CN116155152A - 一种稳压永磁发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稳压永磁发电机，属于电机设备技术领域，包括控制器以及设置于永磁发电机定子上的多个相互串联的绕组，控制器用于实时检测与发电机连接的负载变化和输出电压值并根据负载变化和输出电压值控制定子上不同绕组的输出端与负载连接，使发电机输出电压维持在预设范围内。该方案能够在负载变化过程中保持永磁发电机输出电压的稳定性。

Description

一种稳压永磁发电机

技术领域

本发明涉电机控制技术领域，具体涉及一种稳压永磁发电机。

背景技术

随着永磁材料性能的不断提高，永磁发电机在家用电器、医疗器械、汽车、航空、国防等各个领域获得了广泛的应用，永磁发电机具有体积小、损耗低、效率高等优点，有利于节约能源和环境保护，但是其输出电压不易调节，受内阻、漏抗等参数影响，随负载增加输出电压降低，随负载降低输出电压增加，输出电压波动大。

现有的永磁发电机稳压方法包括：实时调整永磁发电机转速，使永磁发电机输出在额定电压，但这种方式会改变输出电压的频率；采用PWM整流方式在永磁发电机组输出端加装AC-DC电源模块，输出为直流电，并增加逆变模块以稳定输出电压，这种方式控制模块一旦故障永磁发电机将无法工作；在永磁发电机组的转轴上增加偏移装置，通过调整定转子磁场面积的方式改变输出电压，这种方式会使永磁发电机组反应速度变慢、瞬态特性较差。

因此，需要一种稳压永磁发电机，在不改变永磁发电机转速和输出电压频率的前提下，保证永磁发电机的输出电压始终保持在预定范围内，提高永磁发电机输出电压的稳定性，以解决以上现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明鉴于上述问题，提出了一种稳压永磁发电机，能够在不改变发电机转速和频率的前提下，使输出电压维持在预定范围内，提高永磁发电机输出电压的稳定性。

根据本发明的一个方面，提供一种稳压永磁发电机，包括控制器以及设置于永磁发电机定子上的多个串联的绕组，控制器用于实时检测与发电机连接的负载变化和输出电压值，并根据负载变化和输出电压值控制定子上不同绕组的输出端与负载连接，使发电机输出电压维持在预设范围内。

通过上述方案，当永磁发电机带动负载运行时，可以在负载变化过程中，通过控制定子绕组不同的输出端与负载连接，保持输出电压的稳定。

可选地，在本发明提供的稳压永磁发电机中，发电机定子上包括串联的第一绕组和第二绕组，第一绕组和第二绕组具有公共输出端（T1），第一绕组具有第一输出端（R1），所述第二绕组具有第二输出端(R2)。

可选地，在本发明提供的稳压永磁发电机中，当发电机定子绕组通过公共输出端（T1）和第一输出端（R1）连接至负载时，永磁发电机的输出电压为预设电压。

可选地，在本发明提供的稳压永磁发电机中，当控制器检测到负载增加使发电机输出电压值低于第一电压阈值时，控制发电机定子绕组通过公共输出端（T1）和第二输出端（R2）连接至负载，使发电机输出电压升高到所述预设电压。

可选地，在本发明提供的稳压永磁发电机中，当控制器检测到负载降低使发电机输出电压值高于所述预设电压时，控制发电机定子绕组通过公共输出端（T1）和第一输出端（R1）连接至负载，使发电机输出电压降低至预设电压。

可选地，在本发明提供的稳压永磁发电机中，发电机定子上还包括与第一绕组和第二绕组串联的第三绕组，第三绕组和第一绕组具有公共输出端（T1），所述第三绕组具有第三输出端(R3)，第二绕组或第三绕组对应的输出电压值不小于为预设电压值与第一电压阈值的差值。

可选地，在本发明提供的稳压永磁发电机中，当控制器检测到负载增加使发电机输出电压值再次低于第一电压阈值时，控制发电机定子绕组通过公共输出端（T1）和第三输出端（R3）连接至负载，使发电机输出电压再次升高至所述预设电压。

可选地，在本发明提供的稳压永磁发电机中，当控制器检测到负载降低使发电机输出电压值高于所述预设电压时，控制发电机定子绕组通过公共输出端（T1）和第二输出端（R2）连接至负载，使发电机输出电压降低至预设电压。

