CN110492665B - 内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机系统 - Google Patents

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Abstract

内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机系统，属于电机领域，本发明为解决现有飞轮脉冲发电机组存在因机组轴系长、转速低导致的系统的功率密度低、能量密度低、体积重量大的问题；及可靠性低、成本高的问题。本发明包括输入逆变器、输入电动机、内嵌永磁体转子同步电机、输出整流器、励磁电流调节单元和惯性飞轮，输入逆变器的输出端与输入电动机的引出线相连；内嵌永磁体转子同步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，内嵌永磁体转子同步发电机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、内嵌永磁体转子同步发电机的转子与惯性飞轮同轴连接。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

内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机系统
技术领域
本发明属于电机领域，涉及飞轮脉冲同步发电机结构。
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/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。
传统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
本发明目的是为了解决现有飞轮脉冲发电机组存在因机组轴系长、转速低导致的系统的功率密度低、能量密度低、体积重量大的问题；及可靠性低、成本高的问题，提供了一种内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机系统。
本发明所述内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机系统包括输入逆变器、输入电动机、内嵌永磁体转子同步电机、输出整流器、励磁电流调节单元和惯性飞轮，输入逆变器的输出端与输入电动机的引出线相连；内嵌永磁体转子同步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，内嵌永磁体转子同步发电机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、内嵌永磁体转子同步发电机的转子与惯性飞轮同轴连接。
优选地，内嵌永磁体转子同步电机包括定子1和转子2，定子1同轴设置于转子2外部，定子1与转子2之间存在径向气隙；
定子1包括定子铁心和多相电枢绕组；
转子2包括两个反凸极铁心201、主铁心202和转轴；两个反凸极铁心201同轴对称安装在主铁心202轴向两侧；
主铁心202为圆筒形结构，在主铁心202气隙侧沿轴向开有2p(2k+1)个横截面为扇形或梯形的永磁体嵌放通孔，p为电机的极对数，k为正整数，各个孔沿圆周方向均布；在每个孔中嵌放一块永磁体，属于同一磁极的(2k+1)个永磁体充磁方向相同；相邻两个磁极的永磁体的充磁方向相反，永磁体为径向充磁或平行充磁。
优选地，内嵌永磁体转子同步电机包括定子1和转子2，定子1同轴设置于转子2外部，定子1与转子2之间存在径向气隙；
定子1包括定子铁心和两套多相电枢绕组；两套多相电枢绕组分别为输入功率绕组和输出功率绕组，两套多相电枢绕组嵌放在定子铁心内部的槽中；
转子2包括两个反凸极铁心201、主铁心202和转轴；两个反凸极铁心201同轴对称安装在主铁心202轴向两侧；
主铁心202为圆筒形结构，在主铁心202气隙侧沿轴向开有2p(2k+1)个横截面为扇形或梯形的永磁体嵌放通孔，p为电机的极对数，k为正整数，各个孔沿圆周方向均布；在每个孔中嵌放一块永磁体，属于同一磁极的(2k+1)个永磁体充磁方向相同；相邻两个磁极的永磁体的充磁方向相反，永磁体为径向充磁或平行充磁。
优选地，内嵌永磁体转子同步电机包括定子1和转子2，定子1同轴设置于转子2外部，定子1与转子2之间存在径向气隙；
