一种多电发动机内装式集成起动发电系统及其控制方法与流程

本发明属于起动发电技术领域，特别涉及了一种多电发动机内装式集成起动发电系统及其控制方法。

背景技术：

多电发动机是多电/全电飞机的核心，不再用结构复杂且容易发生故障的发动机附件传动机匣，起动发电机转子直接安装在多电发动机内部，多电发动机整体转子采用磁悬浮轴承支撑，消除了发动机机械磨损和滑油系统，因此多电发动机极大简化了结构，节省了燃油消耗，减少了污染物排放。

针对非推进用小型航空发动机，美国空军联合霍尼韦尔公司开展多电辅助动力装置研究工作，在辅助动力装置压气机侧和涡轮侧分别安装磁悬浮轴承，采用内装式开关磁阻起动发电机，完全消除了滑油系统和发动机附件传动机匣。然而磁悬浮轴承占据了轴向空间，增加了转子长度；开关磁阻电机径向电磁力干扰磁悬浮轴承控制，影响了高速稳定运行；开关磁阻电机作发电运行时，需要可控功率变换器整流，削弱了系统可靠性。

双凸极电机类似开关磁阻电机，结构简单可靠，并且发电运行只需要不控整流电路实现整流，通过调节励磁电流，控制输出电压，因此发电控制简单，可靠性高。然而由于励磁在定子侧，相比转子励磁型电机，双凸极电机功率密度相对不高，励磁电流提供励磁磁势，降低了系统效率。永磁电机功率密度高，效率高，但是永磁磁通无法调节，发电仍然需要可控功率变换器整流。

因此在满足多电发动机取消滑油系统和取消附件传动机匣等技术特征基础上，进一步缩短转子轴向尺寸、综合控制径向电磁力、应用高可靠性高功率密度内装式起动发电机、简化起动发电悬浮控制，对多电发动机发展具有重要意义。

技术实现要素：

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种多电发动机内装式集成起动发电系统及其控制方法，克服发电悬浮控制复杂、高速运行稳定性差以及功率密度和效率偏低等难题。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种多电发动机内装式集成起动发电系统，包括安装在多电发动机内部的无轴承永磁起动发电机、安装在多电发动机内部的无轴承双凸极起动发电机、装在多电发动机内部的轴向磁悬浮轴承以及集成安装在多电发动机外侧的起动发电悬浮控制器；

所述无轴承永磁起动发电机转子与多电发动机转子同轴安装，无轴承永磁起动发电机定子齿上分别绕有永磁电机电枢绕组和永磁电机悬浮绕组，永磁电机电枢绕组和永磁电机悬浮绕组采用星形连接方式，永磁电机悬浮绕组的出线端与起动发电悬浮控制器的永磁电机绕组接线端连接；

所述无轴承双凸极起动发电机转子与多电发动机转子同轴安装，定子极上分别绕有双凸极电机电枢绕组、双凸极电机x悬浮绕组、双凸极电机y悬浮绕组和双凸极电机励磁绕组；所述双凸极电机电枢绕组包括第一双凸极电机电枢绕组和第二双凸极电机电枢绕组，第一双凸极电机电枢绕组的出线端与起动发电悬浮控制器的第一双凸极电机电枢绕组接线端连接，第二双凸极电机电枢绕组的出线端与无轴承永磁起动发电机的永磁电机电枢绕组的出线端连接；所述双凸极电机x悬浮绕组包括第一双凸极电机x悬浮绕组和第二双凸极电机x悬浮绕组，第一双凸极电机x悬浮绕组的出线端与起动发电悬浮控制器的第一双凸极电机x悬浮绕组接线端连接，第二双凸极电机x悬浮绕组的出线端与起动发电悬浮控制器的第二双凸极电机x悬浮绕组接线端连接；双凸极电机y悬浮绕组包括第一双凸极电机y悬浮绕组和第二双凸极电机y悬浮绕组，第一双凸极电机y悬浮绕组的出线端与起动发电悬浮控制器的第一双凸极电机y悬浮绕组接线端连接，第二双凸极电机y悬浮绕组的出线端与起动发电悬浮控制器的第二双凸极电机y悬浮绕组接线端连接；双凸极电机励磁绕组包括第一双凸极电机励磁绕组和第二双凸极电机励磁绕组，第一双凸极电机励磁绕组的出线端与起动发电悬浮控制器的第一双凸极电机励磁绕组接线端连接，第二双凸极电机励磁绕组的出线端与起动发电悬浮控制器的第二双凸极电机励磁绕组接线端连接；

