[发明专利]适应变化力矩动力的稳频锁相发电机

说明书

技术领域：

本发明涉及发电机，特别是涉及一种适应变化力矩动力的稳频锁相发电机。

背景技术：

风能是一种无污染的可再生能源，利用风能发电为人类造福已越来越被世界各国所重视。针对风力并网发电，目前存在着很多种系统方案，其中主要以几种形式为主，分别是鼠笼异步电机、双馈电机、同步发电机、永磁同步发电机等。当前工业化使用的大部分风力发电机有齿轮箱以及电气控制，机械磨损很大，故障频繁和维护代价大，电气损耗也较大，而且设备昂贵。总体来看，永磁电机代表着未来电机的方向，但是目前技术还比较有限，主要体现在其电气损耗大、变频器昂贵、系统复杂等方面。

发明内容：

本发明专利从针对目前工业化风力发电机的普遍不足入手，旨在简化风力发电设备的构造，提高系统效率，提出一种新型发电机的系统设计方案。

具体地说，本发明提供一种可以适应变化力矩动力的稳频锁相发电机，其特征是，转子和定子分别采用“U”型永磁体及“U”型绕组构成的闭合磁路磁钢设计，选择满足三相电要求的特定的转子极数和定子极数组合，每个绕组上都配备一电子电气元器件开关，并用电子电气控制系统分别控制其通断状态。

根据本发明的上述适应变化力矩动力的稳频锁相发电机，其特征是，各“U”型体的“U”型面垂直于转子定子圆平面，中心线都通过圆心。

根据本发明的上述适应变化力矩动力的稳频锁相发电机，其特征是，转子极数(m)和定子极数(n)组合m/n＝2/3为典型组合。

根据本发明的上述适应变化力矩动力的稳频锁相发电机，其特征是，定子极绕组均匀分布，相邻绕组的电角度距离为120°。

根据本发明的上述适应变化力矩动力的稳频锁相发电机，其特征是，采用阵列型分布，沿轴向设置多层定子转子盘。

根据本发明的上述适应变化力矩动力的稳频锁相发电机，其特征是，采用无轴承设计，用“U”型永磁体部分代替定子绕组极，同极相对放置，靠斥力将转子固定在轴线上。

根据本发明的上述适应变化力矩动力的稳频锁相发电机，其特征是，定子盘上下方的永磁体厚度不等，或者采用磁性强弱不同的永磁体，以产生足够的对抗转子重力的斥力。

根据本发明的上述适应变化力矩动力的稳频锁相发电机，其特征是，利用控制个别定子极的不对称选通来进行主动控制。

根据本发明的上述适应变化力矩动力的稳频锁相发电机，其特征是，“U”型永磁体为宽温钕铁硼永磁体。

根据本发明的上述适应变化力矩动力的稳频锁相发电机，其特征是通过接通定子绕组的多少稳定输出电流频率和锁定电流相位。

本发明从无齿轮箱的放大原理入手，兼顾三相电的设计，使发电机本身仅依靠电子电气元器件控制就可以实现稳频锁相的功能，使发电机可直接并网，自动跟踪电网频率和相位，省去繁琐的后续电气控制及损耗，而且发电机还采用了低噪音无轴承设计，利用宽温钕铁硼永磁材料技术。作为发电机与电子电气相结合的系统，该发电机还可推广到其它应用领域。

附图说明：

图1为转子定子组合同心圆几何模拟系统图

图2为根据本发明实施例的转子极和定子极示意图

图3为根据本发明实施例的三相电生成方式示意图

图4为根据本发明实施例的阵列型分布示意图

图5为根据本发明实施例的无轴承结构示意图

具体实施方式：

以下根据一个优选实施例描述本发明的设计，这将使本领域技术人员能够更加清楚地理解本发明的思想和种种优点。然而，本领域技术人员能够理解，这不代表将本发明限制于实施例的精确形式。

1定子极和转子极的选择

本发明的发电机设计的基本出发点是要通过适当的结构设计，以合理的定子转子极数组合，实现无齿轮箱变速的适应变化力矩的发电机。可以先从最简单的几何图形进行理解(如图1)。两个同心圆上均匀分布着一些点，各点均称为一极，设内圆(转子)上的点数为m，外圆(定子)上的点数为n，模仿发电机的结构，假设外圆固定不动，内园绕圆心顺时针转动，当出现内外圆上至少有一对点的连线通过圆心时称之为一次相遇，每次相遇发生时对应的内外圆点对的组数称为耦合度，同时将转子每转一圈发生相遇的次数称为放大倍数。