定子1为沿轴向设置的第一定子101和第二定子102的两段式结构，第一定子101包括第一定子铁心和输出功率绕组；第二定子102包括第二定子铁心和输入功率绕组；
转子2包括两个反凸极铁心201、两个主铁心202和转轴；两个反凸极铁心201和两个主铁心202沿轴向依次交错安装在转轴上；其中一个主铁心202及两侧的反凸极铁心201位于第一定子101内部，另一个主铁心202位于第二定子102内部；
主铁心202为圆筒形结构，在主铁心202气隙侧沿轴向开有2p(2k+1)个横截面为扇形或梯形的永磁体嵌放通孔，p为电机的极对数，k为正整数，各个孔沿圆周方向均布；在每个孔中嵌放一块永磁体，属于同一磁极的(2k+1)个永磁体充磁方向相同；相邻两个磁极的永磁体的充磁方向相反，永磁体为径向充磁或平行充磁。
优选地，主铁心202上的磁极中心线与反凸极铁心201的凸极中心线位于同一径向截面上，每个磁极中心线上的永磁体的剩磁或矫顽力最高，往两侧永磁体的剩磁或矫顽力逐渐递减。
优选地，主铁心202采用高强度导磁合金钢材料，主铁心202为圆筒形，沿轴向分成若干段，各段孔内嵌放永磁体后，套装在转轴上。
优选地，转子2上还设置有短路阻尼绕组；短路阻尼绕组采用以下任意一种方案实现：
方案一、在主铁心202上每相邻两个磁极的永磁体之间开轴向通孔，孔中嵌放由低电阻率材料构成的导条，各导条两端分别用端环短路；
方案二、在主铁心202嵌放永磁体的各嵌放通孔内壁镀一层由低电阻率材料构成的薄层，形成筒状导条，各导条两端分别用端环短路；
方案三、在主铁心202外圆表面或内圆表面镀一层由低电阻率材料构成的薄层，形成筒状短路绕组。
优选地，励磁电流调节单元由多相电容器组和多相可控饱和电抗器组并联构成，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。
优选地，励磁电流调节单元由并联的多相电容器组和多相开关电抗器组构成；多相开关电抗器组由多相电抗器组和多相交流短路开关构成，每相电抗器组由两个电抗器串联而成且为星型联结，多相交流短路开关星型联结，且各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。
优选地，励磁电流调节单元由并联的多相电容器组、多相开关电容器组和多相开关电抗器组构成；多相开关电容器组由多相电容器组和多相交流短路开关构成，各相交流短路开关的交流端分别接在各电容器的尾端上；多相开关电抗器组由多相电抗器组和多相交流短路开关构成，每相电抗器由两个电抗器串联而成且为星型联结，多相交流短路开关星型联结，且各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。
本发明的有益效果：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，发电机采用永磁体励磁，采用励磁电流调节单元进行气隙磁场控制，保证发电机在负载及转速变化状态下输出电压保持恒定。转子铁心采用实心结构，结构简单、强度高，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；转子上设有短路阻尼绕组，可抑制转子涡流损耗及转子温升；转子上没有电刷和滑环，系统结构简单、可靠性高，成本低，维护方便；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。
由于该飞轮储能系统具有控制简单、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。
附图说明
图1是背景技术涉及的常用飞轮脉冲发电机系统的控制原理图；
图2是本发明所述内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机系统的示意图；
图3是实施方式一、二所述内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机的结构示意图；
图4是图3的纵剖图；
图5是实施方式一、二所述电机的定子结构示意图；
图6是实施方式一、二所述电机的转子结构示意图，虚线表示磁极中心线；
图7是实施例3所述内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机的结构示意图；
图8是图7的纵剖图；
图9是实施方式三所述电机的定子结构示意图；
图10是实施方式三所述电机的转子结构示意图；
图11～图13是励磁电流调节单元的三个具体实施方案。。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