所述无轴承永磁起动发电机上安装有第一转子径向位移传感器，所述无轴承双凸极起动发电机上安装有第二转子径向位移传感器和转子角度位置传感器，所述第一转子径向位移传感器、第二转子径向位移传感器和转子角度位置传感器的输出端分别与起动发电悬浮控制器连接；

所述无轴承永磁起动发电机的转子极对数等于无轴承双凸极起动发电机的转子极数。

进一步地，所述无轴承永磁起动发电机安装于多电发动机内部的压气机前端，所述无轴承双凸极起动发电机安装于多电发动机内部的涡轮后端。

进一步地，所述无轴承永磁起动发电机采用转子永磁型结构，所述转子永磁型结构为表贴式结构、内置式结构或者halbach阵列磁钢。

进一步地，所述无轴承永磁起动发电机和无轴承双凸极起动发电机均为三相电机。

进一步地，所述无轴承双凸极起动发电机的定子极数与转子极数为12n/8n结构或者12n/10n结构，n为正整数。

进一步地，所述起动发电悬浮控制器包括起动控制单元、发电控制单元、悬浮控制单元、三相全桥逆变器、桥式不控整流电路、励磁功率电路、永磁电机悬浮功率电路、双凸极电机x悬浮功率电路、双凸极电机y悬浮功率电路、检测单元、断路器和励磁继电器；其中，断路器包括起动直流断路器、起动交流断路器、发电直流断路器和悬浮直流断路器；

所述三相全桥逆变器的输入正端与起动直流断路器的第二触点连接，起动直流断路器的第一触点作为该多电发动机内装式集成起动发电系统的起动输入正端，三相全桥逆变器的输入负端作为该多电发动机内装式集成起动发电系统的起动输入负端，该多电发动机内装式集成起动发电系统的起动输入正端和起动负输入端与外部第一电源连接；

所述三相全桥逆变器的输出端与起动交流断路器的第一触点连接，起动交流断路器的第二触点、桥式不控整流电路的输入端分别与起动发电悬浮控制器的第一双凸极电机电枢绕组接线端连接；

所述桥式不控整流电路的输出正端与发电直流断路器的第二触点连接，发电直流断路器的第一触点作为该多电发动机内装式集成起动发电系统的发电输出正端，第一桥式不控整流电路的输出负端作为该多电发动机内装式集成起动发电系统的发电输出负端，该多电发动机内装式集成起动发电系统的发电输出正端和发电输出负端与外部直流负载连接；

所述永磁电机悬浮功率电路的输入正端、双凸极电机x悬浮功率电路的输入正端、双凸极电机y悬浮功率电路的输入正端分别与悬浮直流断路器的第二触点连接，悬浮直流断路器的第一触点作为该多电发动机内装式集成起动发电系统的悬浮输入正端；永磁电机悬浮功率电路的输入负端、双凸极电机x悬浮功率电路的输入负端分别与双凸极电机y悬浮功率电路的输入负端连接，这三者公共端的引出线作为该多电发动机内装式集成起动发电系统的悬浮输入负端，该多电发动机内装式集成起动发电系统的悬浮输入正端和悬浮输入负端与外部第二电源连接；

所述永磁电机悬浮功率电路的输出端与起动发电悬浮控制器的永磁电机绕组接线端连接；

所述双凸极电机x悬浮功率电路的输出正端与起动发电悬浮控制器的第一双凸极电机x悬浮绕组接线端连接，双凸极电机x悬浮功率电路的输出负端与起动发电悬浮控制器的第二双凸极电机x悬浮绕组接线端连接；

所述双凸极电机y悬浮功率电路的输出正端与起动发电悬浮控制器的第一双凸极电机y悬浮绕组接线端连接，双凸极电机y悬浮功率电路的输出负端与起动发电悬浮控制器的第二双凸极电机y悬浮绕组接线端连接；

所述励磁功率电路的输入正端与励磁继电器的第二触点连接，励磁继电器的第一触点作为该多电发动机内装式集成起动发电系统的励磁输入正端，励磁功率电路的输入负端作为该多电发动机内装式集成起动发电系统的励磁输入负端，该多电发动机内装式集成起动发电系统的励磁输入正端和励磁输入负端与外部第三电源连接。

