CN201378761Y - 恒压输出混合励磁型磁通切换风力发电机 - Google Patents
恒压输出混合励磁型磁通切换风力发电机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201378761Y CN201378761Y CN200920144766U CN200920144766U CN201378761Y CN 201378761 Y CN201378761 Y CN 201378761Y CN 200920144766 U CN200920144766 U CN 200920144766U CN 200920144766 U CN200920144766 U CN 200920144766U CN 201378761 Y CN201378761 Y CN 201378761Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- winding
- rotor
- stator
- coil
- winding coil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 title claims abstract description 42
- 230000004907 flux Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 97
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 18
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000009711 regulatory function Effects 0.000 description 3
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000005619 thermoelectricity Effects 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种恒压输出混合励磁型磁通切换风力发电机，包括定子和转子，定子和转子都为凸极结构，定子由12块U形导磁铁心拼装组成，相邻的U形导磁铁心之间设置有永磁体；转子铁心有10个极，在定子上设置有三相集中绕组和单相集中励磁绕组；直槽转子，既无永磁体也无绕组。在结构上保留了永磁式磁通切换电机紧凑、简单、鲁棒性好、适于高速运行的优势，无需额外增加电机体积就可以实现磁场调节功能，保证了该电机是一种具有混合励磁磁场和较高功率密度、能够实现恒压输出的风力发电机，特别适合于要求体积小出力大的应用场合，能够实现风能的高效转化和利用。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种发电机制造技术，特别是涉及到一种能够实现恒压输出的风力发电机。
背景技术：
随着能源危机的不断加剧，利用风力资源以逐步减小火电发电量以节省能源消耗已成为全世界的共识。目前国内外广泛采用的风力发电机主要分为直驱式和带变速齿轮箱两种结构，其中直驱式正引起越来越多的关注。同时，由于我国是世界上稀土资源最丰富的国家，开发研究和推广应用新型结构的稀土永磁风力发电机，具有重要的理论意义和实用价值。然而，由于永磁发电机气隙磁场无法调节，使其空载电动势直接受转子转速控制，从而导致普通永磁风力发电机的输出电压受风速影响较大，成为限制其应用推广的瓶颈。而目前出现的以转子永磁型电机为原型的混合励磁发电机大部分都将直流励磁绕组放置定子。为了给电励磁磁通提供一条不论是径向还是轴向与永磁磁通并行的路径，所提出的电机结构都非常复杂，不论从制造工艺还是成品化大规模生产而言，都面临巨大的挑战。混合励磁型的电机如果为了实现磁场的调节而从结构复杂度上需要做出重大牺牲，其竞争力将会大打折扣。
实用新型内容：
本实用新型的目的在于提供一种新型结构紧凑、简单、鲁棒性好的恒压输出混合励磁型磁通切换风力发电机。该电机可合理安排电励磁绕组空间，在不额外增加体积的条件下可进一步提高电机的功率密度，同时通过电励磁电流的调节可全方面提高各项性能，包括起动风速、最大输出功率、恒压输出和整个运行区范围内的高效率。
本实用新型是这样实现的：一种恒压输出混合励磁型磁通切换风力发电机包括定子和转子，定子和转子都为凸极结构，定子由12块U形导磁铁心拼装组成，两个相邻的U形导磁铁心之间设置有永磁体，转子铁心有10个极；其特征在于：在定子上设置有三相集中绕组和单相集中励磁绕组；
所述三相集中绕组的A相第一绕组线圈和第三绕组线圈径向相对，第二绕组线圈和第四绕组线圈径向相对，每个绕组线圈套于定子中两个相邻的U形导磁铁心的槽中，且上述四个绕组线圈依次顺序首尾串联连接；
所述三相集中绕组的B相第五绕组线圈和第七绕组线圈径向相对，第六绕组线圈和第八绕组线圈径向相对，每个绕组线圈套于定子中两个相邻的U形导磁铁心的槽中，且上述四个绕组线圈依次顺序首尾串联连接；
