CN109495035A - 具有多个发电单元的发电机及其运行控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用外部动能进行发电的发电装置领域，具体涉及一种具有多个发电单元的可调整自身额定功率的发电机，包括：电机外壳、主动力轴；依次串接在主动力轴上的多个发电单元；每个所述发电单元包括一个作为转子的单元磁体部和一个作为定子的单元线圈部；还包括控制系统，控制系统可分别控制各单元线圈部输出电路的导通，控制系统可根据外界负载所需的功率控制输出电路导通的单元线圈部的数量。该发电机可以根据外界负载实际所需的功率大小控制不同数量的发电单元参与发电，从而使得发电机的额定功率可随外界负载所需功率的变化而变化。

Description

具有多个发电单元的发电机及其运行控制方法

技术领域

本发明涉及利用外部动能进行发电的发电装置领域，具体涉及一种具有多个发电单元的可调整自身额定功率的发电机及其运行控制方法。

背景技术

现有的采用燃料动力装置驱动的发电机譬如柴油发电机，均为定值发电机，燃料动力装置通常对发电机输入额定工作力矩和额定功率，发电机输出额定工作电压、额定频率和额定功率。但外界负载所需的功率(指外界负载的额定功率之和)往往随场景需要不断的变化，现有的发电机的额定功率显然是不能根据外界负载的变化而变化，在外界负载所需功率较大时通常会选择较大额定功率的发电机，相反则需要选择较小额定功率的发电机，因此针对不同场景下不同的外界负载所需，现实中需要同时选择多种功率的多台发电机，这无疑增加了用户的资金投入和使用的不便；但如果采用一种大功率的发电机去供应不同场景下、所需功率不同的外部负载的用电，则在外部负载所需功率显著低于发电机的额定功率的情况下又会浪费大量的能量和燃料。

可见，现有发电机尤其是采用燃料动力驱动的发电机，因其额定功率单一，不能根据外界负载实际所需的功率调整其自身的额定功率，因而不能适应和匹配外界负载所需功率的变化，存在使用不便、浪费能源的缺陷。

发明内容

本发明针对上述技术缺陷，提供一种由多个可独立运行的发电单元组成的发电机，该发电机可以根据外界负载实际所需的功率大小控制不同数量的发电单元参与发电，从而使得发电机的额定功率可随外界负载所需功率的变化而变化，一台发电机可当多台发电机使用，可以匹配不同的应用场景。

本发明提供的基础方案为：具有多个发电单元的发电机，包括：

电机外壳、主动力轴；

依次串接在主动力轴上的多个发电单元；每个所述发电单元包括一个单元磁体部和一个单元线圈部；所述单元磁体部分别与所述主动力轴固定连接并可随主动力轴转动构成发电机的转子，所述单元线圈部构成发电机的定子；

控制系统，控制系统可分别控制各单元线圈部输出电路的导通，控制系统可根据外界负载所需的功率控制输出电路导通的单元线圈部的数量，以控制参与发电的发电单元的数量进而控制发电机的额定功率。

本发明的所述主动力轴可以直接或间接的连接外部动力装置，主动力轴贯穿电机的外壳并与外壳两端通过轴承固定；所述控制器为PLC控制器或智能控制器；多个发电单元是指两个或两个以上的可独立运行的发电单元，每个发电单元分别具有各自的额定功率，通常各发电单元的额定功率是相同的，发电机的最大额定功率是各发电单元的额定功率相加之和。

本发明的工作原理是：多个发电单元依次串接在主动力轴上是指多个发电单元依次顺序布置在主动力轴上，使得各发电单元可以同时接受主动力轴传递的外部动力。由于每个发电单元的单元磁体部分别均与主动力轴固定连接，在外部动力驱动下，每个发电单元的磁体部都随着主动力轴同步转动，但每个单元磁体部随主动力轴转动并不意味着每个发电单元都在运行发电，在某一单元线圈部的输出电路断开的情况下，与其对应的单元磁体部的转动只是使得该单元线圈部进行切割磁力线而产生电势，但并不产生电流；当该单元线圈部的输出电路导通外部负载构成回路时这些电势就会在该单元线圈部内产生电流，从而开始参与发电。本发明所述“参与发电”，系指输出的电符合一定的电压、频率标准，可以满足供电、用电需求，也就是通常所说的正常发电。本发明所述的单元线圈部输出电路的导通，是指单元线圈部的输出电路与外界负载导通从而构成一个回路，因此可以产生电流。