所述励磁功率电路的输出正端与起动发电悬浮控制器的第一双凸极电机励磁绕组接线端连接，励磁功率电路的输出负端与起动发电悬浮控制器的第二双凸极电机励磁绕组接线端连接；

所述起动控制单元、发电控制单元和悬浮控制单元之间通过通信线相互连接；所述起动发电悬浮控制器与外部的数据总线连接；

所述检测单元对三相全桥逆变器的输出相电流、双凸极电机励磁绕组的电流、永磁电机悬浮绕组的电流、双凸极电机x悬浮绕组的电流、双凸极电机y悬浮绕组的电流以及该多电发动机内装式集成起动发电系统的发电输出正端的电压进行检测，将三相全桥逆变器的输出相电流的检测信息传输至起动控制单元，将双凸极电机励磁绕组的电流和该多电发动机内装式集成起动发电系统的发电输出正端的电压的检测信息传输至发电控制单元，将永磁电机悬浮绕组的电流、双凸极电机x悬浮绕组的电流和双凸极电机y悬浮绕组的电流的检测信息传输至悬浮控制单元；所述第一转子径向位移传感器和第二转子径向位移传感器将相应的电机转子径向位移的检测信息传输给悬浮控制单元，转子角度位置传感器将相应电机转子角度位置的检测信息传输给起动控制单元和悬浮控制单元。

进一步地，所述永磁电机悬浮功率电路、双凸极电机x悬浮功率电路和双凸极电机y悬浮功率电路均为全桥逆变电路；所述励磁功率电路为不对称半桥电路。

进一步地，所述三相全桥逆变器、永磁电机悬浮功率电路、双凸极电机x悬浮功率电路、双凸极电机y悬浮功率电路、励磁功率电路以及桥式不控整流电路中的开关管和二极管均为高温碳化硅器件。

基于上述多电发动机内装式集成起动发电系统的控制方法，当多电发动机内装式集成起动发电系统接收起动信号后，执行自检程序，完成自检后，发电控制单元输出开关控制信号，闭合励磁继电器，发电控制单元根据双凸极电机励磁绕组的电流的检测信息和预设的初始悬浮励磁电流，控制励磁功率电路，调节双凸极电机励磁绕组的电流，使双凸极电机励磁绕组的电流等于预设的初始悬浮励磁电流；悬浮控制单元输出开关控制信号，闭合悬浮直流断路器，对无轴承永磁起动发电机和无轴承双凸极起动发电机进行悬浮控制，进而控制多电发动机转子整体悬浮；

起动控制单元输出开关控制信号，闭合起动直流断路器和起动交流断路器，起动发电悬浮控制器对无轴承永磁起动发电机和无轴承双凸极起动发电机进行起动控制，无轴承永磁起动发电机和无轴承双凸极起动发电机共同拖动多电发动机转子旋转至点火转速；

起动发电悬浮控制器接收到由外部的数据总线传递的多电发动机起动完成信号，起动控制单元输出开关控制信号，断开起动直流断路器和起动交流断路器，通过检测反馈的状态量，判断起动发电机转速是否到达预设的发电运行转速，若未达到发电运行转速，等待发动机转速继续上升至发电运行转速，若达到发电运行转速，起动发电悬浮控制器等待接收外部的数据总线传递的可加载信号，当接收到可加载信号后，发电控制单元输出开关控制信号，闭合发电直流断路器，起动发电悬浮控制器进行发电控制，为直流负载提供电能。

进一步地，所述悬浮控制为，悬浮控制单元根据所述第一径向位移传感器、转子角度位置传感器和永磁电机悬浮绕组的电流的检测信息，控制永磁电机悬浮功率电路，调节所述永磁电机悬浮绕组电流，控制无轴承永磁起动发电机稳定悬浮；同时根据第二转子径向位移传感器、双凸极电机x悬浮绕组的电流、双凸极电机y悬浮绕组的电流以及双凸极电机励磁绕组的电流的检测信息，控制双凸极电机x悬浮功率电路和双凸极电机y悬浮功率电路，调节双凸极电机x悬浮绕组电流和双凸极电机y悬浮绕组电流，控制无轴承双凸极起动发电机稳定悬浮，进而控制多电发动机转子整体悬浮；

所述起动控制为，起动控制单元根据双凸极电机励磁绕组的电流、三相全桥逆变器的输出相电流和转子角度位置传感器的检测信息，控制励磁功率电路和三相全桥逆变器，调节双凸极电机励磁绕组的电流和三相全桥逆变器的输出相电流，控制无轴承永磁起动发电机和无轴承双凸极起动发电机的共同的输出转矩；

