用于AC/DC发电机的固态多极和单极发电机转子的制作方法

文档序号:18236777发布日期:2019-07-24 08:45阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种固态电磁转子,所述固态电磁转子包括:

多个凸极片,所述多个凸极片围绕支撑结构布置,其中每个凸极片的第一端附接到所述支撑结构,并且每个凸极片的第二端远离所述支撑结构而向外指向;

以及

围绕每个凸极片缠绕的导线,

其中,当所述多个凸极片的所述导线由激励电路顺序地激励时,所述凸极片通电以提供所需的不同磁极形式的移动极性磁场来实现发电。

2.如权利要求1所述的固态电磁转子,其中,在任何给定时间以不同的极性激励转子凸极片。

3.如权利要求1和2所述的固态电磁转子,其中,所述多个凸极片分成N个组,并且每个组内的每个所述凸极片顺序地激励持续预定时间量。

4.如权利要求3所述的固态电磁转子,其中,激励每个组内的所述凸极片,每个凸极片从前一个凸极片延迟,每个凸极片激励持续预定时间量。

5.如权利要求1至4所述的固态电磁转子,其中,所述固态转子为单极转子,并且所述多个凸极片在任何给定时间以单个极性激励。

6.如权利要求1至5所述的固态电磁转子,其中,围绕每个凸极片缠绕的所述导线包括内导线和外导线,所述内导线更靠近所述支撑结构,所述外导线更远离所述支撑结构,其中激励所述内导线和所述外导线,使得所述凸极片形成偶极磁铁。

7.如权利要求1至6所述的固态电磁转子,其中,所述多个凸极片包括由第一凸极片和与所述第一凸极片180°相对的第二凸极片组成的至少一对,其中所述导线围绕所述第一凸极片和所述第二凸极片缠绕,使得当所述导线被激励时,所述第一凸极片和所述第二凸极片形成两个完整的偶极。

8.如权利要求7所述的固态电磁转子,所述固态电磁转子还包括位于所述第一凸极片和所述第二凸极片之间的屏蔽装置。

9.如权利要求8所述的固态电磁转子,其中,所述屏蔽装置包含μ金属。

10.一种系统,所述系统包括:如权利要求1所述的固态电磁转子;定子,其中所述转子放置在所述定子内部;以及电源引线,所述电源引线被配置为向存储装置提供输出功率的至少一部分,所存储的功率的一部分用于重新激励所述转子。

11.如权利要求10所述的系统,其中,所述定子为传统发电机的定子。

12.如权利要求10所述的系统,其中,所述定子包括专门建造的定子壳体。

13.如权利要求12所述的系统,其中,所述定子具有多个转子腔。

14.如权利要求10所述的系统,所述系统还包括将输出功率的至少一部分存储在能量存储装置中。

15.如权利要求14所述的系统,其中,所述能量存储装置为一个或多个电池。

16.如权利要求14所述的系统,其中,所述能量存储装置为电网。

17.如权利要求14所述的系统,其中,所述能量存储装置为任何类型的合适存储技术。

18.一种用于提供发电的组件,所述组件包括:

发电机定子,所述发电机定子具有定子壳体;以及

固态发电机转子,所述固态发电机转子放置在所述定子壳体中并附接到所述定子壳体,其中所述固态发电机转子保持静止并使用电子激励系统顺序地激励来产生旋转磁场,其中来自所述组件的输出功率的一部分反馈给所述激励系统。