本发明控制系统的作用就在于根据接收到的外界负载所需功率或电流的信号控制导通不同数量的单元线圈部的输出电路，从而控制参与发电的发电单元的数量进而控制发电机的额定功率，以使得发电机的额定功率和电流实时调整以适配外界负载所需功率和电流的大小变化。

当然，也可以通过控制系统控制单元磁体部的转动来控制不同数量的发电单元参与发电，此时，需要为每个单元磁体部配置一个电磁离合器，电磁离合器的一部分固定在主动力轴上，另一部分固定在单元磁体部上，控制系统通过控制电磁离合器的吸合与分离，从而控制单元磁体部是否与主动力轴结合并随其转动，并以此控制参与发电的发电单元数量和发电机的额定功率，但这种通过控制单元磁体部与主动力轴结合的方式以控制发电单元参与发电的方案，会产生严重的问题：电磁离合器需要外部供电因此需要消耗额外的电量；电磁离合器吸合时容易打滑或接触不良；电磁离合器在结合时发热，磨损很大易产生粉末；需要配套的电刷、电环等复杂的元器件，装配复杂，运行故障率很高；成本相比本发明增加近五分之一。

因此采用控制电磁离合器的吸合以控制单元磁体部与主动力轴的结合从而控制发电单元参与发电的方案并不具有现实的应用价值，本发明采用控制系统控制单元线圈部输出电路的导通以控制参与发电的发电单元的数量的方案可以有效避免前述采用电磁离合器所产生的所有严重的问题，本发明只需考虑如何控制单元线圈部输出电路导通或断开即可，无需考虑电磁离合器的一系列复杂的电路安装、结合分离等问题，操作极为简单，尤其可贵的是极大降低了发电机在运行中的故障率，提高了运行效率和能量转化率。

如果忽略各种损耗，所述的外界负载所需的功率等于外界负载的额定功率之和，譬如外界负载是三个电动机，则外界负载所需的功率就是三个电动机的额定功率之和；所述发电机的额定功率是指参与发电的各发电单元的额定功率之和，譬如一个发电机有四个发电单元，每个发电单元额定功率为5KW，当控制两个发电单元参与发电时，发电机的额定功率为10KW。

进一步，为了更好的控制单元线圈部的输出电路，所述控制系统包括多个通断开关模块，每个所述单元线圈部的输出电路串联有一个所述通断开关模块。通断开关模块最好是电磁开关。

在手动操控时，也可通过控制通断开关模块的导通和断开以方便的控制单元线圈部输出电路的导通或断开，从而控制参与发电的发电单元的数量。

进一步，所述控制系统包括控制器、信号采集传输模块，信号采集传输模块用以采集外界负载的信号并将信号传输给控制器，控制器根据接收到的信号控制单元线圈部输出电路的导通。

此处外界负载的信号可以是功率信号或电流信号等，在本发明的技术方案中，虽然控制系统控制输出电路导通的依据是外界负载所需的功率，但控制系统可以感知的信号不仅限于外界负载所需的一定功率值信号，因为外界负载所需的一定的功率值可以对应有一定的电流值或其他电力相关信号，因此，用于感知外界负载所需功率的信号采集传输模块既可以是一个功率传感器，也可以是一个电流传感器或其他用于感知相关电力信号的传感器。可实现自动化控制。

进一步，还包括用以控制外部动力装置输出功率的控制系统。这样的控制系统可以在外界负载所需功率的大小变化时控制外部动力装置的输出功率也随之发生相适配的变化。譬如柴油发电机，设置一个控制其输出功率的控制系统，该系统首先是可以控制柴油机的油门大小变化，其次可以控制安装在柴油机输出端的一个变速箱，该变速箱可以使得在柴油机在低油门低转速情况下调整其输出转速达到符合标准的转速值，因此该系统可以使得柴油机的输出功率适配外界负载所需功率的变化，从而达到在小功率负载情况下节约能源的效果。可以更加准确的匹配外界负载所需的功率的大小。

为进一步实现控制的自动化，所述控制器还可与外部动力装置相连，并可根据接收到的信号控制外部动力装置的输出功率。在自动化控制中，同样也需要譬如控制油门的系统和变速箱等机构。

作为一种具体结构，所述单元磁体部包括若干相对设置的左磁体、右磁体，左磁体与右磁体之间留有间隙，所述单元线圈部位于所述间隙内。所述单元磁体部包括一组相对设置的左磁盘、右磁盘，所述左磁体按照N极、S极交错布置在左磁盘上，所述右磁体按照S极、N极交错布置右磁盘上；且相对设置的左磁体与右磁体磁极相反。这种结构可以确保磁场的强度，又可以最大限度的增加单元线圈部内磁通量的变化，从而提高发电机的发电效率和能量转化率。

相邻的两个所述单元磁体部共用一个磁盘，该磁盘同时兼做一个单元磁体部的左磁盘和相邻的另一个单元磁体部的右磁盘，左磁体、右磁体分别布置在该磁盘的两个面上。这种优化可以使得发电机的结构更加紧凑，并可以在相邻的两个单元磁体部之间节约一个磁盘，从而可以节约成本。

本发明具有多个发电单元的发电机相比现有技术的有益效果是：该发电机可以根据外界负载实际所需的功率大小控制不同数量的发电单元参与发电，从而使得发电机的额定功率可随外界负载所需功率的变化而变化，当外界负载所需的功率较大时较多的发电单元参与发电，则发电机的额定功率增大，当负载所需的功率较小时较少的发电单元参与发电，则发电机的额定功率减小，如此，一台发电机可以根据应用场景的不同变换成具有不同额定功率的多台发电机使用，使用相当的方便，因而本发明具有多个发电单元的发电机可以说是一种可换挡的、多档位的发电机。另外，发电机可以根据外界负载所需功率调整其自身的额定功率大小，从而可以极大节约燃料能源。本发明还巧妙的采用控制单元线圈部输出电路导通的方式以控制参与发电的发电单元数量，相比通过控制电磁离合器的吸合以控制各发电单元参与发电的技术方案，本发明不需要消耗额外的电量以供应电磁离合器工作；不存在电磁离合器吸合时容易打滑或接触不良的缺陷；不存在电磁离合器在结合时发热，磨损很大易产生粉末的缺陷；也不需要配套的电刷、电环等复杂的元器件；生产装配更简单，尤其重要的是极大的降低了发电机的运行故障率，极大提高了发电机的稳定性，且成本可以降低至少五分之一；另外，本发明始终保持单元磁体部随主动力轴同步转动，而仅仅通过控制器控制各单元线圈部的输出电路的导通来控制调整发电机的额定功率，操作非常简单、也非常有效。

本发明尤其可以适用于船舶的供电装置，在舰船耗电较大时可以控制较多的发电单元参与发电以满足需要，在舰船耗电较小时可以控制较少的发电单元参与发电以节约随舰船携带的有限的燃油。

本发明还提供了非常适于控制具有多个可独立运行的发电单元的发电机的几种运行控制方法，该运行控制方法使得该发电机可以根据外界负载实际所需的功率大小控制不同数量的发电单元参与发电，从而使得发电机的额定功率可随外界负载所需功率的变化而变化。

一种具有多个发电单元的发电机的运行控制方法，所述发电机为前面所述的具有多个发电单元的发电机，其特征在于包括如下步骤：

根据外界负载所需功率的大小确定需要参与发电的发电单元的数量；通过控制系统控制导通所述数量的单元线圈部的输出电路，输出电路被导通的单元线圈部与外界负载构成回路；外部动力装置驱动发电机主动力轴转动并带动发电单元的单元磁体部转动从而产生电流。

该方法可以适用于手动操作控制参与发电的发电单元的数量，手动控制发电机的额定功率，在启动发电机运行之前预估好外界负载大致所需的功率，然后选择不同数量的发电单元参与发电，相当于在启动之前手动切换好发电机的额定功率。这种手动切换发电机额定功率的运行控制方法通常适用于外界负载所需功率变化不频繁的场景。