可选地，在本发明提供的稳压永磁发电机中，当控制器检测到负载继续降低使发电机输出电压值高于所述预设电压时，控制发电机定子绕组通过公共输出端（T1）和第一输出端（R1）连接至负载，使发电机输出电压降低至预设电压。

可选地，在本发明提供的稳压永磁发电机中，控制器为电压继电器或可编程逻辑控制器。

根据本发明提供的方案，通过实时检测负载变化以及输出电压值控制定子绕组的不同输出端与负载连接，从而通过定子绕组提供的电压维持发电机输出电压的稳定性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的稳压永磁发电机定子绕组示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例的稳压永磁发电机带负载运行控制示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

永磁发电机由动力传动轴、定子、转子、端盖等组成，当动力传动轴带动转子转动时，定子就可以产生电流。永磁发电机与励磁发电机的最大区别在于它的励磁磁场是由永磁体产生的，励磁电流不可控，输出电压取决于永磁体的大小、绕组线径和绕组匝数。当永磁发电机带动负载运行时，随着负载增加其输出电压会下降，随着负载降低其输出电压会上升，从而造成永磁发电机输出电压上下波动较大，使电机运行不稳定。

为了提高永磁发电机带负载运行时的输出电压稳定性，本方案提供了一种稳压永磁发电机，能够通过对定子绕组的输出端进行控制，使发电机输出电压维持在稳定的范围内。

图1示出了根据本发明一个实施例的稳压永磁发电机定子绕组示意图。如图1所示，定子绕组为分布式绕组，同一线圈组的几个大小不同的线圈按同一中心位置逐个嵌装排列，T2与R4连接，T1、R1、R2、R3为输出端，通过控制输出端与开关之间的连接方式可以控制输出端输出电压。需要说明的是，图1示出的定子绕组的绕线方式仅是示例性的，可以采用集中式、同心式、迭式绕组中任意一种，本方案对此不做限定。

图2示出了根据本发明一个实施例的稳压永磁发电机带负载运行控制示意图。如图2所示，稳压永磁发电机包括控制器以及设置于永磁发电机定子上的多个串联的绕组，控制器可以实时检测与发电机连接的负载变化和输出电压值，并根据负载变化和输出电压值控制定子上不同绕组的输出端与负载连接，使发电机输出电压维持在预设范围内。控制器可以是电压继电器或者是可编程逻辑控制器，可以预先设置控制器的动作电压值。

根据本发明的一个实施例，发动机定子上可以设置至少两个串联的第一绕组和第二绕组，如图2所示，第一绕组和第二绕组具有公共输出端（T1），第一绕组具有第一输出端（R1），第二绕组具有第二输出端(R2)。第一绕组为初始绕组，当发电机定子绕组通过公共输出端（T1）和第一输出端（R1），即第一绕组，连接至负载时，永磁发电机的输出电压为预设电压235V。当控制器检测到负载增加使发电机输出电压值低于第一电压阈值218V时，控制发电机定子绕组通过公共输出端（T1）和第二输出端（R2），即第二绕组连接至负载，使发电机输出电压升高到预设电压。其中，第二绕组对应的输出电压值至少为预设电压值与第一电压阈值的差值，可以留有一定的阈值空间，将第二绕组对应的输出电压设置为18V。

当控制器检测到负载降低使发电机输出电压值高于预设电压时，控制发电机定子绕组通过公共输出端（T1）和第一输出端（R1）连接至负载，使发电机输出电压降低至预设电压。

本方案通过增加定子线圈匝数，当控制器检测到负载增加导致定子绕组输出电压低于第一电压阈值218V时，自动控制定子绕组输出端切换为第二绕组输出端，使发电机输出电压升高，当负载减少导致定子绕组输出电压上升至235V时，自动控制定子绕组输出端切换到第一绕组输出端，使发电机输出电压下降，从而使发电机输出电压始终稳定在218V至235V之间。

可以根据实际负载变化情况设置多组与第一绕组依次串联的绕组。根如图2所示，发电机定子上还包括与第一绕组和第二绕组串联的第三绕组，第三绕组和第一绕组具有公共输出端（T1），第三绕组具有第三输出端(R3)，第三绕组对应的输出电压值至少为预设电压值与第一电压阈值的差值。

