专利名称：一种磁悬浮开关磁阻发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及磁悬浮开关磁阻电机领域，尤其涉及一种磁悬浮开关磁阻发电机，特别适合于在光伏等可再生能源发电系统的电能补偿。
背景技术：
将磁悬浮轴承绕组和电机定子绕组有规律地绕在一起，实现电机的无轴承化，这个概念最初是由R. Bosch于八十年代末提出来的。继磁悬浮异步电机和磁悬浮永磁同步电机之后，磁悬浮开关磁阻电机技术也得到了研究，其发电电压经整流、滤波和稳压后，可在电网电压波动或者负载变化时输出基本不受影响的直流电压，特别适用于在光伏等可再生能源并网运行的动量补偿，峰值调节和负载平衡。磁悬浮开关磁阻电机的传统发电运行方式为周期性分时发电模式，为克服其功率密度低的局限性，2011年发表于《中国电机工程学报》的文献“全周期无轴承磁悬浮开关磁阻发电机的设计”公布了一种磁悬浮开关磁阻全周期发电机，其特征在于悬浮绕组同时担任悬浮和励磁两种功能，并且在悬浮绕组完成励磁关断电流后，主绕组续流发电。但是悬浮绕组和主绕组所产生的磁场，在磁路上相互影响，相互耦合，悬浮力和发电电压之间存在复杂的非线性强耦合关系，基本数学模型随发电机工作状态变化的波动很大，磁悬浮开关磁阻发电机系统的数学模型推导、非线性解耦以及运行控制的难度很大，悬浮和发电性能也有待提高。申请号为20091(^63106. X的发明专利“一种单相无轴承开关磁阻电机”提出了一种单相的无轴承开关磁阻电机，其特征在于所有定子齿上只有一套绕组，悬浮力由悬浮绕组电流产生，转矩由转矩电流产生，悬浮力和转矩完全解耦，控制方便。但是作为发电机运行时，主绕组在前半周期励磁，后半周期才续流发电，因此不能在整个相工作周期内均向外输出电能，具有功率密度低的缺陷。
发明内容本实用新型目的是提出悬浮和发电系统解耦、径向悬浮性能增强的一种磁悬浮悬开关磁阻发电机，该发电机解决了发电功率密度低的问题。本实用新型的技术方案是一种磁悬浮开关磁阻发电机，由定子铁心和转子铁心组成双凸极结构，所述定子铁心上等间隔设置四个悬浮极和四个发电极，所述发电极两两径向相对；所述悬浮极定子极宽大于所述发电极定子极宽，转子极极宽与所述发电极定子极宽相同；所述悬浮极上分别绕有独立的悬浮绕组；所述发电极上分别同时叠绕着激励绕组和发电绕组，且径向相对的两个绕组串接。进一步，所述悬浮极定子极宽是所述发电极定子极宽的两倍。进一步，所述双凸极结构为8/10极，所述悬浮极定子极宽为 3伊，所述发电极定子极宽为18°。本实用新型的有益效果是[0010](1)分开设置悬浮极和发电极，结构清晰，功能明确定子极分设为悬浮极和发电极，悬浮绕组绕在悬浮极上，激励和发电绕组绕在发电极上，结构清晰，功能明确，维护和控制方便。(2)悬浮力不随转子位置角改变，改善电机的悬浮性能消除了传统磁悬浮开关磁阻电机定转子临界对齐位置处不能有效产生悬浮力的问题，增强电机的径向负载能力，改善电机的悬浮性能，这是因为悬浮极下定子极、转子极的对齐面积保持等于转子极宽，悬浮极磁链不受转子位置角影响，当给定径向力绕组电流时，在转子旋转过程中悬浮力仅有微小的波动，可以基本保持恒定不变。这与传统结构下悬浮力随转子位置角周期性变化的现象是明显不同的。(3)除转子极与发电极定子完全对齐和完全不对齐位置以外，一直都有发电电压产生发电绕组磁链随位置角的变化而变化，在转子极与发电极定子不完全对齐位置期间，发电绕组磁链不存在平坦区域，除了转子极与发电极定子完全对齐以及完全不对齐位置以外，一直将有发电绕组感应电压产生，通过控制A、B两相激励绕组的轮流激励和激励电流大小，即可连续输出期望的发电电压，提高发电功率密度，这是明显区别与传统周期性分时发电模式的。(4)悬浮力和发电电压解耦，便于建模及控制给定悬浮绕组电流时，在转子旋转过程中，悬浮极磁链关于转子位置角《的变化很小，对发电极不产生影响。由于该电机对称的结构形式，发电极绕组在各悬浮极均产生对称分布的磁通，对x、y轴方向悬浮力的综合影响近似为零，可忽略不计，消除了悬浮极与发电极的耦合影响。表1 悬浮绕组磁链以及悬浮力有限元计算值(记录、处悬浮绕组磁链^以及径向力
权利要求1.一种磁悬浮开关磁阻发电机，由定子铁心和转子铁心组成双凸极结构，其特征在于所述定子铁心上等间隔设置四个悬浮极和四个发电极，所述发电极两两径向相对；所述悬浮极定子极宽大于所述发电极定子极宽，转子极极宽与所述发电极定子极宽相同；所述悬浮极上分别绕有独立的悬浮绕组；所述发电极上分别同时叠绕着激励绕组和发电绕组，且径向相对的两个绕组串接。
2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮开关磁阻发电机，所述悬浮极定子极宽是所述发电极定子极宽的两倍。
3.根据权利要求2所述的一种磁悬浮开关磁阻发电机，所述双凸极结构为8/10极，所述悬浮极定子极宽为3伊，所述发电极定子极宽为。
专利摘要本实用新型公开一种磁悬浮开关磁阻发电机，该电机由定子铁心和转子铁心组成双凸极结构，所述定子铁心上等间隔设置四个悬浮极和四个发电极，所述发电极两两径向相对；所述悬浮极定子极宽大于所述发电极定子极宽，转子极极宽与所述发电极定子极宽相同；所述悬浮极上分别绕有独立的悬浮绕组；所述发电极上分别同时叠绕着激励绕组和发电绕组，且径向相对的两个绕组串接。本实用新型解决悬浮力和发电电压之间非线性强耦合的技术问题；增强径向负载能力，改善悬浮性能。
文档编号H02N15/00GK202261113SQ201120394059
公开日2012年5月30日 申请日期2011年10月17日 优先权日2011年10月17日
发明者周丽红, 周云红, 孙玉坤, 嵇小辅, 黄永红 申请人:江苏大学