氣控制，機械磨損很大，故障頻繁和維護代價大，電氣損耗也較大，而且設備昂貴。總體來看，永磁電機代表著未來電機的方向，但是目前技術還比較有限，主要體現在其電氣損耗大、變頻器昂貴、系統復雜等方面。

發明內容：

本發明專利從針對目前工業化風力發電機的普遍不足入手，旨在簡化風力發電設備的構造，提高系統效率，提出一種新型發電機的系統設計方案。

具體地說，本發明提供一種可以適應變化力矩動力的穩頻鎖相發電機，其特征是，轉子和定子分別采用“U”型永磁體及“U”型繞組構成的閉合磁路磁鋼設計，選擇滿足三相電要求的特定的轉子極數和定子極數組合，每個繞組上都配備一電子電氣元器件開關，并用電子電氣控制系統分別控制其通斷狀態。

根據本發明的上述適應變化力矩動力的穩頻鎖相發電機，其特征是，各“U”型體的“U”型面垂直于轉子定子圓平面，中心線都通過圓心。

根據本發明的上述適應變化力矩動力的穩頻鎖相發電機，其特征是，轉子極數(m)和定子極數(n)組合m/n＝2/3為典型組合。

根據本發明的上述適應變化力矩動力的穩頻鎖相發電機，其特征是，定子極繞組均勻分布，相鄰繞組的電角度距離為120°。

根據本發明的上述適應變化力矩動力的穩頻鎖相發電機，其特征是，采用陣列型分布，沿軸向設置多層定子轉子盤。

根據本發明的上述適應變化力矩動力的穩頻鎖相發電機，其特征是，采用無軸承設計，用“U”型永磁體部分代替定子繞組極，同極相對放置，靠斥力將轉子固定在軸線上。

根據本發明的上述適應變化力矩動力的穩頻鎖相發電機，其特征是，定子盤上下方的永磁體厚度不等，或者采用磁性強弱不同的永磁體，以產生足夠的對抗轉子重力的斥力。

根據本發明的上述適應變化力矩動力的穩頻鎖相發電機，其特征是，利用控制個別定子極的不對稱選通來進行主動控制。

根據本發明的上述適應變化力矩動力的穩頻鎖相發電機，其特征是，“U”型永磁體為寬溫釹鐵硼永磁體。

根據本發明的上述適應變化力矩動力的穩頻鎖相發電機，其特征是通過接通定子繞組的多少穩定輸出電流頻率和鎖定電流相位。

本發明從無齒輪箱的放大原理入手，兼顧三相電的設計，使發電機本身僅依靠電子電氣元器件控制就可以實現穩頻鎖相的功能，使發電機可直接并網，自動跟蹤電網頻率和相位，省去繁瑣的后續電氣控制及損耗，而且發電機還采用了低噪音無軸承設計，利用寬溫釹鐵硼永磁材料技術。作為發電機與電子電氣相結合的系統，該發電機還可推廣到其它應用領域。

附圖說明：

圖1為轉子定子組合同心圓幾何模擬系統圖

圖2為根據本發明實施例的轉子極和定子極示意圖

圖3為根據本發明實施例的三相電生成方式示意圖

圖4為根據本發明實施例的陣列型分布示意圖

圖5為根據本發明實施例的無軸承結構示意圖

具體實施方式：

以下根據一個優選實施例描述本發明的設計，這將使本領域技術人員能夠更加清楚地理解本發明的思想和種種優點。然而，本領域技術人員能夠理解，這不代表將本發明限制于實施例的精確形式。

1定子極和轉子極的選擇

本發明的發電機設計的基本出發點是要通過適當的結構設計，以合理的定子轉子極數組合，實現無齒輪箱變速的適應變化力矩的發電機。可以先從最簡單的幾何圖形進行理解(如圖1)。兩個同心圓上均勻分布著一些點，各點均稱為一極，設內圓(轉子)上的點數為m，外圓(定子)上的點數為n，模仿發電機的結構，假設外圓固定不動，內園繞圓心順時針轉動，當出現內外圓上至少有一對點的連線通過圓心時稱之為一次相遇，每次相遇發生時對應的內外圓點對的組數稱為耦合度，同時將轉子每轉一圈發生相遇的次數稱為放大倍數。