[实用新型]一种12/6极混合转子结构磁悬浮开关磁阻发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种混合转子结构磁悬浮开关磁阻发电机，属于磁悬浮开关磁阻发电机领域。

背景技术

磁悬浮开关磁阻电机是将磁轴承技术与开关磁阻电机相结合，实现磁轴承与开关磁阻电机共用一套绕组，通过控制绕组电流使其同时具有自悬浮和电动发电的能力，实现电机的无轴承运行。由于磁悬浮开关磁阻电机结构上与开关磁阻电机的相似性，继磁悬浮开关磁阻电机电动运行研究之后，拓展磁悬浮开关磁阻电机发电运行模式已经成为一个研究的热点。

传统的磁悬浮开关磁阻发电机，其励磁和发电过程是周期性分时控制的，难以实现对悬浮力大小的实时跟踪控制。文献“三相串联励磁式无轴承开关磁阻电机发电原理与实现”在双绕组结构基础上提出了相邻三极串联悬浮励磁，一相四极串联发电的悬浮发电的控制策略。但是励磁绕组提供悬浮力的同时，要给相邻三相发电绕组提供励磁能量，多个定子极之间磁路耦合严重，发电电压和悬浮力的数学模型难以建立，悬浮力与发电电压解耦控制效果有待提高。

磁悬浮开关磁阻发电机，发电原理类似于普通开关磁阻电机，磁链随转子的旋转发生变化，电感下降区运动电动势使得部分磁能释放出来变为电能。以12/8极开关磁阻发电机为例，单向导通模式下，同一时刻仅有一相绕组电感位于下降区，转子只有4极可产生制动转矩，机械能转化效率低，输出功率密度有待提高。

实用新型内容

本实用新型提出一种新型磁悬浮发电机，转子集凸极转子和盘形磁轴承于一体，制动转矩与悬浮力之间耦合小，控制算法简单，功率密度高。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种12/6极混合转子结构磁悬浮开关磁阻发电机，包括圆盘，定子凸极，转子凸极，绕组，定子铁心，气隙；电机的转子由圆盘与转子凸极轴向叠加组成，圆盘提供径向力，转子凸极提供制动转矩，转子铁心径向上等间隔分布6个转子凸极，电机的定子包括定子凸极，绕组，定子铁心，所述定子铁心上等间隔分布12个定子凸极，所述转子凸极与定子凸极的极宽相同，每个定子凸极的定子齿上绕有一套绕组，定子上间隔60°两个齿极上的绕组串联作为一相，共6相。

进一步，所述圆盘的轴向厚度与转子凸极的轴向厚度之和为电机的轴向长度，所述圆盘的直径与转子凸极外径相同。

进一步，所述气隙介于电机定子和转子之间。

本实用新型的有益效果：

1)定子极采用集中绕组，转子极无绕组，结构清晰，功能明确。

2)混合转子结构圆盘和转子凸极分别提供悬浮力和制动转矩，结构清晰，控制目标明确。

3)悬浮力不随转子位置角周期变化，径向力波动小，径向负载能力强。

4)所有转子凸极同步产生制动转矩，制动转矩利用效率高，机械能的转化效率高。

5)多相绕组同时励磁，悬浮相发电相相互独立，可连续输出发电电压，相对于传统磁悬浮开关磁阻电机周期分时发电模式具有明显优势。

附图说明

图1是混合转子结构磁悬浮开关磁阻发电机二维结构示意图。

图2是混合转子结构磁悬浮开关磁阻发电机三维结构示意图。

图3是混合转子结构磁悬浮开关磁阻发电机三相悬浮绕组结构示意图。

图4是混合转子结构磁悬浮开关磁阻发电机三相发电绕组结构示意图。

图5是混合转子结构磁悬浮开关磁阻发电机一相电流变化以及自电感分布曲线。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的具体实施方式。

如图1、2所示，本实用新型所述混合转子结构磁悬浮开关磁阻发电机，电机铁心由凸极定子、凸极转子和圆盘转轴混合结构组成；包括圆盘1，定子凸极2，转子凸极3，绕组4，定子铁心5，气隙6。其中转子由圆盘1与转子凸极3轴向叠加组成；圆盘1提供径向力，转子凸极3提供制动负转矩。

本实用新型所述混合转子结构磁悬浮开关磁阻发电机，定子凸极齿数为12，混合结构转子凸极齿数为6，每相绕组由间隔60°的两个绕组4串联组成，每相均独立控制。本实用新型转子无绕组，每个定子极绕有一套绕组4，定子上间隔60°两个齿极上的绕组串联作为一相，混合结构转子凸极3的齿数为6，转子凸极3与定子凸极2极宽相同；圆盘1与转子凸极3轴向叠加且外径与转子凸极3外径相同；转子凸极3与圆盘1轴向长度比例遵循实际悬浮力与制动转矩要求。