[實用新型]一種12/6極混合轉子結構磁懸浮開關磁阻發電機

有效

• 申請號: 201520241065.5
• 申請日: 2015-04-20
• 公開（公告）號: CN204597745U
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發明（設計）人: 孫玉坤;楊凱
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02K19/16
• 分類號: H02K19/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種混合轉子結構磁懸浮開關磁阻發電機，屬于磁懸浮開關磁阻發電機領域。

背景技術

磁懸浮開關磁阻電機是將磁軸承技術與開關磁阻電機相結合，實現磁軸承與開關磁阻電機共用一套繞組，通過控制繞組電流使其同時具有自懸浮和電動發電的能力，實現電機的無軸承運行。由于磁懸浮開關磁阻電機結構上與開關磁阻電機的相似性，繼磁懸浮開關磁阻電機電動運行研究之后，拓展磁懸浮開關磁阻電機發電運行模式已經成為一個研究的熱點。

傳統的磁懸浮開關磁阻發電機，其勵磁和發電過程是周期性分時控制的，難以實現對懸浮力大小的實時跟蹤控制。文獻“三相串聯勵磁式無軸承開關磁阻電機發電原理與實現”在雙繞組結構基礎上提出了相鄰三極串聯懸浮勵磁，一相四極串聯發電的懸浮發電的控制策略。但是勵磁繞組提供懸浮力的同時，要給相鄰三相發電繞組提供勵磁能量，多個定子極之間磁路耦合嚴重，發電電壓和懸浮力的數學模型難以建立，懸浮力與發電電壓解耦控制效果有待提高。

磁懸浮開關磁阻發電機，發電原理類似于普通開關磁阻電機，磁鏈隨轉子的旋轉發生變化，電感下降區運動電動勢使得部分磁能釋放出來變為電能。以12/8極開關磁阻發電機為例，單向導通模式下，同一時刻僅有一相繞組電感位于下降區，轉子只有4極可產生制動轉矩，機械能轉化效率低，輸出功率密度有待提高。

實用新型內容

本實用新型提出一種新型磁懸浮發電機，轉子集凸極轉子和盤形磁軸承于一體，制動轉矩與懸浮力之間耦合小，控制算法簡單，功率密度高。

本實用新型采用的技術方案如下：

一種12/6極混合轉子結構磁懸浮開關磁阻發電機，包括圓盤，定子凸極，轉子凸極，繞組，定子鐵心，氣隙；電機的轉子由圓盤與轉子凸極軸向疊加組成，圓盤提供徑向力，轉子凸極提供制動轉矩，轉子鐵心徑向上等間隔分布6個轉子凸極，電機的定子包括定子凸極，繞組，定子鐵心，所述定子鐵心上等間隔分布12個定子凸極，所述轉子凸極與定子凸極的極寬相同，每個定子凸極的定子齒上繞有一套繞組，定子上間隔60°兩個齒極上的繞組串聯作為一相，共6相。

進一步，所述圓盤的軸向厚度與轉子凸極的軸向厚度之和為電機的軸向長度，所述圓盤的直徑與轉子凸極外徑相同。

進一步，所述氣隙介于電機定子和轉子之間。

本實用新型的有益效果：

1)定子極采用集中繞組，轉子極無繞組，結構清晰，功能明確。

2)混合轉子結構圓盤和轉子凸極分別提供懸浮力和制動轉矩，結構清晰，控制目標明確。

3)懸浮力不隨轉子位置角周期變化，徑向力波動小，徑向負載能力強。

4)所有轉子凸極同步產生制動轉矩，制動轉矩利用效率高，機械能的轉化效率高。

5)多相繞組同時勵磁，懸浮相發電相相互獨立，可連續輸出發電電壓，相對于傳統磁懸浮開關磁阻電機周期分時發電模式具有明顯優勢。

附圖說明

圖1是混合轉子結構磁懸浮開關磁阻發電機二維結構示意圖。

圖2是混合轉子結構磁懸浮開關磁阻發電機三維結構示意圖。

圖3是混合轉子結構磁懸浮開關磁阻發電機三相懸浮繞組結構示意圖。

圖4是混合轉子結構磁懸浮開關磁阻發電機三相發電繞組結構示意圖。

圖5是混合轉子結構磁懸浮開關磁阻發電機一相電流變化以及自電感分布曲線。

具體實施方式

下面結合附圖進一步說明本實用新型的具體實施方式。

如圖1、2所示，本實用新型所述混合轉子結構磁懸浮開關磁阻發電機，電機鐵心由凸極定子、凸極轉子和圓盤轉軸混合結構組成；包括圓盤1，定子凸極2，轉子凸極3，繞組4，定子鐵心5，氣隙6。其中轉子由圓盤1與轉子凸極3軸向疊加組成；圓盤1提供徑向力，轉子凸極3提供制動負轉矩。

本實用新型所述混合轉子結構磁懸浮開關磁阻發電機，定子凸極齒數為12，混合結構轉子凸極齒數為6，每相繞組由間隔60°的兩個繞組4串聯組成，每相均獨立控制。本實用新型轉子無繞組，每個定子極繞有一套繞組4，定子上間隔60°兩個齒極上的繞組串聯作為一相，混合結構轉子凸極3的齒數為6，轉子凸極3與定子凸極2極寬相同；圓盤1與轉子凸極3軸向疊加且外徑與轉子凸極3外徑相同；轉子凸極3與圓盤1軸向長度比例遵循實際懸浮力與制動轉矩要求。