所述发电控制为，发电控制单元根据该多电发动机内装式集成起动发电系统的发电输出正端的电压和双凸极电机励磁绕组的电流，控制励磁功率电路，调节双凸极电机励磁绕组的电流以及永磁电机电枢绕组与双凸极电机电枢绕组串联的合成电枢绕组的相电压，从而控制该多电发动机内装式集成起动发电系统的发电输出端的电压。

采用上述技术方案带来的有益效果：

(1)本发明采用无轴承电机作为多电发动机内装式起动发电机，将磁悬浮轴承与起动发电机合二为一，无轴承永磁起动发电机与无轴承双凸极起动发电机分别安装于多电发动机转轴两端，悬浮支撑多电发动机转子，有效缩短了多电发动机轴向长度；同时综合控制无轴承起动发电机径向电磁力，避免了起动发电机径向电磁力对磁悬浮系统的干扰，提高了多电发动机高速运行稳定性；

(2)多电发动机内部工作环境恶劣，尤其靠近涡轮侧，环境温度高，本发明采用无轴承双凸极起动发电机结构简单可靠，能够适应涡轮侧高温环境，压气机前端环境温度相对低，无轴承永磁起动发电机安装在压气机前端避免了高温对永磁体影响，因此本发明新颖的转子拓扑结构保证了内装式起动发电系统可靠运行；

(3)本发明将无轴承永磁起动发电机与无轴承双凸极起动发电机电枢绕组串联，发电运行时，无轴承永磁起动发电机与无轴承双凸极起动发电机作为一个整体，调节无轴承双凸极起动发电机的励磁绕组电流，能够方便实现直流电压控制，并且不需要可控功率变换器整流，控制简单可靠；引入无轴承永磁起动发电机，提高了内装式起动发电系统功率密度和效率。

附图说明

图1是本发明的多电发动机内装式集成起动发电系统结构简图；

其中：1、多电发动机，2、压气机，3、无轴承永磁起动发电机(3a、无轴承永磁起动发电机转子，3b、无轴承永磁起动发电机定子)，4、涡轮，5、无轴承双凸极起动发电机(5a、无轴承双凸极起动发电机转子，5b、无轴承双凸极起动发电机定子)，6、轴向磁悬浮轴承，7、起动发电悬浮控制器，8、无轴承永磁起动发电机绕组引出线，9、无轴承双凸极起动发电机绕组引出线，10、外部电源，11、外部直流负载，12、外部数据总线，13、燃烧室；

图2是本发明的多电发动机内装式集成起动发电系统具体结构图；

图3是本发明的无轴承永磁起动发电机截面示意图；

其中：14、无轴承永磁起动发电机定子铁心，15、无轴承永磁起动发电机转子铁心，16、磁钢，17、无轴承永磁起动发电机电枢绕组，18、无轴承永磁起动发电机悬浮绕组；

图4是本发明的无轴承双凸极起动发电机截面示意图；

其中：19、无轴承双凸极起动发电机定子铁心，20、无轴承双凸极起动发电机转子铁心，21、双凸极电机电枢绕组(21a、第1电枢线圈，21b、第2电枢线圈，21c、第3电枢线圈，21d、第4电枢线圈)，22、双凸极电机励磁绕组(22a、第1励磁线圈，22b、第2励磁线圈)，23、双凸极电机x悬浮绕组(23a、第1x悬浮线圈，23b、第2x悬浮线圈)，24、双凸极电机y悬浮绕组(24a、第1y悬浮线圈，24b、第2y悬浮线圈)；

图5是本发明的三相全桥逆变器结构图；

图6是本发明的桥式不控整流电路结构图；

图7是本发明的永磁电机悬浮功率电路结构图；

图8是本发明的双凸极电机x悬浮功率电路结构图；

图9是本发明的双凸极电机y悬浮功率电路结构图；

图10是本发明的励磁功率电路结构图；

图11是本发明的多电发动机内装式集成起动发电系统控制方法流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

