CN1158750C - 主电路为并串联结构的开关磁阻发电机 - Google Patents

Abstract

一种涉及主电路为并串联结构的开关磁阻发电机，包括定子、转子和由主开关、续流二极管组成的主电路，其特点是所述主电路还包括利用辅助二极管构成电机绕组在励磁阶段呈并联，而在发电阶段转成串联，实现在励磁阶段成倍增加励磁电压，增大励磁电流增长率，强化电机磁场储能，使发电阶段能转化更多的机械能为电能，提高输出功率，扩展工作转速范围，同时降低励磁阶段的能量损耗，提高效率。本发明适用于任何相数开关磁阻发电机系统，特别对低电压、宽转速范围系统更有效。

Description

主电路为并串联结构的开关磁阻发电机

技术领域

本发明涉及的是一种主电路为并串联结构的开关磁阻发电机。

背景技术

开关磁阻发电机具有结构简单，转子无绕组、无永磁，定子仅有集中绕组，配套的开关电路也不复杂，且控制方便，所以在一些特殊工作环境开关磁阻发电机有独特的优势。但是开关磁阻发电机是单一绕组，励磁、发电分时控制，因此在低压系统或宽转速条件下，常出现励磁不充分而影响发电功率输出。

发明内容

本发明的目的在于，针对开关磁阻发电机的上述缺陷，提出一种在不改变电机基本结构，能强化励磁、提高发电输出功率的开关磁阻发电机。为实现此目的，本发明的开关磁阻发电机包括定子、转子，其主电路的组成包括主开关、续流二极管，还包括利用辅助二极管构成电机绕组在励磁阶段呈并联状态，而在续流发电阶段转成串联状态。即按电流方向在绕组线圈之间正向串联二极管或其它开关部件(下同)使各线圈之间正向串联起来，同时还利用二极管使各线圈之间成并联关系。

常规的开关磁阻发电机，每相绕组总是由偶数个线圈串联而成，而本发明在励磁阶段每相各线圈为并联状态，在续流发电阶段每相各线圈之间为串联状态，因而本发明与现有常规开关磁阻发电机相比，在励磁阶段每相线圈可成倍增加励磁电压，励磁电流增长率大，电机磁场储能得到强化，使发电阶段能转化更多的机械能为电能，提高了输出功率，扩展了工作转速范围。

附图说明

图1(a)、两个线圈并串联结构的开关磁阻发电机一相主电路原理图。

(b)、三个线圈并串联结构的开关磁阻发电机一相主电路原理图。

图1中符号说明：U—电源，S₁、S₂—主开关，D₁、D₂—续流二极管，L₁、L₂、L₃—电机相绕组的线圈，D₃、D₄、D₅、D₆、D₇、D₈—辅助二极管。

具体实施方式

图1(a)和(b)是本发明开关磁阻发电机主电路的两种具体实施例的电路原理图。其中图1(a)是两个线圈并串联结构的开关磁阻发电机一相主电路原理图：图1(b)是三个线圈并串联结构的开关磁阻发电机一相主电路原理图。分别叙述其具体构成和工作过程及原理。

图1(a)的主电路包括主开关S₁与S₂、续流二极管D₁与D₂和辅助二极管D₃、D₄、与D₅。其特点是，每相电机绕组分成两路：一路为电机绕组线圈L₁与正向辅助二极管D₅相串联；另一路为正向辅助二极管D₃与另一对称的电机绕组线圈L₂相串联，再将两路串联电路并联后连于主开关S₁与S₂之间，而辅助二极管D₄将两个对称的绕组线圈L₁与L₂正向串联起来，从而构成电机绕组在励磁阶段呈现并联状态，而在续流发电阶段自动转换成串联状态。具体工作过程和原理是，发电机工作时，每相每周期分为励磁阶段和续流发电阶段。在励磁阶段时，主开关S₁与S₂触发导通，这时续流二极管D₁与D₂和辅助二极管D₄处于反向截止状态，电源U通过主开关S₁、S₂分别对两路电机绕组线圈L₁与L₂供电励磁，励磁电流路径为：电源U₊→S₁→L₁→D₅→S₂→电源U_-和电源U₊→S₁→D₃→L₂→S₂→电源U_-两条并联路径，使电源经主开关后全压加在每个线圈上，是常规开关磁阻发电机的两倍，因此每个线圈的励磁电流增长率高，明显增大了磁场储能，在续流发电阶段时，主开关S₁与S₂关断，辅助二极管D₃、D₅反向截止，辅助二极管D₄和续流二极管D₁、D₂正向导通，使两个电机绕组线圈L₁与L₂自动转换成串联工作，其电流路径为：电源U_-→D₂→L₁→D₄→L₂→D₁→电源U₊，向电源U输出电能。

对图1(a)所示的主电路结构还能进一步拓展成多个线圈的并、串结构。图1(b)所示的就是三个线圈并、串结构的主电路原理图。具体结构是，电机的一相绕组分成三部分组成三路：一路为绕组线圈L₁与正向二极管D₅串联；另一路为正向二极管D₃与绕组线圈L₂正向串联后再与正向二极管D₈串联；第三路为正向二极管D₆与绕组线圈L₃正向串联，然后再把三条串联支路并联后连于主开关S₁与S₂之间；而二极管D₄与D₇将三个绕组线圈L₁、L₂、L₃、正向串联。从而构成电机每相绕组在励磁阶段，三个绕组线圈L₁、L₂、L₃呈并联工作状态，而在续流发电阶段自动将三个绕组线圈L₁、L₂、L₃转成串联的工作状态。具体工作过程是，在励磁阶段，当主开关S₁、S₂触发导通，二极管D₄、D₇反向截止，电流路径为电源U₊→S₁→L₁→D₅→S₂→电源U_-；电源U₊→S₁→D₃→L₂→D₈→S₂→电源U_-和电源U₊→S₁→D₆→L₃→S₂→电源U_-三条并联路径，分别对三路的电机绕组线圈L₁、L₂、L₃供电励磁；在续流发电阶段，当主开关S₁、S₂关断和二极管D₄、D₇导通时，电流路径为电源U_-→D₂→L₁→D₄→L₂→D₇→L₃→D₁→电源U₊的一条串联路径向电源U输出电能。

由图1(a)和(b)可知，本发明与现有技术相比的优点在于，在励磁阶段，每相电机绕组可成倍增加励磁电压，励磁电流增长率大，电机磁场储能得到强化，使发电阶段能转化更多的机械能为电能。利用本发明合理设计开关磁阻发电机，可提高输出功率，

扩展工作转速范围，同时还能降低励磁阶段的能量损耗，提高效率。本发明可适用于任何相数开关磁阻发电机系统，特别对低电压宽转速工作范围系统更有利。

Claims (1)

1、一种主电路为并串联的开关磁阻发电机，包括定子、转子及由每相电机绕组的每路电机绕组线圈均各自与正向辅助二极管串联构成串联结构电路，再将各路串联结构电路相互并联后连于两个主开关(S₁)与(S₂)之间以及一个续流二极管(D₁)并联在与电源(U)正极相连的主开关(S₁)正极与串联结构电路之间，另一个续流二极管(D₂)并联在与电源(U)负极相连的主开关(S₂)负极与串联结构电路之间所构成的主电路，其特征在于，主电路还包括利用辅助二极管(D₄、D₇)将每相电机绕组的每个线圈正向相互串联构成电机绕组在励磁阶段呈并联结构；在续流发电阶段自动转换成串联结构。

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