[发明专利]一种冗余励磁双速绕组定子永磁发电机

说明书

本发明涉及一种冗余励磁双速绕组定子永磁发电机，包括定子和转子，定子包括环周设置的多个定子铁心及连接于相邻定子铁心之间的永磁体，定子铁心包括设于定子铁心两端的两个永磁齿以及与定子铁心轭部连接的轴向导磁齿，相邻设置的两定子铁心的永磁齿之间设置有低速电枢线圈，轴向导磁齿上设置有高速电枢线圈，转子包括低速转子模块和高速转子模块，低速转子模块的转子齿与永磁齿相适配，高速转子模块的转子齿与轴向导磁齿相适配，本发明采用永磁齿磁路与导磁齿磁路串联结构，实现风力发电中高速与低速工况的功率分配，提高风力发电机运行的灵活性，且高速绕组与低速绕组互为冗余，实现了风力发电机的可靠运行。

技术领域

本发明涉及电机制造技术领域，尤其涉及一种冗余励磁双速绕组定子永磁发电机。

背景技术

随着风力发电系统的不断发展，对风力发电机本体及其控制系统的技术指标也提出了更高的要求，包括：高大功率等级、运行平稳、高可靠性、强容错能力，且故障状态下仍然能够短时发出一定的电功率等。传统磁通切换电机具有高功率密度的优点，且定子与转子均为凸极结构，转子仅由硅钢片构成，结构简单、机械强度高、适合运行于风能丰富但环境条件较恶劣的工作场景。然而，现有传统的磁通切换型永磁发电机多采用三相绕组结构，在设计过程中仅考虑单一工作条件，不适用于风力多变的运行工况。此外，风力发电机运行条件恶劣，环境复杂，当其中某相绕组或者功率变换器发生故障时，剩余正常相很难或者无法维持发电机的正常运行，整个风力发电系统的可靠性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种冗余励磁双速绕组定子永磁发电机，有效改善了不同风速工况运行下发电机功率分配的灵活性，同时提高了发电机运行的可靠性。

本发明是通过以下技术方案予以实现：

一种冗余励磁双速绕组定子永磁发电机，包括定子和转子，所述定子和转子之间具有气隙，其特征在于，所述定子包括环周设置的多个定子铁心及连接于相邻定子铁心之间的永磁体，所述定子铁心包括设于定子铁心两端的两个永磁齿以及与定子铁心轭部连接的轴向导磁齿，所述轴向导磁齿位于两永磁齿的中心位置，相邻设置的两所述定子铁心的永磁齿之间设置有低速电枢线圈，所述轴向导磁齿上设置有高速电枢线圈，所述转子包括相对永磁齿设置的低速转子模块以及相对轴向导磁齿设置的高速转子模块，所述低速转子模块的转子齿与永磁齿相适配，所述高速转子模块的转子齿与轴向导磁齿相适配。

根据上述技术方案，优选地，所述低速转子模块的齿数是高速转子模块的齿数的2倍，所述高速转子模块的转子齿位于低速转子模块的两相邻转子齿之间的中心线位置。

根据上述技术方案，优选地，相邻所述定子铁心之间嵌入永磁体，所述永磁体的充磁方向为切向，各相邻所述永磁体的充磁方向相反。

根据上述技术方案，优选地，所述轴向导磁齿为T型结构。

根据上述技术方案，优选地，所述转子设置在定子铁心内部构成内转子结构，或者设置在定子铁心外部构成外转子结构。

根据上述技术方案，优选地，所述低速转子模块和高速转子模块的齿形为直槽或斜槽结构。

根据上述技术方案，优选地，所述定子铁心、永磁齿、轴向导磁齿、低速转子模块和高速转子模块为硅钢片导磁材料。

根据上述技术方案，优选地，所述永磁体为钕铁硼、钐钴、铁氧体永磁材料。

本发明的有益效果是：

（1）本发明的冗余励磁双速绕组定子永磁发电机既可以做发电运行，又可以做电动运行，具有高功率密度、低损耗的优点。

（2）本发明采用双速绕组结构，即包括高速绕组和低速绕组，针对不同风速条件，可以采用单低速绕组运行、单高速绕组运行和双绕组运行三种工作模式，有效提高了风力发电机运行的灵活性。