具体实施方式一、下面结合图2～图6说明本实施方式，本实施方式所述内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机系统如图2所示，该系统包括输入逆变器、输入电动机、内嵌永磁体转子同步电机、输出整流器、励磁电流调节单元和惯性飞轮，输入逆变器的输出端与输入电动机的引出线相连；内嵌永磁体转子同步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，内嵌永磁体转子同步发电机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、内嵌永磁体转子同步发电机的转子与惯性飞轮同轴连接。
内嵌永磁体转子同步电机包括定子1和转子2，定子1同轴设置于转子2外部，定子1与转子2之间存在径向气隙；
定子1包括定子铁心和多相电枢绕组；
转子2包括两个反凸极铁心201、主铁心202和转轴；两个反凸极铁心201同轴对称安装在主铁心202轴向两侧；
主铁心202为圆筒形结构，在主铁心202气隙侧沿轴向开有2p(2k+1)个横截面为扇形或梯形的永磁体嵌放通孔，p为电机的极对数，k为正整数，各个孔沿圆周方向均布；在每个孔中嵌放一块永磁体，属于同一磁极的(2k+1)个永磁体充磁方向相同；相邻两个磁极的永磁体的充磁方向相反，永磁体为径向充磁或平行充磁。
主铁心202上的磁极中心线与反凸极铁心201的凸极中心线位于同一径向截面上。反凸极铁心201与定子铁心之间的气隙长度沿圆周方向不相等，在主铁心磁极中心线位置气隙长度小，在两条相邻主铁心磁极中心线中间位置气隙长度大。
每个磁极中心线上的永磁体的剩磁或矫顽力最高，往两侧永磁体的剩磁或矫顽力逐渐递减，以使气隙磁场接近正弦。
当输入电动机和内嵌永磁体转子同步发电机的转子惯量足够大时，也可以不用接惯性飞轮。
具体实施方式二、下面结合图2～图6说明本实施方式，本实施方式所述内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机系统如图2所示，该系统包括输入逆变器、输入电动机、内嵌永磁体转子同步电机、输出整流器、励磁电流调节单元和惯性飞轮，内嵌永磁体转子同步电机定子上有两套多相电枢绕组——输入功率绕组和输出功率绕组。输入逆变器的输出端与内嵌永磁体转子同步电机输入功率绕组的引出线相连；内嵌永磁体转子同步电机输出功率绕组输出端与输出整流器的交流输入端相连，内嵌永磁体转子同步电机输出功率绕组输出端并接励磁电流调节单元。内嵌永磁体转子同步电机的转子与惯性飞轮同轴连接。
内嵌永磁体转子同步电机包括定子1和转子2，定子1同轴设置于转子2外部，定子1与转子2之间存在径向气隙；
定子1包括定子铁心和两套多相电枢绕组；两套多相电枢绕组分别为输入功率绕组和输出功率绕组，两套多相电枢绕组嵌放在定子铁心内部的槽中；定子铁心沿轴向开槽，各槽沿圆周方向均布，两套电枢绕组嵌放在槽中。
转子2包括两个反凸极铁心201、主铁心202和转轴；两个反凸极铁心201同轴对称安装在主铁心202轴向两侧；
主铁心202为圆筒形结构，在主铁心202气隙侧沿轴向开有2p(2k+1)个横截面为扇形或梯形的永磁体嵌放通孔，p为电机的极对数，k为正整数，各个孔沿圆周方向均布；在每个孔中嵌放一块永磁体，属于同一磁极的(2k+1)个永磁体充磁方向相同；相邻两个磁极的永磁体的充磁方向相反，永磁体为径向充磁或平行充磁。
主铁心202上的磁极中心线与反凸极铁心201的凸极中心线位于同一径向截面上。反凸极铁心201与定子铁心之间的气隙长度沿圆周方向不相等，在主铁心磁极中心线位置气隙长度小，在两条相邻主铁心磁极中心线中间位置气隙长度大。
每个磁极中心线上的永磁体的剩磁或矫顽力最高，往两侧永磁体的剩磁或矫顽力逐渐递减，以使气隙磁场接近正弦。
当输入电动机和内嵌永磁体转子同步发电机的转子惯量足够大时，也可以不用接惯性飞轮。
具体实施方式三、下面结合图2、图7～图10说明本实施方式，本实施方式所述内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机系统如图2所示，该系统包括输入逆变器、输入电动机、内嵌永磁体转子同步电机、输出整流器、励磁电流调节单元和惯性飞轮，内嵌永磁体转子同步电机定子上有两套多相电枢绕组——输入功率绕组和输出功率绕组。输入逆变器的输出端与内嵌永磁体转子同步电机输入功率绕组的引出线相连；内嵌永磁体转子同步电机输出功率绕组输出端与输出整流器的交流输入端相连，内嵌永磁体转子同步电机输出功率绕组输出端并接励磁电流调节单元。内嵌永磁体转子同步电机的转子与惯性飞轮同轴连接。
内嵌永磁体转子同步电机包括定子1和转子2，定子1同轴设置于转子2外部，定子1与转子2之间存在径向气隙；
定子1为沿轴向设置的第一定子101和第二定子102的两段式结构，第一定子101包括第一定子铁心和输出功率绕组；第二定子102包括第二定子铁心和输入功率绕组；
转子2包括两个反凸极铁心201、两个主铁心202和转轴；两个反凸极铁心201和两个主铁心202沿轴向依次交错安装在转轴上；其中一个主铁心202及两侧的反凸极铁心201位于第一定子101内部，另一个主铁心202位于第二定子102内部；
主铁心202为圆筒形结构，在主铁心202气隙侧沿轴向开有2p(2k+1)个横截面为扇形或梯形的永磁体嵌放通孔，p为电机的极对数，k为正整数，各个孔沿圆周方向均布；在每个孔中嵌放一块永磁体，属于同一磁极的(2k+1)个永磁体充磁方向相同；相邻两个磁极的永磁体的充磁方向相反，永磁体为径向充磁或平行充磁。
主铁心202上的磁极中心线与反凸极铁心201的凸极中心线位于同一径向截面上。反凸极铁心201与定子铁心之间的气隙长度沿圆周方向不相等，在主铁心磁极中心线位置气隙长度小，在两条相邻主铁心磁极中心线中间位置气隙长度大。
每个磁极中心线上的永磁体的剩磁或矫顽力最高，往两侧永磁体的剩磁或矫顽力逐渐递减，以使气隙磁场接近正弦。
本实施方式定子具有两套多相电枢绕组，分别嵌放在两个定子铁心内部的槽中。
当输入电动机和内嵌永磁体转子同步发电机的转子惯量足够大时，也可以不用接惯性飞轮。
具体实施方式四、本实施方式与实施方式一、二或三的不同之处在于，转子2上还设置有短路阻尼绕组；短路阻尼绕组采用以下任意一种方案实现：
方案一、在主铁心202上每相邻两个磁极的永磁体之间开轴向通孔，孔中嵌放由低电阻率材料构成的导条，各导条两端分别用端环短路；
方案二、在主铁心202嵌放永磁体的各嵌放通孔内壁镀一层由低电阻率材料构成的薄层，形成筒状导条，各导条两端分别用端环短路；
方案三、在主铁心202外圆表面或内圆表面镀一层由低电阻率材料构成的薄层，形成筒状短路绕组。
具体实施方式五、下面结合图11～图13说明本实施方式，本实施方式与实施方式一、1二或三的不同之处在于，励磁电流调节单元用于在发电机状态时对同步电机气隙磁场进行控制，以保证同步电机在负载及转速变化状态下输出电压保持恒定。可采用以下任一方案实现：
方案一、参见图11所示，励磁电流调节单元由多相电容器组和多相可控饱和电抗器组并联构成，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。
方案二、参见图12所示，励磁电流调节单元由并联的多相电容器组和多相开关电抗器组构成；多相开关电抗器组由多相电抗器组和多相交流短路开关构成，每相电抗器组由两个电抗器串联而成且为星型联结，多相交流短路开关星型联结，且各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。
方案三、参见图13所示，励磁电流调节单元由并联的多相电容器组、多相开关电容器组和多相开关电抗器组构成；多相开关电容器组由多相电容器组和多相交流短路开关构成，各相交流短路开关的交流端分别接在各电容器的尾端上；多相开关电抗器组由多相电抗器组和多相交流短路开关构成，每相电抗器由两个电抗器串联而成且为星型联结，多相交流短路开关星型联结，且各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。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机系统，其特征在于，包括输入逆变器、输入电动机、内嵌永磁体转子同步电机、输出整流器、励磁电流调节单元和惯性飞轮，输入逆变器的输出端与输入电动机的引出线相连；内嵌永磁体转子同步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，内嵌永磁体转子同步发电机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、内嵌永磁体转子同步发电机的转子与惯性飞轮同轴连接；励磁电流调节单元由多相电容器组和多相可控饱和电抗器组并联构成，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。