图1显示了本发明的多电发动机内装式集成起动发电系统结构简图，该系统包括，安装在多电发动机1内部的压气机2前端的无轴承永磁起动发电机3(包括无轴承永磁起动发电机转子3a和无轴承永磁起动发电机定子3b)，与安装在多电发动机1内部的涡轮4后端的无轴承双凸极起动发电机5(包括无轴承双凸极起动发电机转子5a和无轴承双凸极起动发电机定子5b)，安装在多电发动机1内部的轴向磁悬浮轴承6，集成安装在多电发动机1外侧的起动发电悬浮控制器7，其中所述无轴承永磁起动发电机转子3a与多电发动机转子同轴安装。无轴承双凸极起动发电机转子5a与多电发动机转子同轴安装。无轴承永磁起动发电机绕组引出线8连接至起动发电悬浮控制器7。无轴承双凸极起动发电机绕组引出线9连接至起动发电悬浮控制器7。外部电源10与外部直流负载11分别与起动发电悬浮控制器7连接。起动发电悬浮控制器7经外部数据总线12进行通信。

图2显示了本发明的多电发动机内装式集成起动发电系统具体结构图，无轴承永磁起动发电机定子齿上分别绕有永磁电机电枢绕组和永磁电机悬浮绕组，永磁电机电枢绕组和永磁电机悬浮绕组采用星形连接方式，绕组其余一端分别为永磁电机电枢绕组出线端和永磁电机悬浮绕组出线端，永磁电机悬浮绕组出线端与起动发电悬浮控制器永磁电机绕组接线端连接。

无轴承双凸极起动发电机定子极上分别绕有双凸极电机电枢绕组、双凸极电机x悬浮绕组、双凸极电机y悬浮绕组和双凸极电机励磁绕组。双凸极电机电枢绕组有第一双凸极电机电枢绕组出线端和第二双凸极电机电枢绕组出线端，第一双凸极电机电枢绕组出线端与起动发电悬浮控制器第一双凸极电机电枢绕组接线端连接；双凸极电机x悬浮绕组有第一双凸极电机x悬浮绕组出线端和第二双凸极电机x悬浮绕组出线端，第一双凸极电机x悬浮绕组出线端和第二双凸极电机x悬浮绕组出线端分别与起动发电悬浮控制器第一双凸极电机x悬浮绕组接线端和第二双凸极电机x悬浮绕组接线端连接；双凸极电机y悬浮绕组有第一双凸极电机y悬浮绕组出线端和第二双凸极电机y悬浮绕组出线端，第一双凸极电机y悬浮绕组出线端和第二双凸极电机y悬浮绕组出线端分别与起动发电悬浮控制器第一双凸极电机y悬浮绕组接线端和第二双凸极电机y悬浮绕组接线端连接；双凸极电机励磁绕组有第一双凸极电机励磁绕组出线端和第二双凸极电机励磁绕组出线端，第一双凸极电机励磁绕组出线端和第二双凸极电机励磁绕组出线端分别与所述起动发电悬浮控制器第一双凸极电机励磁绕组接线端和第二双凸极电机励磁绕组接线端连接。所述无轴承永磁起动发电机永磁电机电枢绕组出线端与所述无轴承双凸极起动发电机第二双凸极电机电枢绕组出线端在起动发电悬浮控制器内部连接。无轴承永磁起动发电机上安装有第一转子径向位移传感器，无轴承双凸极起动发电机上安装有第二转子径向位移传感器，无轴承双凸极起动发电机上安装有转子角度位置传感器。

起动发电悬浮控制器包括起动控制单元，发电控制单元，悬浮控制单元，三相全桥逆变器，桥式不控整流电路，励磁功率电路，永磁电机悬浮功率电路，双凸极电机x悬浮功率电路，双凸极电机y悬浮功率电路，检测单元，断路器，励磁继电器。

其中，三相全桥逆变器输入正端与起动直流断路器k1第2触点连接，起动直流断路器k1第1触点构成一种多电发动机内装式集成起动发电系统的起动输入正端，三相全桥逆变器输入负端构成多电发动机内装式集成起动发电系统的起动输入负端，多电发动机内装式集成起动发电系统的起动输入正端与多电发动机内装式集成起动发电系统的起动输入负端构成多电发动机内装式集成起动发电系统的起动输入端，多电发动机内装式集成起动发电系统的起动输入端与外部的电源1连接。

三相全桥逆变器输出端与起动交流断路器k5第1触点连接，起动交流断路器k5第2触点、桥式不控整流电路输入端、与起动发电悬浮控制器第一双凸极电机电枢绕组接线端连接。

桥式不控整流电路输出正端与发电直流断路器k4第2触点连接，发电直流断路器k4第1触点构成多电发动机内装式集成起动发电系统的发电输出正端，第一桥式不控整流电路输出负端构成多电发动机内装式集成起动发电系统的发电输出负端，多电发动机内装式集成起动发电系统的发电输出正端与多电发动机内装式集成起动发电系统的发电输出负端构成多电发动机内装式集成起动发电系统的发电输出端，多电发动机内装式集成起动发电系统的发电输出端与外部直流负载连接。

永磁电机悬浮功率电路输入正端、双凸极电机x悬浮功率电路输入正端、双凸极电机y悬浮功率电路输入正端与悬浮直流断路器k2第2触点连接，悬浮直流断路器k2第1触点构成多电发动机内装式集成起动发电系统的悬浮输入正端，永磁电机悬浮功率电路输入负端、双凸极电机x悬浮功率电路输入负端与双凸极电机y悬浮功率电路输入负端连接，构成多电发动机内装式集成起动发电系统的悬浮输入负端，多电发动机内装式集成起动发电系统的悬浮输入正端与多电发动机内装式集成起动发电系统的悬浮输入负端构成多电发动机内装式集成起动发电系统的悬浮输入端，多电发动机内装式集成起动发电系统的悬浮输入端与外部的电源2连接。

永磁电机悬浮功率电路输出端与起动发电悬浮控制器永磁电机绕组接线端连接。

双凸极电机x悬浮功率电路输出正端与起动发电悬浮控制器第一双凸极电机x悬浮绕组接线端连接，双凸极电机x悬浮功率电路输出负端与起动发电悬浮控制器第二双凸极电机x悬浮绕组接线端连接。

双凸极电机y悬浮功率电路输出正端与起动发电悬浮控制器第一双凸极电机y悬浮绕组接线端连接，双凸极电机y悬浮功率电路输出负端与起动发电悬浮控制器第二双凸极电机y悬浮绕组接线端连接。

励磁功率电路输入正端与励磁继电器k3第2触点连接，励磁机电器k3第1触点构成一种多电发动机内装式集成起动发电系统的励磁输入正端，励磁功率电路输入负端构成多电发动机内装式集成起动发电系统的励磁输入负端，多电发动机内装式集成起动发电系统的励磁输入正端与多电发动机内装式集成起动发电系统的励磁输入负端构成多电发动机内装式集成起动发电系统的励磁输入端，多电发动机内装式集成起动发电系统的励磁输入端与外部的电源3连接。

励磁功率电路输出正端与起动发电悬浮控制器第一双凸极电机励磁绕组接线端连接，励磁功率电路输出负端与起动发电悬浮控制器第二双凸极电机励磁绕组接线端连接。

图3显示了本发明的无轴承永磁起动发电机截面示意图，包括无轴承永磁起动发电机定子铁心14、无轴承永磁起动发电机转子铁心15、磁钢16、永磁电机电枢绕组17(仅标识了a相，b、c两相未标识)、永磁电机悬浮绕组18(仅标识了a相，b、c两相未标识)，其中转子磁钢16采用表贴结构，无轴承永磁起动发电机为三相8対极结构。

图4显示了本发明的无轴承双凸极起动发电机截面示意图，包括无轴承双凸极起动发电机定子铁心19、无轴承双凸极起动发电机转子铁心20、双凸极电机电枢绕组21(仅标识了a相，b、c两相未标识)、双凸极电机励磁绕组22、双凸极电机x悬浮绕组23、双凸极电机y悬浮绕组24，无轴承双凸极起动发电机定子铁心19包括12个定子极，无轴承双凸极起动发电机转子铁心20包括8个转子极，无轴承双凸极起动发电机为8対极结构，相邻定子极之间的间隙形成定子槽，定子极上分别绕有的电枢线圈21a、21b、21c、21d，按其匝链磁通变化规律相同的原则串联后形成三相双凸极电机电枢绕组21(仅标识了a相，b、c两相未标识)，每三个定子极上分别绕有励磁线圈22a、22b、22c、22d，x悬浮线圈23a、23b，和y悬浮线圈24a、24b，励磁线圈22a、22b、22c、22d依次串联后形成双凸极电机励磁绕组22，空间径向相对位置上的悬浮线圈23a、23b和24a、24b分别串联后形成产生正交悬浮磁场的、双凸极电机x悬浮绕组23、双凸极电机y悬浮绕组24。

图5显示了本发明的三相全桥逆变器结构图，包括t1、t2、t3、t4、t5、t6六个功率开关管，d1、d2、d3、d4、d5、d6六个二极管，和电容c1，功率开关管t1的发射极与二极管d1的阳极连接，功率开关管t1的集电极与二极管d1的阴极连接，功率开关管t2的发射极与二极管d2的阳极连接，功率开关管t2的集电极与二极管d2的阴极连接，功率开关管t3的发射极与二极管d3的阳极连接，功率开关管t3的集电极与二极管d3的阴极连接，功率开关管t4的发射极与二极管d4的阳极连接，功率开关管t4的集电极与二极管d4的阴极连接，功率开关管t5的发射极与二极管d5的阳极连接，功率开关管t5的集电极与二极管d5的阴极连接，功率开关管t6的发射极与二极管d6的阳极连接，功率开关管t6的集电极与二极管d6的阴极连接，功率开关管t1的发射极与功率开关管t4的集电极连接，功率开关管t3的发射极与功率开关管t6的集电极连接，功率开关管t5的发射极与功率开关管t2的集电极连接，功率开关管t1的集电极、功率开关管t3的集电极与功率开关管t5的集电极连接构成三相全桥逆变器输入正端，功率开关管t4的发射极、功率开关管t6的发射极与功率开关管t2的发射极连接构成三相全桥逆变器输入负端，功率开关管t1的发射极、功率开关管t3的发射极与功率开关管t5的发射极分别构成三相全桥逆变器输出端。起动控制单元输出控制信号pwmt1～t6，控制三相全桥逆变器开关管t1～t6斩波。

图6显示了本发明的桥式不控整流电路结构图，包括d11、d12、d13、d14、d15、d16六个二极管。二极管d11的阴极、二极管d13的阴极与二极管d15的阴极连接构成桥式不控整流电路1输出正端，二极管d11的阴极、二极管d13的阴极与二极管d15的阴极连接构成桥式不控整流电路1输出正端，二极管d14的阴极、二极管d16的阴极与二极管d12的阳极连接构成桥式不控整流电路1输出负端，二极管d11的阳极与二极管d14的阴极连接，二极管d13的阳极与二极管d16的阴极连接，二极管d15的阳极与二极管d12的阴极连接，二极管d11的阳极、二极管d13的阳极与二极管d15的阳极分别构成桥式不控整流电路1的输入端。

图7显示了本发明的永磁电机悬浮功率电路结构图，包括t21、t22、t23、t24、t25、t26六个功率开关管，d21、d22、d23、d24、d25、d26六个二极管，和电容c2，功率开关管t21的发射极与二极管d21的阳极连接，功率开关管t21的集电极与二极管d21的阴极连接，功率开关管t22的发射极与二极管d22的阳极连接，功率开关管t22的集电极与二极管d22的阴极连接，功率开关管t23的发射极与二极管d23的阳极连接，功率开关管t23的集电极与二极管d23的阴极连接，功率开关管t24的发射极与二极管d24的阳极连接，功率开关管t24的集电极与二极管d24的阴极连接，功率开关管t25的发射极与二极管d25的阳极连接，功率开关管t25的集电极与二极管d25的阴极连接，功率开关管t26的发射极与二极管d26的阳极连接，功率开关管t26的集电极与二极管d26的阴极连接，功率开关管t21的发射极与功率开关管t24的集电极连接，功率开关管t23的发射极与功率开关管t26的集电极连接，功率开关管t25的发射极与功率开关管t22的集电极连接，功率开关管t21的集电极、功率开关管t23的集电极与功率开关管t25的集电极连接构成永磁电机悬浮功率电路输入正端，功率开关管t24的发射极、功率开关管t26的发射极与功率开关管t22的发射极连接构成永磁电机悬浮功率电路输入负端，功率开关管t21的发射极、功率开关管t23的发射极与功率开关管t25的发射极分别构成永磁电机悬浮功率电路输出端。悬浮控制单元输出控制信号pwmt21～t26，控制永磁电机悬浮功率电路开关管t21～t26斩波。