19.如权利要求18所述的组件,其中,所述固态转子由一系列相邻凸极构成,所述一系列相邻凸极附接到中心支撑轴。

20.如权利要求18和19所述的组件,其中,所述固态转子通过切割叠层并将所述叠层组装成适当尺寸的转子的形式而构成。

21.如权利要求19和20所述的组件,其中,所述固态转子由铁磁材料构成。

22.如权利要求19和20所述的组件,其中,所述固态转子的所述凸极缠绕有磁导线。

23.如权利要求22所述的组件,其中,所述磁导线连接到来自所述激励系统的激励引线。

24.如权利要求19所述的组件,其中,所述凸极分成两个或四个或其它适当数量的N个组,并且绕组通过引线连接到所述激励系统。

25.如权利要求24所述的组件,其中,所述激励系统包括多个通道,并且所述多个通道分别连接到每个组的所述凸极。

26.如权利要求25所述的组件,其中,所述激励系统顺序地激励每个组内的所述凸极,使得离散的交流磁极以预定的速度和频率平行于所述固态转子的表面旋转。

27.如权利要求18所述的组件,其中,所述电子激励系统包括受计算机控制的电子选通系统。

28.如权利要求27所述的组件,其中,所述电子选通系统使用一个或多个MOSFET。

29.一种发电机,所述发电机包括:

定子,所述定子具有腔和定子导线,所述定子导线被配置为提供输出功率;

静态转子,所述静态转子插入所述腔中并位于所述定子导线外部,其中所述静态转子包括:

支撑结构;

多个凸极片,所述多个凸极片围绕所述支撑结构成圆形地布置,其中每个凸极片的第一端附接到所述支撑结构,并且每个凸极片的第二端朝向所述腔的内圆周;以及

围绕每个凸极片缠绕的导线,

其中,当所述多个凸极片的所述导线由激励电路顺序地激励时,所述凸极片通电以提供由不同极组成的移动磁场。

30.如权利要求29所述的发电机,其中,所述静态转子为固态转子。

31.如权利要求29所述的发电机,其中,所述定子还包括位于所述腔中的导线槽,其中所述定子导线缠绕在所述导线槽中,使得在所述定子导线的第一部分中的电流在所有导线槽中沿着第一方向,并且在所述定子导线的第二部分中的电流在所有导线槽中沿着与所述第一方向相反的第二方向。

32.如权利要求31所述的发电机,其中,所述定子还包括位于所述导线槽之间的屏蔽装置。

33.如权利要求32所述的发电机,其中,所述屏蔽装置包含μ金属。

34.如权利要求29所述的发电机,其中,所述静态转子为N极转子,并且所述多个凸极片分成N个组,其中在任何给定时间以不同的极性激励每个组的凸极片。

35.如权利要求34所述的发电机,其中,每个组内的所述多个凸极片中的每个凸极片顺序地激励持续预定时间量。

36.如权利要求29所述的发电机,其中,所述静态转子为单极转子,并且在任何给定时间以单个极性激励所述多个凸极片。

37.如权利要求29所述的发电机,其中,通过改变用于激励所述凸极片的所述导线的激励周期来控制所述输出功率的频率。

38.一种用于控制具有静态转子的发电机的控制器,其中所述静态转子包括多个凸极片,每个凸极片缠绕有导线,所述控制器包括:

连接端子,所述连接端子通过端子块耦接到与所述导线连接的电路;以及

处理器,所述处理器被配置为:

基于所述发电机的目标频率确定激励周期;以及

根据所述激励周期切换激励所述导线的所述电路以顺序地使所述多个凸极片通电,使得每个凸极片在所述激励周期的第一个半周期中以第一极性通电并且在所述激励周期的第二个半周期中以第二极性通电。

39.如权利要求38所述的控制器,其中,所述处理器还被配置为从固态频率发电机中接收信号并基于所述信号确定所述发电机的所述目标频率。

40.如权利要求38所述的控制器,其中,所述电路包括多个切换元件,其中所述处理器被配置为在所述激励周期内顺序地接通和断开所述多个切换元件。

41.如权利要求40所述的控制器,其中,所述多个切换元件为MOSFET。

42.如权利要求38所述的控制器,其中,所述处理器还被配置为切换所述电路以在任何给定时间以单个极性激励所述多个凸极片。

43.如权利要求42所述的控制器,其中,所述处理器还被配置为将所述多个凸极片分成N个组并切换所述电路以在任何给定时间以不同极性激励每个组的凸极片。

44.如权利要求43所述的控制器,其中,所述处理器还被配置为将每个组内的每个所述凸极片顺序地激励持续预定时间量。

45.如权利要求40所述的控制器,其中,所述多个切换元件接通和断开以提供脉冲电流来激励所述导线。

46.一种用于控制具有静态转子的发电机的方法,其中所述静态转子包括多个凸极片,每个凸极片缠绕有导线,所述方法包括:

基于所述发电机的目标频率确定激励周期;以及

根据所述激励周期切换与所述导线连接以激励所述导线的电路以使所述多个凸极片顺序地通电,使得每个凸极片在所述激励周期的第一个半周期中以第一极性通电并且在所述激励周期的第二个半周期中以第二极性通电。

47.如权利要求46所述的方法,所述方法还包括从固态频率发电机中接收信号并基于所述信号确定所述发电机的所述目标频率。

48.如权利要求46所述的方法,其中,切换所述电路包括在一个激励周期内顺序地接通和断开所述电路的多个切换元件。

49.如权利要求46所述的方法,其中,切换所述电路包括在任何给定时间以单个极性激励所述多个凸极片。

50.如权利要求46所述的方法,其中,切换所述电路包括将所述多个凸极片分成N个组并且切换所述电路以在任何给定时间以不同的极性激励每个组的凸极片。

51.如权利要求50所述的方法,其中,切换所述电路还包括将每个组内的每个所述凸极片顺序地激励持续预定时间量。

52.一种非暂时性计算机可读介质,所述非暂时性计算机可读介质上存储有指令,其中所述指令在由处理器执行时执行用于控制具有静态转子的发电机的方法,其中所述静态转子包括多个凸极片,每个凸极片缠绕有导线,所述方法包括:

基于所述发电机的目标频率确定激励周期;以及

根据所述激励周期切换与所述导线连接以激励所述导线的电路以使所述多个凸极片顺序地通电,使得每个凸极片在所述激励周期的第一个半周期中以第一极性通电并且在所述激励周期的第二个半周期中以第二极性通电。

53.一种电路,所述电路连接到发电机中的静态转子的导线,其中所述静态转子包括缠绕有所述导线的多个凸极片,所述电路包括:

受计算机控制的激励系统,所述受计算机控制的激励系统具有至少两个控制通道;以及

多个极切换电路,所述多个极切换电路耦接到所述至少两个控制通道,其中所述极切换电路连接到所述多个凸极片的所述导线,其中每个极切换电路包括多个切换元件,所述多个切换元件通过所述至少两个控制通道接通和断开,以激励所述导线来使所述多个凸极片顺序地通电。

54.如权利要求53所述的电路,其中,根据激励周期切换所述多个切换元件,使得每个凸极片在所述激励周期的第一个半周期中以第一极性通电并且在所述激励周期的第二个半周期中以第二极性通电。

55.如权利要求53所述的电路,其中,所述多个切换元件为固态开关。

56.如权利要求53所述的电路,其中,所述多个切换元件为MOSFET。

57.如权利要求53所述的电路,其中,所述多个极切换电路中的每个极切换电路还包括接触块,所述接触块具有多个接触点,其中当切换元件接通时,电流通过至少一个导管流到所述触点块。

58.如权利要求53所述的电路,其中,所述多个极切换电路由至少一个电池供电。

59.如权利要求53所述的电路,其中,所述多个切换元件接通和断开以提供脉冲电流来激励所述导线。

60.如权利要求59所述的电路,其中,所述多个极切换电路向第一凸极片提供持续预定时间量的第一脉冲电流并随后向与所述第一凸极片相邻的第二凸极片提供持续预定时间量的第二脉冲电流。

61.如权利要求53所述的电路,其中,所述多个极切换电路各自连接到一组凸极片并被配置为在任何给定时间以不同的极性激励每个组的凸极片。

62.如权利要求61所述的电路,其中,所述多个极切换电路还被配置将每个组内的凸极片激励持续预定时间量。

63.如权利要求53所述的电路,其中,所述受计算机控制的激励系统为可编程逻辑中心(PLC)电路。

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