2.根据权利要求1所述内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机系统，其特征在于，内嵌永磁体转子同步电机包括定子（1）和转子（2），定子（1）同轴设置于转子（2）外部，定子（1）与转子（2）之间存在径向气隙；
定子（1）包括定子铁心和多相电枢绕组；
转子（2）包括两个反凸极铁心（201）、主铁心（202）和转轴；两个反凸极铁心（201）同轴对称安装在主铁心（202）轴向两侧；
主铁心（202）为圆筒形结构，在主铁心（202）气隙侧沿轴向开有2p（2k+1）个横截面为扇形或梯形的永磁体嵌放通孔，p为电机的极对数，k为正整数，各个孔沿圆周方向均布；在每个孔中嵌放一块永磁体，属于同一磁极的（2k+1）个永磁体充磁方向相同；相邻两个磁极的永磁体的充磁方向相反，永磁体为径向充磁或平行充磁。
3.根据权利要求1所述内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机系统，其特征在于，内嵌永磁体转子同步电机包括定子（1）和转子（2），定子（1）同轴设置于转子（2）外部，定子（1）与转子（2）之间存在径向气隙；
定子（1）包括定子铁心和两套多相电枢绕组；两套多相电枢绕组分别为输入功率绕组和输出功率绕组，两套多相电枢绕组嵌放在定子铁心内部的槽中；
转子（2）包括两个反凸极铁心（201）、主铁心（202）和转轴；两个反凸极铁心（201）同轴对称安装在主铁心（202）轴向两侧；
主铁心（202）为圆筒形结构，在主铁心（202）气隙侧沿轴向开有2p（2k+1）个横截面为扇形或梯形的永磁体嵌放通孔，p为电机的极对数，k为正整数，各个孔沿圆周方向均布；在每个孔中嵌放一块永磁体，属于同一磁极的（2k+1）个永磁体充磁方向相同；相邻两个磁极的永磁体的充磁方向相反，永磁体为径向充磁或平行充磁。
4.根据权利要求1所述内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机系统，其特征在于，内嵌永磁体转子同步电机包括定子（1）和转子（2），定子（1）同轴设置于转子（2）外部，定子（1）与转子（2）之间存在径向气隙；
定子（1）为沿轴向设置的第一定子（101）和第二定子（102）的两段式结构，第一定子（101）包括第一定子铁心和输出功率绕组；第二定子（102）包括第二定子铁心和输入功率绕组；
转子（2）包括两个反凸极铁心（201）、两个主铁心（202）和转轴；两个反凸极铁心（201）和两个主铁心（202）沿轴向依次交错安装在转轴上；其中一个主铁心（202）及两侧的反凸极铁心（201）位于第一定子（101）内部，另一个主铁心（202）位于第二定子（102）内部；
主铁心（202）为圆筒形结构，在主铁心（202）气隙侧沿轴向开有2p（2k+1）个横截面为扇形或梯形的永磁体嵌放通孔，p为电机的极对数，k为正整数，各个孔沿圆周方向均布；在每个孔中嵌放一块永磁体，属于同一磁极的（2k+1）个永磁体充磁方向相同；相邻两个磁极的永磁体的充磁方向相反，永磁体为径向充磁或平行充磁。
5.根据权利要求2、3或4所述内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机系统，其特征在于，主铁心（202）上的磁极中心线与反凸极铁心（201）的凸极中心线位于同一径向截面上，每个磁极中心线上的永磁体的剩磁或矫顽力最高，往两侧永磁体的剩磁或矫顽力逐渐递减。
6.根据权利要求2、3或4所述内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机系统，其特征在于，主铁心（202）采用高强度导磁合金钢材料，主铁心（202）为圆筒形，沿轴向分成若干段，各段孔内嵌放永磁体后，套装在转轴上。
7.根据权利要求2、3或4所述内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机系统，其特征在于，转子（2）上还设置有短路阻尼绕组；短路阻尼绕组采用以下任意一种方案实现：
方案一、在主铁心（202）上每相邻两个磁极的永磁体之间开轴向通孔，孔中嵌放由低电阻率材料构成的导条，各导条两端分别用端环短路；
方案二、在主铁心（202）嵌放永磁体的各嵌放通孔内壁镀一层由低电阻率材料构成的薄层，形成筒状导条，各导条两端分别用端环短路；
方案三、在主铁心（202）外圆表面或内圆表面镀一层由低电阻率材料构成的薄层，形成筒状短路绕组。