作为另一种选择，

一种具有多个发电单元的发电机的运行控制方法，所述发电机包括主动力轴、多个发电单元、控制系统，每个发电单元均包括一个单元磁体部和一个单元线圈部，其特征在于包括如下步骤：

外部动力装置驱动发电机主动力轴转动并带动发电单元的单元磁体部转动发电；当外界负载需要的功率减小到一定值，通过控制系统控制断开一个单元线圈部的输出电路，则该单元线圈部与外界负载构成的回路断开，该单元线圈部仅产生电势而不能形成电流，从而卸载一个已参与发电的发电单元。

进一步，当外界负载需要的功率增大到一定值，通过控制系统控制导通一个单元线圈部的输出电路，该单元线圈部与外界负载导通构成一个回路，该单元线圈部产生的电势在回路内形成电流，从而加载一个发电单元参与发电。

所述的控制系统可以包括控制器及与控制器信号连接的信号采集传输模块，信号采集传输模块可以是电流传感器或功率传感器，所采集的信号可以是外界负载的功率信号或电流信号。该方法可以实现自动化操控，当然，也可以不需要信号采集传输模块采用手动操控控制系统(主要包括通断开关模块)。

以下是一种全自动化控制的运行控制方法。

一种具有多个发电单元的发电机的运行控制方法，所述发电机包括主动力轴、多个发电单元、控制系统，控制系统包括控制器及与控制器信号连接的信号采集传输模块，每个发电单元均包括一个单元磁体部和一个单元线圈部，其特征在于包括如下步骤：

A、在控制器内预先输入控制参数；

B、外部动力装置驱动发电机主动力轴转动并带动发电单元的单元磁体部转动发电，所述信号采集传输模块采集外界负载所需功率或电流的信号并将信号传输给控制器；

C、当控制器接收到的信号满足一个卸载条件时，控制器控制断开一个单元线圈部的输出电路，则该单元线圈部与外界负载构成的回路断开，该单元线圈部仅产生电势而不能形成电流，从而卸载一个已参与发电的发电单元。

进一步的，在步骤C中，当控制器接收到的信号满足一个导通条件时，控制器控制导通一个单元线圈部的输出电路，一个单元线圈部与外界负载导通构成一个回路，该单元线圈部产生的电势在回路内形成电流，从而加载一个发电单元参与发电；

作为优选，在上述各种运行控制方法中，所述控制系统还包括多个通断开关模块，每个所述单元线圈部的输出电路串联有一个所述通断开关模块。在采用控制器控制时，控制器分别与所述通断开关模块相连，这样便于对单元线圈部输出电路的导通。

作为优选，在上述各种运行控制方法中，所述发电机还包括用以控制外部动力装置输出功率的控制系统，用以控制外部动力装置随外界负载所需的功率变化而变化，进而节约燃料和能源。

附图说明

图1为本发明发电机实施例的立体结构示意图；

图2为本发明发电机实施例中单元磁体部的磁盘、磁体(左磁盘、右磁盘、左磁体、右磁体)结构示意图；

图3为本发明发电机实施例的剖视图；

图4为本发明发电机实施例的立体分解图；

图5为本发明运行控制方法第一个实施例的逻辑关系图(手动控制)；

图6为本发明控制方法第二个实施例的逻辑关系图(自动控制)。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：电机外壳1、主动力轴2、发电单元3、单元磁体部31、单元线圈部32、左磁盘311、右磁盘312、螺钉33、散热鳍片11、控制器4、信号采集传输模块5。

实施例1，为本发明的发电机，基本如附图1～4所示：

具有多个发电单元3的发电机，包括：电机外壳1、主动力轴2、依次串接在主动力轴2上的四个发电单元3以及控制系统，电机外壳1包括通过螺栓相固定的上壳体、下壳体及前端盖、后端盖，主动力轴2、发电单元3均安装在电机外壳1内，电机外壳1上还设置有便于散热的散热鳍片11。每个所述发电单元3均包括一个单元磁体部31和一个单元线圈部32，具体的，每个单元磁体部31包括一组相对设置的左磁盘311、右磁盘312，若干左磁体按照N极、S极交错布置在左磁盘311上，若干右磁体按照S极、N极交错布置右磁盘312上，且相对设置的左磁体与右磁体磁极相反，左磁体与右磁体之间留有间隙，左磁盘311与右磁盘312之间相应也留有间隙，各单元磁体部31的左磁盘311、右磁盘312分别与所述主动力轴2通过键槽固定连接并可随主动力轴2转动构成发电机的转子。单元线圈部32通过螺钉33固定在电机外壳1上，单元线圈部32构成发电机的定子，单元线圈部32内部由多个小线圈包按顺序排列组成，整体构成与所述左磁盘311、右磁盘312形状匹配的线圈盘，小线圈包由漆包铜线绕制而成，小线圈包的数量可以根据需求和发电机的功率决定。

所述单元线圈部32位于所述左磁体(左磁盘311)与右磁体(右磁盘312)之间的间隙内，因此一个单元线圈部32被夹在两个磁盘(311、312)中间，当然，磁盘(311、312)与单元线圈部32之间具有一定的间距以使得磁盘可以正常转动而不至于摩擦单元线圈部32。所述左磁盘311、右磁盘312的端面与所述单元线圈部32的端面实质平行且与主动力轴2的轴线实质垂直；左磁盘311、右磁盘312的外周壁与所述电机外壳1的内壁之间具有一定的空隙，以使得磁盘在转动时不会摩擦电机外壳1。在单元磁体部31随主动力轴2转动时单元线圈部32可以切割左磁体和右磁体之间的磁力线。

在本实施例中，相邻的两个所述单元磁体部31共用一个磁盘，该磁盘同时兼做一个单元磁体部31的左磁盘311和相邻的另一个单元磁体部31的右磁盘312，若干左磁体、右磁体分别布置在该磁盘的两个面上。这种优化可以使得发电机的结构更加紧凑，并可以在相邻的两个单元磁体部31之间节约一个磁盘，从而可以节约成本。

每个发电单元3分别具有各自的额定功率，本实施例中各发电单元3的额定功率是相同的，发电机的额定总功率是各发电单元3的额定功率相加之和。多个发电单元3依次串接在主动力轴2上使得各发电单元3可以同时接受主动力轴2传递的外部动力。

发电机还包括电源开关、显示器以及电源指示灯，显示器与控制器信号连接，显示器有操作界面便于设定控制器内的控制参数，电源指示灯与控制器电连接。

控制系统，控制系统可分别控制各单元线圈部32输出电路的导通，控制系统可根据外界负载所需的功率控制输出电路导通的单元线圈部32的数量，以控制参与发电的发电单元3的数量进而控制发电机的额定功率。本实施例中控制系统包括多个通断开关模块，每个所述单元线圈部32的输出电路串联有一个所述通断开关模块。外界负载所需的功率信息，可以是通过手动输入的，或者是外界负载主动反馈的(带有功率模块的用电器)，也可以是人工初步预判。本实施例主要适用于手动操控控制系统(此时控制系统主要就是通断开关模块)以控制参与发电的发电单元的数量。

本实施例还包括用以控制外部动力装置输出功率的控制系统，譬如对于柴油机，设置一个控制其输出功率的控制系统，该系统首先是可以控制柴油机的油门大小变化，其次可以控制安装在柴油机输出端的一个变速箱，该变速箱可以使得在柴油机在低油门低转速情况下调整其输出转速达到符合标准的转速值，因此该系统可以使得柴油机的输出功率适配外界负载所需功率的变化，从而达到在小功率负载情况下节约能源的效果。