在本发明的另一个实施例中，当控制器检测到负载增加使发电机输出电压值低于第一电压阈值218V时，控制发电机定子绕组通过公共输出端（T1）和第二输出端（R2）连接至负载，即，从R1输出端切换至R2输出端，使发电机输出电压升高到预设电压235V。

当控制器检测到负载增加使发电机输出电压值再次低于第一电压阈值218V时，控制发电机定子绕组通过公共输出端（T1）和第三输出端（R3）连接至负载，即，从R2输出端切换至R3输出端，使发电机输出电压再次升高至预设电压235V。

在发电机需要卸载时，当控制器检测到负载降低使发电机输出电压值高于预设电压235V时，控制发电机定子绕组通过公共输出端（T1）和第二输出端（R2）连接至负载，即，从R3输出端切换到R2输出端，使发电机输出电压降低至预设电压235V。

当控制器检测到负载继续降低使发电机输出电压值高于预设电压235V时，控制发电机定子绕组通过公共输出端（T1）和第一输出端（R1）连接至负载，即，将R2输出端切换至R1输出端，使发电机输出电压降低至预设电压235V。

根据上述方案，通过电压继电器或可编程逻辑控制器实时检测负载变化以及输出电压值控制定子绕组的不同输出端与负载连接，从而通过定子绕组提供的电压维持发电机输出电压的稳定性，能够在永磁发电机带负载运行时保持电压维持在预设范围内，减少输出电压的波动，提高产品电能质量。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。

因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种稳压永磁发电机，其特征在于，所述稳压永磁发电机包括控制器以及设置于发电机定子上的多个串联的绕组，所述控制器用于实时检测与发电机连接的负载变化和输出电压值，并根据所述负载变化和输出电压值控制发电机定子上不同绕组的输出端与负载连接，使发电机输出电压维持在预设范围内。

2.根据权利要求1所述的稳压永磁发电机，其特征在于，所述发电机定子上至少包括串联的第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和第二绕组具有公共输出端（T1），所述第一绕组具有第一输出端（R1），所述第二绕组具有第二输出端(R2)。

3.根据权利要求2所述的稳压永磁发电机，其特征在于，当发电机定子绕组通过公共输出端（T1）和第一输出端（R1）连接至负载时，永磁发电机的输出电压为预设电压。

4.根据权利要求3所述的稳压永磁发电机，其特征在于，当控制器检测到负载增加使发电机输出电压值低于第一电压阈值时，控制所述发电机定子绕组通过公共输出端（T1）和第二输出端（R2）连接至负载，使发电机输出电压升高到所述预设电压。

5.根据权利要求4所述的稳压永磁发电机，其特征在于，当控制器检测到负载降低使发电机输出电压值高于所述预设电压时，控制发电机定子绕组通过公共输出端（T1）和第一输出端（R1）连接至负载，使发电机输出电压降低至预设电压。

6.根据权利要求4所述的稳压永磁发电机，其特征在于，所述发电机定子上还包括与所述第一绕组和第二绕组串联的第三绕组，所述第三绕组和所述第一绕组具有公共输出端（T1），所述第三绕组具有第三输出端(R3)，所述第二绕组或第三绕组对应的输出电压值不小于预设电压值与第一电压阈值的差值。

7.根据权利要求6所述的稳压永磁发电机，其特征在于，当控制器检测到负载增加使发电机输出电压值再次低于第一电压阈值时，控制发电机定子绕组通过公共输出端（T1）和第三输出端（R3）连接至负载，使发电机输出电压再次升高至所述预设电压。

8.根据权利要求7所述的稳压永磁发电机，其特征在于，当控制器检测到负载降低使发电机输出电压值高于所述预设电压时，控制发电机定子绕组通过公共输出端（T1）和第二输出端（R2）连接至负载，使发电机输出电压降低至预设电压。

9.根据权利要求8所述的稳压永磁发电机，其特征在于，当控制器检测到负载继续降低使发电机输出电压值高于所述预设电压时，控制发电机定子绕组通过公共输出端（T1）和第一输出端（R1）连接至负载，使发电机输出电压降低至预设电压。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的稳压永磁发电机，所述控制器为电压继电器或者可编程逻辑控制器。

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