8.根据权利要求2、3或4所述内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机系统，其特征在于，励磁电流调节单元由并联的多相电容器组和多相开关电抗器组构成；多相开关电抗器组由多相电抗器组和多相交流短路开关构成，每相电抗器组由两个电抗器串联而成且为星型联结，多相交流短路开关星型联结，且各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2、3或4所述内嵌永磁体转子飞轮脉冲同步发电机系统，其特征在于，励磁电流调节单元由并联的多相电容器组、多相开关电容器组和多相开关电抗器组构成；多相开关电容器组由多相电容器组和多相交流短路开关构成，各相交流短路开关的交流端分别接在各电容器的尾端上；多相开关电抗器组由多相电抗器组和多相交流短路开关构成，每相电抗器由两个电抗器串联而成且为星型联结，多相交流短路开关星型联结，且各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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111181275A (zh) * 2020-01-13 2020-05-19 南通智鼎电子科技有限公司 一种发动机飞轮内嵌式外转子多极永磁发电机
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
CN113285635B (zh) * 2021-05-28 2022-10-25 哈尔滨工业大学 多相永磁同步电机系统
CN114157091A (zh) * 2021-12-22 2022-03-08 威海奥文工业科技有限公司 一种飞轮储能用新型同极式感应子电机

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0921621A3 (en) * 1993-06-14 2001-08-08 Ecoair Corporation Hybrid alternator with voltage regulator
CN1325172A (zh) * 2000-05-24 2001-12-05 松下电器产业株式会社 电动机、电动车辆和混合电动车辆
CN1388625A (zh) * 2001-05-25 2003-01-01 株式会社日立制作所 永磁型旋转电动机以及使用这种电动机的空调
CN202737467U (zh) * 2012-07-27 2013-02-13 北京国能子金电气技术有限公司 一种用于风电场的快速动态无功补偿装置
CN105634228A (zh) * 2016-01-21 2016-06-01 南京航空航天大学 五相定子双绕组异步发电机及其参数优化方法
CN108448807A (zh) * 2018-03-21 2018-08-24 哈尔滨工业大学 飞轮储能系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0921621A3 (en) * 1993-06-14 2001-08-08 Ecoair Corporation Hybrid alternator with voltage regulator
CN1325172A (zh) * 2000-05-24 2001-12-05 松下电器产业株式会社 电动机、电动车辆和混合电动车辆
CN1388625A (zh) * 2001-05-25 2003-01-01 株式会社日立制作所 永磁型旋转电动机以及使用这种电动机的空调
CN202737467U (zh) * 2012-07-27 2013-02-13 北京国能子金电气技术有限公司 一种用于风电场的快速动态无功补偿装置
CN105634228A (zh) * 2016-01-21 2016-06-01 南京航空航天大学 五相定子双绕组异步发电机及其参数优化方法
CN108448807A (zh) * 2018-03-21 2018-08-24 哈尔滨工业大学 飞轮储能系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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反凸极永磁同步电机及其控制技术综述;寇宝泉等;《中国电机工程学报》;20190831;第2414-2425页 *

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