实施例2

本实施例采用自动化控制，与实施例1相比，不同之处仅在于，所述控制系统包括控制器4、信号采集传输模块5，信号采集传输模块5用以采集外界负载的信号并将信号传输给控制器4，控制器4根据接收到的信号控制单元线圈部32输出电路的导通；控制器4还可与外部动力装置信号连接，并可根据接收到的信号控制外部动力装置的输出功率。信号采集传输模块5包括一个电流传感器或功率传感器或电压传感器。本实施例中选用的是功率传感器。外界负载的信号可以是功率信号或电流信号等，在本实施例中，虽然控制系统控制输出电路导通的依据是外界负载所需的功率，但控制系统可以感知的信号不仅限于外界负载所需的一定功率值信号，因为外界负载所需的一定的功率值可以对应有一定的电流值或其他电力相关信号，因此，用于感知外界负载所需功率的信号采集传输模块5既可以是一个功率传感器，在其他实施例中也可以是一个电流传感器或其他用于感知相关电力信号的传感器。

本实施例具体操控时，控制器根据接收到的信号采集传输模块传输的信号既控制各发电单元输出电路的导通进而控制参与发电的发电单元的数量，又同时依据相同的信号通过控制器控制外部动力装置输出的功率，实现通过控制器双向调节即控制器既控制调整发电单元又控制调整外部动力装置，以使得外部动力装置输出的功率及发电机调整后的额定功率均匹配外界负载所需功率，可极大节约能源，尤其适用于自动化控制调整发电机的额定功率。为了控制调整外部动力装置譬如柴油发动机的输出功率，需要如上所述的与外部动力装置匹配的控制系统，该系统首先是可以控制柴油机的油门大小变化，其次可以控制安装在柴油机输出端的一个变速箱，该变速箱可以使得在柴油机在低油门低转速情况下调整其输出转速达到符合标准的转速值，因此该系统可以使得柴油机的输出功率适配外界负载所需功率的变化，从而达到在小功率负载情况下节约能源的效果。

实施例3是上述发电机的运行控制方法

具有多个发电单元3的发电机的运行控制方法，所述发电机为前述的具有多个发电单元的发电机，其特征在于包括如下步骤：

根据外界负载所需功率的大小确定需要参与发电的发电单元3的数量；通过控制系统控制导通所述数量的单元线圈部32的输出电路，输出电路被导通的单元线圈部32与外界负载构成回路；外部动力装置驱动发电机主动力轴2转动并带动发电单元的单元磁体部31转动从而产生电流。控制系统包括多个通断开关模块，每个所述单元线圈部32的输出电路串联有一个所述通断开关模块。此运行控制方法尤其适合于手动控制参与发电的发电单元3的数量，在手动操控时，控制系统主要就是通断开关模块。

为了更容易理解本实施例，参见图5，该逻辑关系图给出了通过手动操作控制四个发电单元(分别编号为A、B、C、D)参与发电，首先人工预判外界负载所需的功率，进而确定需要参与发电的发电单元的数量，譬如每个发电单元的额定功率为5KW，如果初判外界负载所需功率大约为15KW，则手动导通与发电单元A、B、C相连的各通断开关模块，发电单元A、B、C的各输出电路导通，然后输入外部动力(譬如柴油机)，发电单元A、B、C同时开始工作并对外输出15KW的功率；反之，在发电机的运行过程中，如果外界负载所需功率减小到9KW，则手动断开与发电单元C相连的通断开关模块，从而发电单元C的输出电路断开，则发电单元C不发电，仅发电单元A、B参与发电，发电机对外输出的功率为10KW，依次类推。

实施例4

一种具有多个发电单元3的发电机的运行控制方法，发电机包括主动力轴2、多个发电单元3、控制系统，每个发电单元3均包括一个单元磁体部31和一个单元线圈部32，其特征在于包括如下步骤：

外部动力装置驱动发电机主动力轴2转动并带动发电单元3的单元磁体部31转动发电；当外界负载需要的功率减小到一定值，通过控制系统控制断开一个单元线圈部32的输出电路，则该单元线圈部32与外界负载构成的回路断开，该单元线圈部32仅产生电势而不能形成电流，从而卸载一个已参与发电的发电单元3。当外界负载需要的功率增大到一定值，通过控制系统控制导通一个单元线圈部32的输出电路，该单元线圈部32与外界负载导通构成一个回路，该单元线圈部32产生的电势在回路内形成电流，从而加载一个发电单元参与发电。所述控制系统还包括多个通断开关模块，每个所述单元线圈部32的输出电路串联有一个所述通断开关模块。该运行控制方法既可以适用于手动控制，也可适用于自动控制，如采用控制器控制，则控制器分别与所述通断开关模块相连。

实施例5

一种具有多个发电单元3的发电机的运行控制方法，发电机包括主动力轴2、多个发电单元3、控制系统，控制系统包括控制器4及与控制器信号连接的信号采集传输模块5，每个发电单元均包括一个单元磁体部31和一个单元线圈部32，其特征在于包括如下步骤：

A、在控制器内预先输入控制参数；

B、外部动力装置驱动发电机主动力轴2转动并带动发电单元3的单元磁体部31转动发电，所述信号采集传输模块5采集外界负载所需功率或电流的信号并将信号传输给控制器4；

C、当控制器4接收到的信号满足一个卸载条件时，控制器4控制断开一个单元线圈部32的输出电路，则该单元线圈部32与外界负载构成的回路断开，该单元线圈部32仅产生电势而不能形成电流，从而卸载一个已参与发电的发电单元；

其中，在步骤C中，当控制器4接收到的信号满足一个导通条件时，控制器4控制导通一个单元线圈部32的输出电路，一个单元线圈部32与外界负载导通构成一个回路，该单元线圈部32产生的电势在回路内形成电流，从而加载一个发电单元3参与发电。所述控制系统还包括多个通断开关模块，每个所述单元线圈部32的输出电路串联有一个所述通断开关模块5，控制器4分别与所述通断开关模块相连。所述发电机还包括用以控制外部动力装置输出功率的控制系统。

本实施例的运行控制方法也可以参见附图6的运行控制逻辑关系图，该逻辑关系图给出了通过控制器自动控制四个发电单元(分别编号为A、B、C、D)参与发电，每个发电单元的额定功率为5KW，在控制器内预先输入的控制参数为功率的参数。当功率传感器反馈给控制器的外界负载所需功率的信息为10KW时，则控制器自动导通与发电单元A、B相连的通断开关模块，则该两个发电单元的单元线圈部的输出电路导通，发电单元A、B在外部动力的驱动下同时参与发电，发电机输出的功率为10KW；当功率传感器反馈给控制器的外界负载所需功率信息为20KW时，则控制器再导通与发电单元C、D相连的通断开关模块，则该两个发电单元的单元线圈部的输出电路也被导通，从而发电单元A、B、C、D在外部动力驱动下均参与发电，发电机输出功率为20KW，从而满足外界负载所需；反之，在四个发电单元均参与发电的情况下，如果功率传感器反馈的外界负载所需功率信息为14KW，则控制器控制断开与发电单元D相连的通断开关模块，则发电单元D的输出电路断开，从而发电单元D不再发电，而发电单元A、B、C仍在运行工作，从而发电机输出15KW的功率以匹配外界负载需要。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (16)

1.具有多个发电单元的发电机，其特征在于，包括：

电机外壳、主动力轴；

依次串接在主动力轴上的多个发电单元；每个所述发电单元包括一个单元磁体部和一个单元线圈部；所述单元磁体部分别与所述主动力轴固定连接并可随主动力轴转动构成发电机的转子，所述单元线圈部构成发电机的定子；

控制系统，控制系统可分别控制各单元线圈部输出电路的导通，控制系统可根据外界负载所需的功率控制输出电路导通的单元线圈部的数量，以控制参与发电的发电单元的数量进而控制发电机的额定功率。

2.根据权利要求1所述的具有多个发电单元的发电机，其特征在于：所述控制系统包括多个通断开关模块，每个所述单元线圈部的输出电路串联有一个所述通断开关模块。

3.根据权利要求1所述的具有多个发电单元的发电机，其特征在于：所述控制系统包括控制器、信号采集传输模块，信号采集传输模块用以采集外界负载的信号并将信号传输给控制器，控制器根据接收到的信号控制单元线圈部输出电路的导通。

4.根据权利要求1所述的具有多个发电单元的发电机，其特征在于：还包括用以控制外部动力装置输出功率的控制系统。

5.根据权利要求3所述的具有多个发电单元的发电机，其特征在于：所述控制器还可与外部动力装置相连，并可根据接收到的信号控制外部动力装置的输出功率。

6.根据权利要求3所述的具有多个发电单元的发电机，其特征在于：所述信号采集传输模块包括一个电流传感器或功率传感器或电压传感器。

7.根据权利要求1—6任一所述的具有多个发电单元的发电机，其特征在于：所述单元磁体部包括若干相对设置的左磁体、右磁体，左磁体与右磁体之间留有间隙，所述单元线圈部位于所述间隙内。

8.根据权利要求7所述的具有多个发电单元的发电机，其特征在于：所述单元磁体部包括一组相对设置的左磁盘、右磁盘，所述左磁体按照N极、S极交错布置在左磁盘上，所述右磁体按照S极、N极交错布置右磁盘上；且相对设置的左磁体与右磁体磁极相反。

9.根据权利要求8所述的具有多个发电单元的发电机，其特征在于：相邻的两个所述单元磁体部共用一个磁盘，该磁盘同时兼做一个单元磁体部的左磁盘和相邻的另一个单元磁体部的右磁盘，左磁体、右磁体分别布置在该磁盘的两个面上。

10.一种具有多个发电单元的发电机的运行控制方法，所述发电机为权利要求1所述的具有多个发电单元的发电机，其特征在于，包括如下步骤：

根据外界负载所需功率的大小确定需要参与发电的发电单元的数量；通过控制系统控制导通所述数量的单元线圈部的输出电路，输出电路被导通的单元线圈部与外界负载构成回路；外部动力装置驱动发电机主动力轴转动并带动发电单元的单元磁体部转动从而产生电流。

11.一种具有多个发电单元的发电机的运行控制方法，所述发电机包括主动力轴、多个发电单元、控制系统，每个发电单元均包括一个单元磁体部和一个单元线圈部，其特征在于，包括如下步骤：

外部动力装置驱动发电机主动力轴转动并带动发电单元的单元磁体部转动发电；当外界负载需要的功率减小到一定值，通过控制系统控制断开一个单元线圈部的输出电路，则该单元线圈部与外界负载构成的回路断开，该单元线圈部仅产生电势而不能形成电流，从而卸载一个已参与发电的发电单元。

12.根据权利要求11所述的具有多个发电单元的发电机的运行控制方法，其特征在于：当外界负载需要的功率增大到一定值，通过控制系统控制导通一个单元线圈部的输出电路，该单元线圈部与外界负载导通构成一个回路，该单元线圈部产生的电势在回路内形成电流，从而加载一个发电单元参与发电。

13.一种具有多个发电单元的发电机的运行控制方法，所述发电机包括主动力轴、多个发电单元、控制系统，控制系统包括控制器及与控制器信号连接的信号采集传输模块，每个发电单元均包括一个单元磁体部和一个单元线圈部，其特征在于，包括如下步骤：

A、在控制器内预先输入控制参数；

B、外部动力装置驱动发电机主动力轴转动并带动发电单元的单元磁体部转动发电，所述信号采集传输模块采集外界负载所需功率或电流的信号并将信号传输给控制器；

C、当控制器接收到的信号满足一个卸载条件时，控制器控制断开一个单元线圈部的输出电路，则该单元线圈部与外界负载构成的回路断开，该单元线圈部仅产生电势而不能形成电流，从而卸载一个已参与发电的发电单元。

14.根据权利要求13所述的具有多个发电单元的发电机的运行控制方法，其特征在于，在步骤C中，当控制器接收到的信号满足一个导通条件时，控制器控制导通一个单元线圈部的输出电路，一个单元线圈部与外界负载导通构成一个回路，该单元线圈部产生的电势在回路内形成电流，从而加载一个发电单元参与发电。

15.根据权利要求10或11或13所述的具有多个发电单元的发电机的运行控制方法，其特征在于，所述控制系统还包括多个通断开关模块，每个所述单元线圈部的输出电路串联有一个所述通断开关模块。

16.根据权利要求10或11或13所述的具有多个发电单元的发电机的运行控制方法，其特征在于，所述发电机还包括用以控制外部动力装置输出功率的控制系统。