所述三相集中绕组的C相第九绕组线圈和第十一绕组线圈径向相对，第十绕组线圈和第十二绕组线圈径向相对，每个绕组线圈套于定子中两个相邻的U形导磁铁心的槽中，且上述四个绕组线圈依次顺序首尾串联连接；
单相集中励磁绕组一共有6个线圈，分别置于相邻两块永磁体下方的槽中，每个槽中分布有一个线圈为单层，励磁绕组线圈数为电枢绕组线圈数的一半，上述6个线圈依次顺序首尾串联连接。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点：
1.采用新型的定子永磁结构，即将永磁体置于定子而取代传统的转子永磁型，转子部分为硅钢片压叠而成的实心铁芯，使得电机转子结构非常坚固，且不再需要为固定转子磁钢而添加复杂的加工工艺；
2.传统的转子永磁型电机组成的风力发电系统，在受到强风的袭击时，转子最易受到机械冲击，导致磁钢损坏，影响整个系统的运行。而采用定子永磁型的结构就可以完全避免这一问题，提高了系统稳定性；
3.增加的一套电励磁绕组在无需增加电机体积的条件下即可安放，电机中的电枢和励磁两套绕组都采用集中绕组，端部较短，与已有的混合励磁电机(包括转子永磁型和定子永磁型)相比结构简单，研制容易；
4.采用混合励磁结构，可以在风速过大或者过小时通过励磁绕组的调节功能控制气隙磁场的强度，从而保证在一个宽广的风速范围内恒压输出，这对发电机后接的蓄电池的使用寿命有重要的影响，起到了“减排”的效果；
5.通过励磁绕组的磁场调节功能，为省去风机的偏航系统提供了可能性，降低了整个系统的体积和制造成本；
6.通过定子上的励磁绕组或者电枢绕组，可以为同样置于定子的永磁磁钢在线充磁，而不需要拆开电机，非常方便。而对于转子永磁型结构的电机，获得同样的充磁磁势，则必须提供较大的充磁电流，且不易实现。
附图说明：
附图为本实用新型所述风力发电机的结构示意图
1.定子 2.永磁体 3.三相集中电枢绕组 4.单相集中励磁绕组 5.转子301.第一集中电枢线圈 302.第二集中电枢线圈 303.第三集中电枢线圈304.第四集中电枢线圈 311.第五集中电枢线圈 312.第六集中电枢线圈313.第七集中电枢线圈 314.第八集中电枢线圈 321.第九集中电枢线圈322.第十集中电枢线圈 323.第十一集中电枢线圈 324.第十二集中电枢线圈401.第一集中励磁线圈 402.第二集中励磁线圈 403.第三集中励磁线圈404.第四集中励磁线圈 405.第五集中励磁线圈 406.第六集中励磁线圈
具体实施方式：
从附图中可以看出，本实用新型所述的恒压输出混合励磁型磁通切换风力发电机包括定子1和转子5，转子5位于定子1的内部(当然亦可以采用外转子的结构，即转子5位于定子1的外部)，定子1和转子5都为凸极结构，定子1由12块U形导磁铁心拼装组成，两个相邻的U形导磁铁心之间设置有永磁体2；转子5铁心有10个极，其特征在于：在定子1上设置有三相集中绕组3和单相集中励磁绕组4；
三相集中绕组3的A相第一绕组线圈301和第三绕组线圈303径向相对，第二绕组线圈302和第四绕组线圈304径向相对，每个绕组线圈套于定子1中两个相邻的U形铁心的槽中，且上述四个绕组线圈依次顺序首尾串联连接；
三相集中绕组3的B相第五绕组线圈311和第七绕组线圈313径向相对，第六绕组线圈312和第八绕组线圈314径向相对，每个绕组线圈套于定子1中两个相邻的U形铁心的槽中，且上述四个绕组线圈依次顺序首尾串联连接；
三相集中绕组3的C相第九绕组线圈321和第十一绕组线圈323径向相对，第十绕组线圈322和第十二绕组线圈324径向相对，每个绕组线圈套于定子1中两个相邻的U形铁心的槽中，且上述四个绕组线圈依次顺序首尾串联连接；
单相集中励磁绕组4一共有6个线圈401、402、403、404、405、406，分别置于相邻两块永磁体下方的槽中，每个槽中分布有一个线圈为单层，励磁绕组线圈数为电枢绕组线圈数的一半，上述6个线圈依次顺序首尾串联连接。
当电机转子在附图所示位置时，转子5分别有一个齿与第一集中电枢线圈301和第二集中电枢线圈302的一个定子齿相对，根据永磁体2的磁化方向，两个线圈中的永磁磁通都从转子齿经过气隙穿进定子齿，且数值最大。此时，若通过第一励磁绕组线圈401和第二励磁绕组线圈402分别施加与永磁磁势方向相同的电励磁磁势，则可以增加匝链到第一集中电枢线圈301和第二集中电枢线圈302中的磁通，从而影响感应出的电势。相反，如果改变电流方向，使产生的电励磁磁通与永磁磁通方向相反，则可以减小第一集中电枢线圈301和第二集中电枢线圈302中的合成磁链，进而减小感应的电势。集中电枢绕组3的B相和C相的线圈的工作原理同上，可以大大提高电机性能和工作效率。
转子5可以是直槽转子，保证了在采用集中绕组和转子不斜槽的条件下，就可获得正弦度非常高的磁链、电动势和电感等静态特性，从而使本实用新型更加适合于用于交流输出的风力发电机。
永磁体2是铁氧体或者钕铁硼永磁磁钢，定子1和转子5都可以采用硅钢冲片压叠制成。
