CN116760253A - 一种双定子轴向磁通并网发电机 - Google Patents

一种双定子轴向磁通并网发电机 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种双定子轴向磁通并网发电机，涉及电机技术领域，包括左定子、右定子、转子、支撑轴和壳体；左定子、转子和右定子沿支撑轴的轴向依次设置于支撑轴上，支撑轴能够绕自身轴线转动地设置于壳体内，转子固定于支撑轴上，左定子和右定子能够相对于支撑轴转动地套设于支撑轴上；左定子朝向转子的一侧表面开槽放置第一绕组，第一绕组能够与新能源发电机组的逆变器连接；转子包括左侧硅钢片、中间层隔磁材料和右侧硅钢片，左侧硅钢片表面放置永磁体，右侧硅钢片表面开槽放置第二绕组；右定子朝向转子的一侧表面开槽放置第三绕组；第三绕组能够连接电网。本发明提供的方案能够增强电力系统惯性。

Description

一种双定子轴向磁通并网发电机
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种双定子轴向磁通并网发电机。
背景技术
随着生活环境的不断改变，我国将持续推进能源结构调整，大力发展可再生能源。可以预见在未来数十年左右，我国新能源发电量占比将不断提高。由于各类可再生能源具有随机性、波动性、间歇性的特点，不同种类的可再生能源发电原理存在差异，要实现可再生能源并网发电，必须先将电能汇流再经过逆变器变换，达到电网电能质量要求。逆变器作为静止元件，相对于旋转电机缺少惯性。当电力系统发生功率扰动时(如大功率负荷并网、发电机跳闸等)，新能源机组无法发挥主动性，即当电网频率出现波动时不能主动响应来提供惯性支撑，新能源发电机组并网过程中，因大量使用逆变器导致电力系统惯性降低，电力系统的稳定面临着挑战。
基于此，急需一种新型的方案来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种双定子轴向磁通并网发电机，以解决上述现有技术存在的问题，增强电力系统惯性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种双定子轴向磁通并网发电机，包括左定子、右定子、转子、支撑轴和壳体；所述左定子、所述转子和所述右定子沿所述支撑轴的轴向依次设置于所述支撑轴上，所述支撑轴能够绕自身轴线转动地设置于所述壳体内，所述转子固定于所述支撑轴上，所述左定子和所述右定子能够相对于所述支撑轴转动地套设于所述支撑轴上；
所述左定子朝向所述转子的一侧表面开槽放置第一绕组，所述第一绕组能够与新能源发电机组的逆变器连接；所述转子包括左侧硅钢片、中间层隔磁材料和右侧硅钢片，左侧硅钢片表面放置永磁体，右侧硅钢片表面开槽放置第二绕组；所述右定子朝向所述转子的一侧表面开槽放置第三绕组；所述第三绕组能够连接电网。
优选的，还包括旋转驱动装置，所述旋转驱动装置能够驱动所述支撑轴并带动所述转子转动；
当所述新能源发电机组发出的电力减少时，通过所述旋转驱动装置增大机械功率的输入来弥补电力短缺；当所述新能源发电机组发出的电力增大，通过所述旋转驱动装置减小机械功率的输入或直接停止旋转驱动装置来减少电力的盈余。
优选的，所述旋转驱动装置为水轮机或汽轮机。
优选的，所述左侧硅钢片、所述中间层隔磁材料、所述右侧硅钢片由螺栓紧固。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的双定子轴向磁通并网发电机中的左定子和转子形成电动机，右定子和转子形成发电机，通过电动机的第一绕组与新能源发电机组的逆变器连接，通过发电机的第三绕组连接电力系统，电动机和发电机将新能源发电机组与电力系统物理隔离，新能源发电机组侧出现的任何波动将不会传递到电力系统中，摆脱了逆变器主导的柔性弱电网对电力系统的干扰，保证了电力系统的惯性。
另外，转子的另一部分动能由旋转驱动装置提供，通过联轴器传递，旋转驱动装置提供的机械功率可以和新能源发电机组互相配合，当新能源发电机组发出的电力减少，旋转驱动装置能够增大机械功率的输入来弥补短缺，当新能源发电机组发出的电力增大，旋转驱动装置能够减小机械功率的输入来减少盈余。以此加强电力系统的惯性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为将本发明提供的双定子轴向磁通并网发电机接入电力系统以及新能源发电机组后的示意图；
图2为本发明提供的双定子轴向磁通并网发电机中左定子、转子、右定子以及支撑轴的结构示意图；
图3为转子的结构示意图；
图中：1-双定子轴向磁通并网发电机；2-新能源发电机组；3-电力系统；4-旋转驱动装置；5-励磁装置；11-左定子；12-转子；13-右定子；14-支撑轴；15-联轴器；16-轴承；121-永磁体；122-左侧硅钢片；123-中间层隔磁材料；124-右侧硅钢片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种双定子轴向磁通并网发电机，以解决上述现有技术存在的问题，增强电力系统惯性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种双定子轴向磁通并网发电机1，如图1～图3所示，包括左定子11、右定子13、转子12、支撑轴14和壳体；左定子11、转子12和右定子13沿支撑轴14的轴向依次设置于支撑轴14上，支撑轴14能够绕自身轴线转动地设置于壳体内，支撑轴14通过两侧的轴承16与壳体转动连接，转子12固定于支撑轴14上，左定子11和右定子13能够相对于支撑轴14转动地套设于支撑轴14上，在支撑轴14转动时，左定子11和右定子13固定不动；具体的，左定子11和右定子13与壳体固定相连，左定子11和右定子13通过轴承实现能够相对于支撑轴14转动的目的；
左定子11朝向转子12的一侧表面开槽放置第一绕组，第一绕组能够与新能源发电机组2的逆变器连接；转子12包括左侧硅钢片122、中间层隔磁材料123和右侧硅钢片124，左侧硅钢片122表面放置永磁体121，右侧硅钢片124表面开槽放置第二绕组；右定子13朝向转子12的一侧表面开槽放置第三绕组；第三绕组能够连接电网。
本发明提供的双定子轴向磁通并网发电机1中的左定子11和转子12形成电动机，右定子13和转子12形成发电机，通过电动机的第一绕组与新能源发电机组2的逆变器连接，通过发电机的第三绕组连接电力系统3，电动机和发电机将新能源发电机组2与电力系统3物理隔离，新能源发电机组2侧出现的任何波动将不会传递到电力系统3中，摆脱了逆变器主导的柔性弱电网对电力系统3的干扰，保证了电力系统3的惯性。
于一些实施例中，左侧硅钢片122、中间层隔磁材料123、右侧硅钢片124由螺栓紧固。
于一些实施例中，为了增强电力系统3的惯性，本实施例提供的双定子轴向磁通并网发电机1还包括旋转驱动装置4，旋转驱动装置4能够驱动支撑轴14并带动转子12转动；
转子12的另一部分动能由旋转驱动装置4提供，通过联轴器15传递，当新能源发电机组2发出的电力减少时，通过旋转驱动装置4增大机械功率的输入来弥补电力短缺；当新能源发电机组2发出的电力增大，通过旋转驱动装置4减小机械功率的输入或直接停止旋转驱动装置4来减少电力的盈余，以此加强电力系统3的惯性。
于一些实施例中，旋转驱动装置4可为水轮机或汽轮机等，水轮机为水力发电水轮机，汽轮机为火力发电汽轮机。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种双定子轴向磁通并网发电机，其特征在于：包括左定子、右定子、转子、支撑轴和壳体；所述左定子、所述转子和所述右定子沿所述支撑轴的轴向依次设置于所述支撑轴上，所述支撑轴能够绕自身轴线转动地设置于所述壳体内，所述转子固定于所述支撑轴上，所述左定子和所述右定子能够相对于所述支撑轴转动地套设于所述支撑轴上；
所述左定子朝向所述转子的一侧表面开槽放置第一绕组，所述第一绕组能够与新能源发电机组的逆变器连接；所述转子包括左侧硅钢片、中间层隔磁材料和右侧硅钢片，左侧硅钢片表面放置永磁体，右侧硅钢片表面开槽放置第二绕组；所述右定子朝向所述转子的一侧表面开槽放置第三绕组；所述第三绕组能够连接电网。
2.根据权利要求1所述的双定子轴向磁通并网发电机，其特征在于：还包括旋转驱动装置，所述旋转驱动装置能够驱动所述支撑轴并带动所述转子转动；
当所述新能源发电机组发出的电力减少时，通过所述旋转驱动装置增大机械功率的输入来弥补电力短缺；当所述新能源发电机组发出的电力增大，通过所述旋转驱动装置减小机械功率的输入或直接停止旋转驱动装置来减少电力的盈余。
3.根据权利要求2所述的双定子轴向磁通并网发电机，其特征在于：所述旋转驱动装置为水轮机或汽轮机。
4.根据权利要求1所述的双定子轴向磁通并网发电机，其特征在于：所述左侧硅钢片、所述中间层隔磁材料、所述右侧硅钢片由螺栓紧固。
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