图8是本发明的双凸极电机x悬浮功率电路结构图，包括t31、t32、t33、t34四个功率开关管，d31、d32、d33、d34四个二极管，和电容c3，功率开关管t31的发射极与二极管d31的阳极连接，功率开关管t31的集电极与二极管d31的阴极连接，功率开关管t32的发射极与二极管d32的阳极连接，功率开关管t32的集电极与二极管d32的阴极连接，功率开关管t33的发射极与二极管d33的阳极连接，功率开关管t33的集电极与二极管d33的阴极连接，功率开关管t34的发射极与二极管d34的阳极连接，功率开关管t34的集电极与二极管d34的阴极连接，功率开关管t31的发射极与功率开关管t32的集电极连接，功率开关管t33的发射极与功率开关管t34的集电极连接，功率开关管t31的集电极与功率开关管t33的集电极连接构成双凸极电机x悬浮功率电路输入正端，功率开关管t32的发射极与功率开关管t34的发射极连接构成双凸极电机x悬浮功率电路输入负端，功率开关管t31的发射极与功率开关管t33的发射极分别构成双凸极电机x悬浮功率电路输出端。

图9是本发明的双凸极电机y悬浮功率电路结构图，包括t41、t42、t43、t44四个功率开关管，d41、d42、d43、d44四个二极管，和电容c4，功率开关管t41的发射极与二极管d41的阳极连接，功率开关管t41的集电极与二极管d41的阴极连接，功率开关管t42的发射极与二极管d42的阳极连接，功率开关管t42的集电极与二极管d42的阴极连接，功率开关管t43的发射极与二极管d43的阳极连接，功率开关管t43的集电极与二极管d43的阴极连接，功率开关管t44的发射极与二极管d44的阳极连接，功率开关管t44的集电极与二极管d44的阴极连接，功率开关管t41的发射极与功率开关管t42的集电极连接，功率开关管t43的发射极与功率开关管t44的集电极连接，功率开关管t41的集电极与功率开关管t43的集电极连接构成双凸极电机y悬浮功率电路输入正端，功率开关管t42的发射极与功率开关管t44的发射极连接构成双凸极电机y悬浮功率电路输入负端，功率开关管t41的发射极与功率开关管t43的发射极分别构成双凸极电机y悬浮功率电路输出端。

图10是本发明的励磁功率电路结构图，包括t7、t8两个功率开关管，d7、d8两个二极管，和电容c5，功率开关管t7的发射极与二极管d7的阴极连接，功率开关管t8的集电极与二极管d8的阳极连接，功率开关管t7的集电极与二极管d8的阴极连接构成励磁功率电路输入正端，功率开关管t8的发射极与二极管d7的阳极连接构成励磁功率电路输入负端，功率开关管t7的发射极与功率开关管t8的集电极分别构成励磁功率电路输出正端与励磁功率电路输出负端。

图11是本发明的多电发动机内装式集成起动发电系统控制方法流程图，多电发动机内装式集成起动发电系统接收起动信号后，执行自检程序，完成自检后，所述发电控制单元输出开关控制信号sk3，闭合励磁继电器k3，发电控制单元根据双凸极电机励磁绕组的电流的检测信息与预设的初始悬浮励磁电流，控制励磁功率电路，调节双凸极电机励磁绕组的电流，使双凸极电机励磁绕组的电流等于预设的初始悬浮励磁电流。

所述悬浮控制单元输出开关控制信号sk2，闭合悬浮直流断路器k2，对无轴承永磁起动发电机和无轴承双凸极起动发电机进行悬浮控制，进而控制多电发动机转子整体悬浮。

所述起动控制单元输出开关控制信号sk1，sk5，闭合所述起动直流断路器k1、所述起动交流断路器k5，所述起动发电悬浮控制器对无轴承永磁起动发电机和无轴承双凸极起动发电机进行起动控制，无轴承永磁起动发电机和无轴承双凸极起动发电机共同拖动多电发动机转子旋转至点火转速。

所述起动发电悬浮控制器接收到由外部的数据总线传递的多电发动机起动完成信号，起动控制单元输出开关控制信号sk1，sk5，断开所述起动直流断路器k1、起动交流断路器k5，通过检测反馈的状态量，判断起动发电机转速是否到达预设的发电运行转速v，若未达到发电运行转速v，等待发动机转速继续上升至发电运行转速v，若达到发电运行转速v，起动发电悬浮控制器等待接收外部的数据总线传递的可加载信号，当接收到可加载信号后，发电控制单元输出开关控制信号sk4，闭合发电直流断路器k4，起动发电悬浮控制器通过调节双凸极电机励磁绕组电流，不需要可控功率变换器，即可实现发电控制，为直流负载提供电能。

实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。