该产品在结构上保留了永磁式磁通切换电机紧凑、简单、鲁棒性好、适于高速运行的优势，无需额外增加电机体积就可以实现磁场调节功能，保证了该电机是一种具有混合励磁磁场和较高功率密度、能够实现恒压输出的风力发电机，特别适合于要求体积小出力大的应用场合，能够实现风能的高效转化和利用。
Claims (3)
1.恒压输出混合励磁型磁通切换风力发电机包括定子(1)和转子(5)，转子(5)位于定子(1)的内部，所述定子(1)和转子(5)都为凸极结构，所述定子(1)由12块U形导磁铁心拼装组成，两个相邻的U形导磁铁心之间设置有永磁体(2)；转子(5)铁心有10个极，其特征在于：在定子(1)上设置有三相集中绕组(3)和单相集中励磁绕组(4)；
所述三相集中绕组(3)的A相第一绕组线圈(301)和第三绕组线圈(303)径向相对，第二绕组线圈(302)和第四绕组线圈(304)径向相对，每个绕组线圈套于所述定子(1)中两个相邻的U形导磁铁心的槽中，且上述四个绕组线圈依次顺序首尾串联连接；
所述三相集中绕组(3)的B相第五绕组线圈(311)和第七绕组线圈(313)径向相对，第六绕组线圈(312)和第八绕组线圈(314)径向相对，每个绕组线圈套于所述定子(1)中两个相邻的U形导磁铁心的槽中，且上述四个绕组线圈依次顺序首尾串联连接；
所述三相集中绕组(3)的C相第九绕组线圈(321)和第十一绕组线圈(323)径向相对，第十绕组线圈(322)和第十二绕组线圈(324)径向相对，每个绕组线圈套于所述定子(1)中两个相邻的U形导磁铁心的槽中，且上述四个绕组线圈依次顺序首尾串联连接；
所述单相集中励磁绕组(4)一共有6个线圈(401、402、403、404、405、406)，分别置于相邻两块永磁体下方的槽中，每个槽中分布有一个线圈为单层，励磁绕组线圈数为电枢绕组线圈数的一半，上述6个线圈依次顺序首尾串联连接。
2.根据权利要求1所述的恒压输出混合励磁型磁通切换风力发电机，其特征在于：所述转子(5)为内转子或外转子结构。
3.根据权利要求1所述的恒压输出混合励磁型磁通切换风力发电机，其特征在于：所述转子(5)为直槽转子，既无永磁体也无绕组。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200920144766U CN201378761Y (zh) | 2009-02-27 | 2009-02-27 | 恒压输出混合励磁型磁通切换风力发电机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200920144766U CN201378761Y (zh) | 2009-02-27 | 2009-02-27 | 恒压输出混合励磁型磁通切换风力发电机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201378761Y true CN201378761Y (zh) | 2010-01-06 |
Family
ID=41518881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200920144766U Expired - Fee Related CN201378761Y (zh) | 2009-02-27 | 2009-02-27 | 恒压输出混合励磁型磁通切换风力发电机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN201378761Y (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102347718A (zh) * | 2011-10-17 | 2012-02-08 | 江苏大学 | 一种磁悬浮开关磁阻发电机 |
| CN104578636A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-04-29 | 东南大学 | 一种双定子轴向磁场磁通切换型混合永磁记忆电机 |
| CN106655548A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-05-10 | 中国石油大学(华东) | 一种定子励磁型高温超导场调制电机 |
| CN108028584A (zh) * | 2015-09-25 | 2018-05-11 | 大金工业株式会社 | 旋转电机 |
| US10992190B2 (en) | 2017-06-27 | 2021-04-27 | Hamilton Sundstrand Corporation | Self-exciting synchronous reluctance generators |
-
2009
- 2009-02-27 CN CN200920144766U patent/CN201378761Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102347718A (zh) * | 2011-10-17 | 2012-02-08 | 江苏大学 | 一种磁悬浮开关磁阻发电机 |
| CN102347718B (zh) * | 2011-10-17 | 2014-04-09 | 江苏大学 | 一种磁悬浮开关磁阻发电机 |
| CN104578636A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-04-29 | 东南大学 | 一种双定子轴向磁场磁通切换型混合永磁记忆电机 |
| CN104578636B (zh) * | 2015-01-20 | 2017-01-25 | 东南大学 | 一种双定子轴向磁场磁通切换型混合永磁记忆电机 |
| CN108028584A (zh) * | 2015-09-25 | 2018-05-11 | 大金工业株式会社 | 旋转电机 |
| CN108028584B (zh) * | 2015-09-25 | 2019-04-12 | 大金工业株式会社 | 旋转电机 |
| CN106655548A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-05-10 | 中国石油大学(华东) | 一种定子励磁型高温超导场调制电机 |
| CN106655548B (zh) * | 2016-11-16 | 2019-02-15 | 中国石油大学(华东) | 一种定子励磁型高温超导场调制电机 |
| US10992190B2 (en) | 2017-06-27 | 2021-04-27 | Hamilton Sundstrand Corporation | Self-exciting synchronous reluctance generators |
| EP3422541B1 (en) * | 2017-06-27 | 2022-11-30 | Hamilton Sundstrand Corporation | Self-exciting synchronous reluctance generators |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101291095B (zh) | 混合式开关磁阻电机 | |
| CN102118072B (zh) | 一种自增速永磁直驱电机 | |
| CN101662172B (zh) | 混合励磁型磁通反向电机 | |
| CN101662193A (zh) | 双转子轴向磁通切换型混合励磁同步发电机 | |
| CN101431284A (zh) | 混合式开关磁阻电机 | |
| CN201188558Y (zh) | 适于高速运行的磁通切换电机 | |
| CN106549547B (zh) | 一种混合磁钢磁通切换记忆电机 | |
| CN103001433A (zh) | 一种定子混合型短磁路磁悬浮开关磁阻发电机 | |
| CN201378761Y (zh) | 恒压输出混合励磁型磁通切换风力发电机 | |
| CN202085046U (zh) | 平滑转矩输出的轴向磁场永磁无刷电机 | |
| CN103178672A (zh) | 一种模块化转子的定子表面贴装式双凸极永磁电机 | |
| CN103248189A (zh) | 一种双极性定子表面贴装式永磁电机 | |
| CN202167937U (zh) | 一种高效飞轮储能装置 | |
| CN112953060A (zh) | 一种径向-轴向复合磁通的外转子永磁同步电机 | |
| CN201536282U (zh) | 一种具有磁场调节能力的磁通反向电机 | |
| CN103490575A (zh) | 多齿混合励磁盘式风力发电机 | |
| CN201956763U (zh) | 一种永磁直驱电机 | |
| CN111313576A (zh) | 一种模块化永磁电机 | |
| CN101488682A (zh) | 恒压输出混合励磁型磁通切换风力发电机 | |
| CN101478207B (zh) | 双馈混合磁极永磁电机 | |
| CN2602538Y (zh) | 一种聚磁式各相磁路解耦永磁电机 | |
| CN203504375U (zh) | 多齿混合励磁盘式风力发电机 | |
| CN107579638A (zh) | 一种双定子聚磁‑磁阻混合转子电机 | |
| CN201563010U (zh) | 一种适合恒功率宽调速运行的定子永磁电机 | |
| CN102868246A (zh) | 大容量低速永磁风力发电机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100106 Termination date: 20150227 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |