CN110460218A - 定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统 - Google Patents

定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110460218A
CN110460218A CN201910894407.6A CN201910894407A CN110460218A CN 110460218 A CN110460218 A CN 110460218A CN 201910894407 A CN201910894407 A CN 201910894407A CN 110460218 A CN110460218 A CN 110460218A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic circuit
stator
winding
generator
alternating current
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.)
Granted
Application number
CN201910894407.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110460218B (zh
Inventor
寇宝泉
张浩泉
张庆杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201910894407.6A priority Critical patent/CN110460218B/zh
Publication of CN110460218A publication Critical patent/CN110460218A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110460218B publication Critical patent/CN110460218B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16—Stator cores with slots for windings
    • H02K1/165—Shape, form or location of the slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/22—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos
    • H02K21/222—Flywheel magnetos
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • H02K3/16—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots for auxiliary purposes, e.g. damping or commutating
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/02—Additional mass for increasing inertia, e.g. flywheels
    • H02K7/025—Additional mass for increasing inertia, e.g. flywheels for power storage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H02P9/32—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using magnetic devices with controllable degree of saturation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/40—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of reluctance of magnetic circuit of generator
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统，属于电机和电力电子技术领域，为了解决现有的脉冲发电机组功率密度低、能量密度低、体积重量大的问题。本发明的输入逆变器的输出端与输入电动机的引出线相连；磁路控制交流绕组的引出线与磁路控制直流电源的输出端相连；交流发电机的电枢绕组输出端与输出整流器的交流输入端相连，交流发电机的电枢绕组输出端并接励磁电流调节单元；输入电动机的转子、交流发电机的转子与惯性飞轮同轴连接。有益效果为控制简单、效率高、电压调整率小、过载能力强和可靠性高等特点，可用作大容量脉冲电源，在核聚变试验技术、等离子体和电磁发射技术等领域具有良好的应用前景。

Description

定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统
技术领域
本发明涉及一种内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机系统，属于电机和电力电子技术领域。
背景技术
飞轮脉冲发电机是利用轴系的大惯量存储能量、同轴电动以及发电机实现机电能量转换的一种飞轮储能装置；目前投入应用或正在开发的飞轮储能装置有两种类型：第一种是储能与释能功率等级相当，可用一台电机交替实现电动和发电功能，中小容量的磁悬浮飞轮储能系统为这一类型，具有结构紧凑、效率高等特点，一般用作飞轮电池；第二种是储能功率比释能功率小一个数量级以上，由两台电机分别实现电动和发电功能，大容量交流脉冲发电机组为这一类型，以小功率、长时间存储能量，大功率、短时间释放能量，一般用作大容量脉冲电源，可应用于受控核聚变试验、核爆炸模拟、强流粒子束加速器、高功率脉冲激光器、高功率微波、等离子体和电磁发射技术等领域。
常用飞轮脉冲发电机系统的结构如图1所示；系统的基本工作原理为：当系统充电时，由外部电网给系统提供能量，经由电力电子器件构成的功率变换器控制并驱动电机，带动飞轮高速旋转，达到并保持在恒定高速运行，以动能的方式储存所需能量，完成从电能到机械能的转换和能量存储；当脉冲负载需要供电时，将高速旋转运行的飞轮当成原动机带动电机发电运行，经过电力电子变换器输出适合脉冲负载的电压与电流，完成能量转换过程。
现有的脉冲发电机组通常采用“电动机—飞轮—发电机”的结构形式；驱动电动机通常采用三相感应电动机，而脉冲发动机通常采用多相隐极同步发电机，电动机与发电机同轴旋转，惯性飞轮安装在发电机转轴上；飞轮和发电机采用刚性联轴器联接，电动机和飞轮采用柔性联接，机组有多个轴承来支撑转子。
但是，该飞轮脉冲发电机组存在如下缺点：整个机组的轴系长、转速低，系统的功率密度低、能量密度低、体积重量大；脉冲发电机的转子上有励磁绕组，采用多级旋转整流器励磁，系统的可靠性低、成本高，不适合用于移动平台中。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的脉冲发电机组功率密度低、能量密度低、体积重量大的问题，提出了定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统。
本发明所述的第一种定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统包括输入逆变器、输入电动机、交流发电机、输出整流器、磁路控制直流电源、励磁电流调节单元和惯性飞轮；
所述交流发电机包括定子和转子，定子和转子之间为气隙；定子包括定子铁心、多相电枢绕组和磁路控制直流绕组；定子铁心为圆筒形，在定子铁心的内表面和外表面沿轴向开槽，所开各槽沿圆周方向均布，定子铁心非气隙侧所开槽为闭口槽或半闭口槽，若为半闭口槽，槽口嵌放由高磁导率材料构成的导磁条；在定子铁心的气隙侧槽中嵌放多相电枢绕组；在定子铁心的非气隙侧每个齿上，都绕有一个磁路控制线圈，相邻齿上线圈的绕向相反，所有齿上的磁路控制线圈依次串联形成磁路控制直流绕组；
输入逆变器的输出端与输入电动机的引出线相连；磁路控制直流绕组的引出线与磁路控制直流电源的输出端相连；交流发电机的电枢绕组输出端与输出整流器的交流输入端相连，交流发电机的电枢绕组输出端并接励磁电流调节单元；
输入电动机的转子、交流发电机的转子与惯性飞轮同轴连接。
本发明所述的第二种定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统包括输入逆变器、输入电动机、交流发电机、输出整流器、磁路控制直流电源、励磁电流调节单元和惯性飞轮；
交流发电机包括定子和转子，定子和转子之间为气隙；定子包括定子铁心、多相电枢绕组和磁路控制直流绕组；定子铁心为圆筒形，在定子铁心的内表面和外表面沿轴向开数量相同的槽，所开各槽沿圆周方向均布，定子铁心非气隙侧所开槽为闭口槽或半闭口槽，若为半闭口槽，槽口嵌放由高磁导率材料构成的导磁条；在定子铁心的气隙侧槽中嵌放多相电枢绕组；在定子铁心外侧槽和内侧槽之间的轭部绕有磁路控制线圈，即每个磁路控制线圈的一个边在外侧槽中，另一个边在内侧槽中，所有磁路控制线圈的绕向相同，各磁路控制线圈依次串联形成磁路控制直流绕组；
输入逆变器的输出端与输入电动机的引出线相连；磁路控制直流绕组的引出线与磁路控制直流电源的输出端相连；交流发电机的电枢绕组输出端与输出整流器的交流输入端相连，交流发电机的电枢绕组输出端并接励磁电流调节单元；
输入电动机的转子、交流发电机的转子与惯性飞轮同轴连接。
本发明所述的第三种定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统包括输入逆变器、输入电动机、交流发电机、输出整流器、磁路控制直流电源、励磁电流调节单元和惯性飞轮；
所述交流发电机包括定子和转子，定子和转子之间为气隙；定子包括定子铁心、多相电枢绕组和磁路控制交流绕组；定子铁心为圆筒形，在定子铁心的内表面和外表面沿轴向开数量相同的槽，所开各槽沿圆周方向均布，定子铁心非气隙侧所开槽为闭口槽或半闭口槽，若为半闭口槽，槽口嵌放由高磁导率材料构成的导磁条；在定子铁心的气隙侧槽中嵌放多相电枢绕组；在定子铁心外侧槽和内侧槽之间的轭部绕有磁路控制交流线圈，即每个磁路控制交流线圈的一个边在外侧槽中，另一个边在内侧槽中，所有磁路控制线圈联结成多相对称磁路控制交流绕组；
输入逆变器的输出端与输入电动机的引出线相连；磁路控制交流绕组的引出线与磁路控制直流电源的输出端相连；交流发电机的电枢绕组输出端与输出整流器的交流输入端相连，交流发电机的电枢绕组输出端并接励磁电流调节单元；
输入电动机的转子、交流发电机的转子与惯性飞轮同轴连接。
本发明的有益效果是发电机采用交流发电机，利用磁路控制电源调节磁路控制绕组，改变发电机定子轭部磁路的饱和程度及磁路磁阻，改变控制发电机主磁场和反电势的大小，保证发电机在负载及转速变化状态下输出电压保持恒定；发电机转子上没有电刷和滑环，结构简单，转子强度高和可靠性高，成本低，维护方便；发电机的体积小、重量轻，适合高速运行；可将飞轮与转子合二为一，机组轴系短、功率密度和能量密度高；通过控制励磁电流调节单元输出无功电流的大小即可实现系统的输出电压调节，控制容易，励磁功率小，发电机系统过载能力强，具有较宽的电压调节能力或宽范围变速恒压输出能力；随着发电机速度的变化，通过磁路控制绕组改变定子轭部磁路的饱和程度，进而改变主磁路磁阻以及主磁通的大小，保持电动势不变，保持输出电压不变；由于发电机定子漏抗随负载电流的大小而改变，轻载时，电枢绕组电流小，磁路不饱和，漏抗大，漏抗压降也大；重载时，电枢绕组电流大，磁路饱和，漏抗小，漏抗压降也小；同时，随着发电机速度和负载的变化，通过控制励磁电流调节单元输出无功电流大小，还可以进一步调节主磁通的大小，保证发电机的电动势不变。因此，发电机的电压调整率低；由于该飞轮脉冲发电机系统具有控制简单、效率高、电压调整率小、过载能力强和可靠性高等特点，可用作大容量脉冲电源，在核聚变试验技术、等离子体和电磁发射技术等领域具有良好的应用前景；很好的解决了现有的脉冲发电机组功率密度低、能量密度低、体积重量大的问题。
附图说明
图1为背景技术中常用飞轮脉冲发电机系统的结构框图；
图2为具体实施方式一中交流发电机的结构示意图；
图3为具体实施方式一和二所述的定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统的结构框图；
图4为具体实施方式一、二和三中电机机械连接示意图；
图5为具体实施方式二中交流发电机的结构示意图；
图6为具体实施方式三所述的定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统的结构框图；
图7为具体实施方式三中交流发电机的结构示意图；
图8为具体实施方式七中励磁电流调节单元的电路图；
图9为具体实施方式八中励磁电流调节单元的电路图；
图10为具体实施方式九中励磁电流调节单元的电路图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式所述的一种定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统包括输入逆变器1、输入电动机2、交流发电机3、输出整流器4、磁路控制直流电源5、励磁电流调节单元6和惯性飞轮；
所述交流发电机3包括定子和转子3-11，定子和转子3-11之间为气隙；定子包括定子铁心3-12、多相电枢绕组3-13和磁路控制直流绕组3-14；定子铁心3-12为圆筒形，在定子铁心3-12的内表面和外表面沿轴向开槽，所开各槽沿圆周方向均布，定子铁心3-12非气隙侧所开槽为闭口槽或半闭口槽，若为半闭口槽，槽口嵌放由高磁导率材料构成的导磁条；在定子铁心3-12的气隙侧槽中嵌放多相电枢绕组3-13；在定子铁心3-12的非气隙侧每个齿上，都绕有一个磁路控制线圈，相邻齿上线圈的绕向相反，所有齿上的磁路控制线圈依次串联形成磁路控制直流绕组3-14；
输入逆变器1的输出端与输入电动机2的引出线相连；磁路控制直流绕组3-14的引出线与磁路控制直流电源5的输出端相连；交流发电机3的电枢绕组3-13输出端与输出整流器4的交流输入端相连，交流发电机3的电枢绕组3-13输出端并接励磁电流调节单元6；
输入电动机2的转子、交流发电机3的转子3-11与惯性飞轮同轴连接。
具体实施方式二：结合图3、图4和图5说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的一种定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统包括输入逆变器1、输入电动机2、交流发电机3、输出整流器4、磁路控制直流电源5、励磁电流调节单元6和惯性飞轮；
交流发电机3包括定子和转子3-21，定子和转子3-21之间为气隙；定子包括定子铁心3-22、多相电枢绕组3-23和磁路控制直流绕组3-24；定子铁心3-22为圆筒形，在定子铁心3-22的内表面和外表面沿轴向开数量相同的槽，所开各槽沿圆周方向均布，定子铁心3-22非气隙侧所开槽为闭口槽或半闭口槽，若为半闭口槽，槽口嵌放由高磁导率材料构成的导磁条；在定子铁心3-22的气隙侧槽中嵌放多相电枢绕组3-23；在定子铁心3-22外侧槽和内侧槽之间的轭部绕有磁路控制线圈，即每个磁路控制线圈的一个边在外侧槽中，另一个边在内侧槽中，所有磁路控制线圈的绕向相同，各磁路控制线圈依次串联形成磁路控制直流绕组3-24；
输入逆变器1的输出端与输入电动机2的引出线相连；磁路控制直流绕组3-24的引出线与磁路控制直流电源5的输出端相连；交流发电机3的电枢绕组3-23输出端与输出整流器4的交流输入端相连，交流发电机3的电枢绕组3-23输出端并接励磁电流调节单元6；
输入电动机2的转子、交流发电机3的转子3-21与惯性飞轮同轴连接。
具体实施方式三：结合图4、图6和图7说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的一种定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统包括输入逆变器1、输入电动机2、交流发电机3、输出整流器4、磁路控制直流电源5、励磁电流调节单元6和惯性飞轮；
所述交流发电机3包括定子和转子3-31，定子和转子3-31之间为气隙；定子包括定子铁心3-32、多相电枢绕组3-33和磁路控制交流绕组3-34；定子铁心3-32为圆筒形，在定子铁心3-32的内表面和外表面沿轴向开数量相同的槽，所开各槽沿圆周方向均布，定子铁心3-32非气隙侧所开槽为闭口槽或半闭口槽，若为半闭口槽，槽口嵌放由高磁导率材料构成的导磁条；在定子铁心3-32的气隙侧槽中嵌放多相电枢绕组3-33；在定子铁心3-32外侧槽和内侧槽之间的轭部绕有磁路控制交流线圈，即每个磁路控制交流线圈的一个边在外侧槽中，另一个边在内侧槽中，所有磁路控制线圈联结成多相对称磁路控制交流绕组3-34；
输入逆变器1的输出端与输入电动机2的引出线相连；磁路控制交流绕组3-34的引出线与磁路控制直流电源5的输出端相连；交流发电机3的电枢绕组3-33输出端与输出整流器4的交流输入端相连，交流发电机3的电枢绕组3-33输出端并接励磁电流调节单元6；
输入电动机2的转子、交流发电机3的转子3-31与惯性飞轮同轴连接。
本实施方式所述的定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统与具体实施方式一所述的定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统的区别在于交流发电机3为外转子结构不同。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一、二或三所述的定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统进一步限定，在本实施方式中，交流发电机3的定子上有两套多相电枢绕组；所述两套多相电枢绕组分别为输入功率绕组和输出功率绕组；
输入逆变器1的输出端与交流发电机3输入功率绕组的引出线相连；交流发电机3输出功率绕组输出端与输出整流器4的交流输入端相连，交流发电机3输出功率绕组输出端并接励磁电流调节单元6；两套多相电枢绕组嵌放在定子铁心的气隙侧槽中。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式一、二或三所述的定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统进一步限定，在本实施方式中，交流发电机3的定子上有两套多相电枢绕组；所述两套多相电枢绕组分别为输入功率绕组和输出功率绕组；
输入逆变器1的输出端与交流发电机3输入功率绕组的引出线相连；交流发电机3输出功率绕组输出端与输出整流器4的交流输入端相连，交流发电机3输出功率绕组输出端并接励磁电流调节单元6；定子铁心沿轴向分成两段，其中一段电枢铁心气隙侧槽中嵌放输入功率绕组，另一段电枢铁心气隙侧槽中嵌放输出功率绕组。
具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式一、二或三所述的定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统进一步限定，在本实施方式中，多相电枢绕组为环形绕组，在定子铁心外侧槽和内侧槽之间的轭部绕有环形线圈，即每个环形线圈的一个边在外侧槽中，另一个边在内侧槽中，所有环形线圈联结成多相对称电枢绕组。
具体实施方式七：结合图8说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一、二或三所述的定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统进一步限定，在本实施方式中，励磁电流调节单元6包括多相电容器组和多相可控饱和电抗器组；
多相电容器组和多相可控饱和电抗器组以并联的方式连接；
多相可控饱和电抗器组的直流绕组接控制器，多相可控饱和电抗器组的交流绕组星型联结。
在本实施方式中，多相电容器组为三相电容器组；多相可控饱和电抗器组为三相可控饱和电抗器组。
具体实施方式八：结合图9说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一、二或三所述的定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统进一步限定，在本实施方式中，励磁电流调节单元6包括多相电容器组和多相开关电抗器组；
多相开关电抗器组包括多相电抗器组和多相交流短路开关；每相电抗器由两个电抗器串联而成，各多相交流短路开关的交流端分别接在两个串联电抗器的连接点上。
在本实施方式中，多相电容器组为三相电容器组；多相开关电抗器组为三相开关电抗器组。
具体实施方式九：结合图10说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一、二或三所述的定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统进一步限定，在本实施方式中，励磁电流调节单元6包括多相电容器组、多相开关电容器组和多相开关电抗器组；
多相开关电容器组包括多相电容器组和多相交流短路开关；各多相交流短路开关的交流端分别接在各电容器的尾端上；多相开关电抗器组包括多相电抗器组和多相交流短路开关；每相电抗器由两个电抗器串联而成，各多相交流短路开关的交流端分别接在两个串联电抗器的连接点上。
在本实施方式中，多相电容器组为三相电容器组；多相开关电容器组为三相开关电容器组；多相开关电抗器组为三相开关电抗器组。
具体实施方式十：本实施方式是对具体实施方式一、二或三所述的定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统进一步限定，在本实施方式中，交流发电机3的定子铁心气隙侧为开槽结构或为无槽结构；交流发电机3为径向磁场结构或为轴向磁场结构；交流发电机3为内转子结构或为外转子结构；交流发电机3为同步发电机、感应发电机或磁阻发电机。

Claims (10)

1.一种定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统，其特征在于，该发电机系统包括输入逆变器(1)、输入电动机(2)、交流发电机(3)、输出整流器(4)、磁路控制直流电源(5)、励磁电流调节单元(6)和惯性飞轮；
所述交流发电机(3)包括定子和转子(3-11)，定子和转子(3-11)之间为气隙；定子包括定子铁心(3-12)、多相电枢绕组(3-13)和磁路控制直流绕组(3-14)；定子铁心(3-12)为圆筒形，在定子铁心(3-12)的内表面和外表面沿轴向开槽，所开各槽沿圆周方向均布，定子铁心(3-12)非气隙侧所开槽为闭口槽或半闭口槽，若为半闭口槽，槽口嵌放由高磁导率材料构成的导磁条；在定子铁心(3-12)的气隙侧槽中嵌放多相电枢绕组(3-13)；在定子铁心(3-12)的非气隙侧每个齿上，都绕有一个磁路控制线圈，相邻齿上线圈的绕向相反，所有齿上的磁路控制线圈依次串联形成磁路控制直流绕组(3-14)；
输入逆变器(1)的输出端与输入电动机(2)的引出线相连；磁路控制直流绕组(3-14)的引出线与磁路控制直流电源(5)的输出端相连；交流发电机(3)的电枢绕组(3-13)输出端与输出整流器(4)的交流输入端相连，交流发电机(3)的电枢绕组(3-13)输出端并接励磁电流调节单元(6)；
输入电动机(2)的转子、交流发电机(3)的转子(3-11)与惯性飞轮同轴连接。
2.一种定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统，其特征在于，该发电机系统包括输入逆变器(1)、输入电动机(2)、交流发电机(3)、输出整流器(4)、磁路控制直流电源(5)、励磁电流调节单元(6)和惯性飞轮；
交流发电机(3)包括定子和转子(3-21)，定子和转子(3-21)之间为气隙；定子包括定子铁心(3-22)、多相电枢绕组(3-23)和磁路控制直流绕组(3-24)；定子铁心(3-22)为圆筒形，在定子铁心(3-22)的内表面和外表面沿轴向开数量相同的槽，所开各槽沿圆周方向均布，定子铁心(3-22)非气隙侧所开槽为闭口槽或半闭口槽，若为半闭口槽，槽口嵌放由高磁导率材料构成的导磁条；在定子铁心(3-22)的气隙侧槽中嵌放多相电枢绕组(3-23)；在定子铁心(3-22)外侧槽和内侧槽之间的轭部绕有磁路控制线圈，即每个磁路控制线圈的一个边在外侧槽中，另一个边在内侧槽中，所有磁路控制线圈的绕向相同，各磁路控制线圈依次串联形成磁路控制直流绕组(3-24)；
输入逆变器(1)的输出端与输入电动机(2)的引出线相连；磁路控制直流绕组(3-24)的引出线与磁路控制直流电源(5)的输出端相连；交流发电机(3)的电枢绕组(3-23)输出端与输出整流器(4)的交流输入端相连，交流发电机(3)的电枢绕组(3-23)输出端并接励磁电流调节单元(6)；
输入电动机(2)的转子、交流发电机(3)的转子(3-21)与惯性飞轮同轴连接。
3.一种定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统，其特征在于，该发电机系统包括输入逆变器(1)、输入电动机(2)、交流发电机(3)、输出整流器(4)、磁路控制直流电源(5)、励磁电流调节单元(6)和惯性飞轮；
所述交流发电机(3)包括定子和转子(3-31)，定子和转子(3-31)之间为气隙；定子包括定子铁心(3-32)、多相电枢绕组(3-33)和磁路控制交流绕组(3-34)；定子铁心(3-32)为圆筒形，在定子铁心(3-32)的内表面和外表面沿轴向开数量相同的槽，所开各槽沿圆周方向均布，定子铁心(3-32)非气隙侧所开槽为闭口槽或半闭口槽，若为半闭口槽，槽口嵌放由高磁导率材料构成的导磁条；在定子铁心(3-32)的气隙侧槽中嵌放多相电枢绕组(3-33)；在定子铁心(3-32)外侧槽和内侧槽之间的轭部绕有磁路控制交流线圈，即每个磁路控制交流线圈的一个边在外侧槽中，另一个边在内侧槽中，所有磁路控制线圈联结成多相对称磁路控制交流绕组(3-34)；
输入逆变器(1)的输出端与输入电动机(2)的引出线相连；磁路控制交流绕组(3-34)的引出线与磁路控制直流电源(5)的输出端相连；交流发电机(3)的电枢绕组(3-33)输出端与输出整流器(4)的交流输入端相连，交流发电机(3)的电枢绕组(3-33)输出端并接励磁电流调节单元(6)；
输入电动机(2)的转子、交流发电机(3)的转子(3-31)与惯性飞轮同轴连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统，其特征在于，交流发电机(3)的定子上有两套多相电枢绕组；所述两套多相电枢绕组分别为输入功率绕组和输出功率绕组；
输入逆变器(1)的输出端与交流发电机(3)输入功率绕组的引出线相连；交流发电机(3)输出功率绕组输出端与输出整流器(4)的交流输入端相连，交流发电机(3)输出功率绕组输出端并接励磁电流调节单元(6)；两套多相电枢绕组嵌放在定子铁心的气隙侧槽中。
5.根据权利要求1、2或3所述的定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统，其特征在于，交流发电机(3)的定子上有两套多相电枢绕组；所述两套多相电枢绕组分别为输入功率绕组和输出功率绕组；
输入逆变器(1)的输出端与交流发电机(3)输入功率绕组的引出线相连；交流发电机(3)输出功率绕组输出端与输出整流器(4)的交流输入端相连，交流发电机(3)输出功率绕组输出端并接励磁电流调节单元(6)；定子铁心沿轴向分成两段，其中一段电枢铁心气隙侧槽中嵌放输入功率绕组，另一段电枢铁心气隙侧槽中嵌放输出功率绕组。
6.根据权利要求1、2或3所述的定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统，其特征在于，多相电枢绕组为环形绕组，在定子铁心外侧槽和内侧槽之间的轭部绕有环形线圈，即每个环形线圈的一个边在外侧槽中，另一个边在内侧槽中，所有环形线圈联结成多相对称电枢绕组。
7.根据权利要求1、2或3所述的定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统，其特征在于，励磁电流调节单元(6)包括多相电容器组和多相可控饱和电抗器组；
多相电容器组和多相可控饱和电抗器组以并联的方式连接；
多相可控饱和电抗器组的直流绕组接控制器，多相可控饱和电抗器组的交流绕组星型联结。
8.根据权利要求1、2或3所述的定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统，其特征在于，励磁电流调节单元(6)包括多相电容器组和多相开关电抗器组；
多相开关电抗器组包括多相电抗器组和多相交流短路开关；每相电抗器由两个电抗器串联而成，各多相交流短路开关的交流端分别接在两个串联电抗器的连接点上。
9.根据权利要求1、2或3所述的定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统，其特征在于，励磁电流调节单元(6)包括多相电容器组、多相开关电容器组和多相开关电抗器组；
多相开关电容器组包括多相电容器组和多相交流短路开关；各多相交流短路开关的交流端分别接在各电容器的尾端上；多相开关电抗器组包括多相电抗器组和多相交流短路开关；每相电抗器由两个电抗器串联而成，各多相交流短路开关的交流端分别接在两个串联电抗器的连接点上。
10.根据权利要求1、2或3所述的定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统，其特征在于，交流发电机(3)的定子铁心气隙侧为开槽结构或为无槽结构；交流发电机(3)为径向磁场结构或为轴向磁场结构；交流发电机(3)为内转子结构或为外转子结构；交流发电机(3)为同步发电机、感应发电机或磁阻发电机。
CN201910894407.6A 2019-09-20 2019-09-20 定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统 Active CN110460218B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910894407.6A CN110460218B (zh) 2019-09-20 2019-09-20 定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910894407.6A CN110460218B (zh) 2019-09-20 2019-09-20 定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110460218A true CN110460218A (zh) 2019-11-15
CN110460218B CN110460218B (zh) 2021-03-09

Family

ID=68492456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910894407.6A Active CN110460218B (zh) 2019-09-20 2019-09-20 定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110460218B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111900828A (zh) * 2020-08-11 2020-11-06 哈尔滨工业大学 惯性储能直线电磁加速系统
CN111900848A (zh) * 2020-08-11 2020-11-06 哈尔滨工业大学 三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机系统
CN111953163A (zh) * 2020-08-11 2020-11-17 哈尔滨工业大学 多相永磁同步电机系统及其磁场调节方法
CN111953161A (zh) * 2020-08-11 2020-11-17 哈尔滨工业大学 双绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机系统
CN112910015A (zh) * 2021-01-18 2021-06-04 哈尔滨工业大学 永磁体励磁有功与无功功率控制系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120133320A1 (en) * 2010-11-30 2012-05-31 Ut-Battelle, Llc Electric Machine and Current Source Inverter Drive System
CN102957223A (zh) * 2011-08-24 2013-03-06 三菱电机株式会社 车用交流发电机
CN105703588A (zh) * 2016-04-25 2016-06-22 山东理工大学 柴油发动机用飞轮式电机
CN106899159A (zh) * 2017-05-10 2017-06-27 山东理工大学 一种双△绕组交流发电机
CN109378957A (zh) * 2018-12-22 2019-02-22 山东唐骏欧铃汽车制造有限公司 一种发动机直驱飞轮式发电机

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120133320A1 (en) * 2010-11-30 2012-05-31 Ut-Battelle, Llc Electric Machine and Current Source Inverter Drive System
CN102957223A (zh) * 2011-08-24 2013-03-06 三菱电机株式会社 车用交流发电机
CN105703588A (zh) * 2016-04-25 2016-06-22 山东理工大学 柴油发动机用飞轮式电机
CN106899159A (zh) * 2017-05-10 2017-06-27 山东理工大学 一种双△绕组交流发电机
CN109378957A (zh) * 2018-12-22 2019-02-22 山东唐骏欧铃汽车制造有限公司 一种发动机直驱飞轮式发电机

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111900828A (zh) * 2020-08-11 2020-11-06 哈尔滨工业大学 惯性储能直线电磁加速系统
CN111900848A (zh) * 2020-08-11 2020-11-06 哈尔滨工业大学 三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机系统
CN111953163A (zh) * 2020-08-11 2020-11-17 哈尔滨工业大学 多相永磁同步电机系统及其磁场调节方法
CN111953161A (zh) * 2020-08-11 2020-11-17 哈尔滨工业大学 双绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机系统
CN111953163B (zh) * 2020-08-11 2023-07-14 哈尔滨工业大学 多相永磁同步电机系统及其磁场调节方法
CN111900828B (zh) * 2020-08-11 2023-09-08 哈尔滨工业大学 惯性储能直线电磁加速系统
CN112910015A (zh) * 2021-01-18 2021-06-04 哈尔滨工业大学 永磁体励磁有功与无功功率控制系统
CN112910015B (zh) * 2021-01-18 2023-02-07 哈尔滨工业大学 永磁体励磁有功与无功功率控制系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN110460218B (zh) 2021-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110460218A (zh) 定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统
Naoe et al. Trial production of a hybrid excitation type synchronous machine
CN111900848B (zh) 三绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机系统
CN110601482B (zh) 轴向磁场飞轮脉冲同步发电机系统
CN110971095B (zh) 一种双定子风力发电机及发电系统
CN110492665A (zh) 内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机系统
CN105337474A (zh) 一种储能和驱动集成装置
CN110545021B (zh) 混合励磁多相磁阻电机及发电系统
CN111181262B (zh) 一种使用绕组内置磁通调制环的定子结构
CN110504789A (zh) 模块化飞轮脉冲发电机系统
CN110112876A (zh) 一种可控横向磁场调制直线发电机
US20050162030A1 (en) Brushless exciter with electromagnetically decoupled dual excitation systems for starter-generator applications
CN112421913A (zh) 一种垂直轴风力发电用不平衡初级轴向磁通磁悬浮发电机
CN111953161B (zh) 双绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机系统
Anitha et al. Design and analysis of axial flux permanent magnet machine for wind power applications
CN110601619B (zh) 混合励磁飞轮脉冲同步发电机系统
Nukki et al. Exterior-rotor permanent magnet synchronous machine with toroidal windings for unmanned aerial vehicles
Sakai et al. Basic characteristics of an ultra-lightweight magnetic resonance coupling machine with a cage rotor
CN110545026A (zh) 定子励磁飞轮脉冲感应发电机系统
CN110492666A (zh) 定子励磁飞轮脉冲磁阻发电机系统
CN212909249U (zh) 一种中频电源
CN113489275B (zh) 基于混合极转子的定子分区式交流励磁型混合励磁无刷电机
CN117239969B (zh) 一种外转子可变磁通交替极永磁同步电机
CN219718067U (zh) 一种永磁同步和感应子混合磁场电机
CN110635614B (zh) 串联电压补偿型飞轮脉冲发电机系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant