CN117277640A - 变块风力调磁电机 - Google Patents
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Abstract
变块风力调磁电机，由定子、调磁环、转子、支承部件、机壳和变流器组成，特征在于：调磁环设置活动调磁块和不动调磁块，活动调磁块与不动调磁块切换合并状态和分离状态之一，作用调磁块数切换小值和大值之一，切换调磁匹配关系，切换调磁运动关系；定子设置定子调节绕组，可开展定子调节；转子设置电枢绕组发电。
Description
技术领域
本发明涉及具有三个转动部件的调磁电机。具体是调磁环设置活动调磁块和不动调磁块，活动调磁块与不动调磁块切换合并状态和分离状态之一，作用调磁块数切换小值和大值之一，定子极对数、作用调磁块数和转子极对数切换调磁匹配关系，定子调节磁场转速、调磁环转速和转子电枢磁场转速切换调磁运动关系；定子设置定子调节绕组，可开展定子调节；转子设置转子电枢绕组发电。这就是变块风力调磁电机。
背景技术
电机的部件包括定子、转子、集电环电刷、支承部件、机壳、变流器和控制电路等。电机一般是圆柱状转子位于电机中心内部、圆环状定子位于外部包围转子，这是内转子径向磁通电机。拓扑技术可以实现圆柱状定子位于电机中心内部，圆环状转子位于外部包围定子，这是外转子径向磁通电机。拓扑技术还可以实现盘状定子位于电机一侧，盘状转子位于电机另一侧，定子转子均围绕电机轴转动，这是轴向磁通电机。拓扑技术还可以实现线状排列定子与线状排列转子相对平行运动的直线电机。上述运用于具有两个转动部件电机的拓扑技术是成熟技术，拓扑技术也可以运用于具有三个转动部件的电机。调磁电机是具有三个转动部件的电机。电机都努力丰富功能，具有三个转动部件的调磁电机，功能比具有两个转动部件的电机丰富。传统双馈异步发电机，通过调节转子励磁电流频率等手段控制转子交流磁场转速，从而在定子发电频率恒定前提下扩展转子的机械转速范围，实现风轮机宽转速范围下恒频风力发电。本发明提出变块风力调磁电机，定子调节磁场、调磁环和转子电枢磁场各是一个转动部件，是可调速且可换档风力发电机。该电机从调磁环输入风轮机转速，定子设置定子调节绕组流通被变流器控制的调节电流，可以调节定子调节磁场的转速从而使调磁环转速具有宽范围，调磁环可切换调磁块数换档使得调磁环转速具有更宽范围，转子设置电枢绕组，转子电枢磁场切割电枢绕组发电。本发明创造性地在电机中运用同心磁齿轮的调磁效应，利用定子调节磁场转速替代同心磁齿轮中具有极对数的一个磁环的转速，利用转子电枢磁场替代同心磁齿轮中具有极对数的另一个磁场的转速，改造无动力的同心磁齿轮，形成具有三个转动部件的电机称为调磁电机。所述调磁是调磁效应，是调磁环把定子调节磁场调制成为与转子电枢磁场匹配的谐波磁场，转子电枢磁环与这谐波磁场同步；同时调磁环把转子电枢磁场调制成为与定子调节磁场匹配的谐波磁场，定子调节磁场与该谐波磁场同步；像同心磁齿轮三部件一样按调磁运动关系互动。同心磁齿轮是具有极对数的两个磁环被中间具有调磁块的调磁环调制形成调磁效应的磁性齿轮传动结构，参见（Atallah and Howe,2001）。所述调磁匹配关系是定子极对数、调磁块数和转子极对数这三者形成下列等式关系之一：调磁匹配关系一，定子极对数+转子极对数=调磁块数；调磁匹配关系二，定子极对数+调磁块数=转子极对数。与这二种调磁匹配关系依次对应的二种调磁运动关系是：调磁运动关系一，定子极对数*定子调节磁场转速+转子极对数*转子转速=调磁块数*调磁环转速；调磁运动关系二，定子极对数*定子调节磁场转速+调磁块数*调磁环转速=转子极对数*转子转速。*为乘号。所述三相交流电为+a相、-c相、+b相、-a相、+c相和-b相的正弦交变电流，其中+a相、+b相和+c相这三相依次滞后120度电相位。所述二相交流电为+a相、+b相、-a相和-b相的正弦交变电流，这四相依次滞后90度电相位。所述直流电是在一个步长时间中不变的单向电流，在不同步长时间中可以为正电流或负电流。
本发明提出调磁环切换作用调磁块数，切换调磁匹配关系，切换调磁运动关系；可开展定子调节的变块风力调磁电机，就是要创新调磁块结构、创新调磁电机结构、丰富电机性能。电机行业需要变块风力调磁电机。
发明内容
变块风力调磁电机，由定子、调磁环、转子、支承部件、机壳和变流器组成。特征在于：调磁环设置活动调磁块和不动调磁块，活动调磁块与不动调磁块切换合并状态和分离状态之一，作用调磁块数切换小值和大值之一，切换调磁匹配关系，切换调磁运动关系；定子设置定子调节绕组，可开展定子调节；转子设置转子电枢绕组发电。
定子由定子铁芯和定子调节绕组组成，采用成熟技术。定子铁芯由轭部和齿部组成，采用软磁材料，如硅钢材料。定子调节绕组由导线绕制而成，绕制形式包括轭绕组和齿部绕组，分别围绕定子铁芯的轭部和齿部绕制而成，流通三相交流电、二相交流电或直流电形成定子调节磁场，具有定子极对数，具有定子调节磁场转速，流通直流电时定子调节磁场转速为零。齿部绕组形成转动磁场是成熟技术。轭绕组形成转动磁场的过程是，各轭绕组流通电流形成轭部磁场，同向轭部磁场叠加、异向轭部磁场汇集，汇集在最近的齿部形成面向调磁环的齿部磁场就是转动磁场。流通正向电流形成顺时针方向轭部磁场的轭绕组是正轭绕组。定子调节绕组与变流器形成电路连接。
调磁环由调磁块、绝缘块和环体等组成，位于定子与转子之间。调磁块采用软磁材料，例如硅钢材料。给调磁块依次编号，其中单数号调磁块为活动调磁块，沿周向均匀设置在活动环体上；双数号调磁块为不动调磁块，沿周向均匀设置在不动环体上。绝缘块就是调磁块之间间隔的空气。环体由活动环体和不动环体组成，分别用于确定活动调磁块和不动调磁块的位置，并保持调磁环的形状；不动环体上设置周向滑轨，活动环体设置有滑块，活动环体可以沿周向相对于不动环体逆时针或顺时针转动，带动活动调磁块相对于不动调磁块合并或分离。两种调磁块合并时，一块活动调磁块与相邻一块不动调磁块合并形成一个整体即一个作用调磁块，调磁环的作用调磁块数为小值即等于总数的一半；两种调磁块分离时，两种调磁块在整个调磁环圆周上均布，每个活动调磁块和每个不动调磁块各自形成一个作用调磁块，调磁环的作用调磁块数为大值即等于总数，总数即活动调磁块数加上不动调磁块数。调磁环的作用调磁块数在小值和大值之间切换。调磁环重心与同心磁齿轮轴线重合。调磁环具有调磁环转速，就是不动环体的转速。所述不动指相对于调磁环转速不动，所述作用调磁块是发挥调磁作用的调磁块整体。
转子由转子铁芯和电枢绕组组成。转子铁芯和电枢绕组是成熟技术。转子铁芯由齿部和轭部组成。电枢绕组选择围绕齿部的齿部电枢绕组或围绕轭部的轭部电枢绕组这两者之一，当调磁环调制定子调节磁场成为转子电枢磁场时，转子电枢磁场切割电枢绕组发电。转子只是名称，转子无机械转动。转子电枢磁场具有转子极对数，具有转子电枢磁场转速。
定子调节磁场、调磁环和转子电枢磁场形成三个转动部件，相互之间可以相对转动。定子极对数、作用调磁块数和转子极对数构成调磁匹配关系，调磁匹配关系即下列等式关系之一：调磁匹配关系一，定子极对数+转子极对数=作用调磁块数；调磁匹配关系二，定子极对数+作用调磁块数=转子极对数。本发明按调磁匹配关系切换作用调磁块数。本发明不限定定子的结构形式，不限定转子的结构形式。
支承部件由轴承和支架等组成。机壳保护电机。均采用成熟技术。
变流器是成熟部件，变流器连接电网与定子调节绕组。变流器改变定子调节绕组电流的频率、幅值、相位、相序，从而改变定子调节磁场转速，从而按调磁运动关系改变三个转动部件的转速，这就是定子调节。定子调节的目的是，随着源于风轮机转速的调磁环转速的改变，调节定子调节磁场转速，从而保证转子电枢磁场转速稳定、保证电枢绕组发电频率稳定。定子调节会导致电流输入定子调节绕组用电或定子调节绕组发电电流流出，用电和发电均受变流器控制。变流器还控制切换定子极对数。
与调磁匹配关系依次对应，定子调节磁场转速、调磁环转速与转子电枢磁场转速形成下列调磁运动关系之一：调磁运动关系一，定子极对数*定子调节磁场转速+转子极对数*转子电枢磁场转速=作用调磁块数*调磁环转速；调磁运动关系二，定子极对数*定子调节磁场转速+作用调磁块数*调磁环转速=转子极对数*转子电枢磁场转速。本发明按调磁运动关系开展定子调节。
调磁环连接风轮机输入机械动力，转子电枢绕组发电。作为风力发电机，目标是风轮机转速变化范围大，发电频率稳定方便并网，切换作用调磁块数和定子调节是实现目标的两种手段。切换作用调磁块数，就切换了调磁匹配关系，切换了调磁运动关系的公式或系数，相当于电机换档，形成调磁环转速（源于风轮机转速，与风轮机转速呈固定比例关系）的一种转速范围。定子调节是调节发电输出电力和调节用电输入电动力这两种状态之一。调节发电经变流器流向电网，调节用电通过变流器来源于电网。定子调节，在不切换调磁运动关系的公式或系数的前提下，改变了定子调节磁场转速的值和调磁环转速的值，相当于电机不换档时的调节，形成调磁环转速的另一种转速范围。切换作用调磁块数形成风轮机转速变化范围为2倍；如果定子调节绕组和变流器的额定功率为转子电枢绕组额定功率的33.3%，定子调节形成风轮机转速变化范围为2倍；两者效应叠加，风轮机转速变化范围一共为4倍。
本说明书在七个实施例中叙述定子极对数、作用调磁块数和转子极对数这三种数组合的电机。在实施例1中，这三种数在（1/2/3）和（1/4/3）之间切换，这三种数在（n/2*n/3*n）和（n/4*n/3*n）之间切换的技术方案可以推导出来，n为自然数。在实施例2中，这三种数在（2*2/1*2/3*2）和（1*2/2*2/3*2）之间切换，这三种数在（2*n/n/3*n）和（n/2*n/3*n）之间切换的技术方案可以推导出来。在实施例3中，这三种数在（1/2/1）和（3/4/1）之间切换，这三种数在（n/2*n/n）和（3*n/4*n/n）之间切换的技术方案可以推导出来。在实施例4中，这三种数在（1/3/4）和（2/6/4）之间切换，这三种数在（n/3*n/4*n）和（2*n/6*n/4*n）之间切换的技术方案可以推导出来。在实施例5中，这三种数在（1/3/2）和（4/6/2）之间切换，这三种数在（n/3*n/2*n）和（4*n/6*n/2*n）之间切换的技术方案可以推导出来。在实施例6中，这三种数在（2*2/2*2/4*2）和（3*2/1*2/4*2）之间切换，这三种数在（2*n/2*n/4*n）和（3*n/n/4*n）之间切换的技术方案可以推导出来。实施例7中，这三种数在（2*2/1*2/1*2）和（3*2/4*2/1*2）之间切换，这三种数在（2*n/n/n）和（3*n/4*n/n）之间切换的技术方案可以推导出来。参照这些实施例，业内技术人员还可利用公开知识推导出来其他组合的技术方案，这些均属于本发明的保护范围。
传统双馈交流异步可调速风力发电机需要三套集电环电刷来控制转子励磁电流来调速，风轮机转速范围窄，不可换档，发电效率低。2022年3月本人申报发明的《双变极双馈异步电机》需要三套集电环电刷来控制单相转子励磁电流，可调速可换档，风轮机转速范围较宽，电路复杂，集电环电刷效率低。本发明在电机中创造性运用同心磁齿轮的调磁效应，利用定子调节磁场转速替代同心磁齿轮中具有极对数的一个磁环的机械转速，利用转子电枢磁场转速替代同心磁齿轮中具有极对数的另一个磁环的机械转速，形成的变块风力调磁电机本身具有三个转动部件，无需集电环电刷，就是可换档和可调速风力发电机，这是对调磁电机结构的创新。在此之前，只存在调磁块数不变的调磁环，本发明提出切换活动调磁块与不动调磁块合并状态和分离状态之一来切换作用调磁块数小值和大值之一的调磁环，这是对调磁环结构的创新。本发明有益之处在于：相比传统可调速风力发电机，本发明既可调速又可换档，无需集电环电刷，风轮机转速范围宽，发电效率高。在此之前没有相同的变块风力调磁电机。
所述定子铁芯、转子铁芯、电机轴、电枢绕组、调节绕组、轭绕组、齿部绕组、电枢磁场、极对数、调磁环、调磁块、永磁体、可变磁体、励磁绕组、变流器、同心磁齿轮和转动部件均为成熟技术。
附图说明
图1为变块风力调磁电机一剖面图一，也是实施例1示意图之一。
图2为变块风力调磁电机一剖面图二，也是实施例1示意图之二。
图3为变块风力调磁电机一剖面图三，也是实施例1示意图之三。
图4为变块风力调磁电机一剖面图四，也是实施例1示意图之四。
图5为变块风力调磁电机二剖面图一，也是实施例2示意图之一。
图6为变块风力调磁电机二剖面图二，也是实施例2示意图之二。
图7为变块风力调磁电机三剖面图一，也是实施例3示意图之一。
图8为变块风力调磁电机三剖面图二，也是实施例3示意图之二。
图9为变块风力调磁电机二剖面图一，也是实施例2示意图之一。
图10为变块风力调磁电机二剖面图二，也是实施例2示意图之二。
图11为变块风力调磁电机三剖面图一，也是实施例3示意图之一。
图12为变块风力调磁电机三剖面图二，也是实施例3示意图之二。
图13为相位执行器图一。
图14为相位执行器图二。
图15 为图1的A-A径向剖面图。
各图中，1为定子铁芯轭部，2为定子调节绕组，3为定子铁芯齿部，4为绝缘块，5为不动调磁块，6为活动调磁块，7转子铁芯，8为电枢绕组，9为电机轴，11为不动瓣，12为外壁，13为活动瓣，14为内柱，15为分离通孔，16为合并通孔，17为合并腔。各转子电枢绕组、各定子调节绕组以少数匝数电线（小圆圈）示意，实际电线匝数按实际需要设置。各定子调节绕组轭绕组的相位序号标示在该轭部内或该轭部外侧，相位序号是电枢绕组标示的成熟技术。各转子电枢绕组轭绕组的相位序号标示在该轭部内。支承部件、机壳和变流器等未画出，调磁环的环体未画出。各部件只示意相互关系，未反映实际尺寸。
具体实施方式
实施例1：变块风力调磁电机一，由定子、调磁环、转子、支承部件、机壳和变流器组成。参见图1至图4。定子在外，转子在内。
定子由定子铁芯和定子调节绕组组成，采用成熟技术。定子铁芯由六个轭部和六段齿部组成，采用软磁材料硅钢材料。定子调节绕组由导线绕制而成，绕制形式为六段轭绕组，围绕定子铁芯的轭部绕制而成，流通三相交流电或直流电形成定子调节磁场，六段轭绕组依次分别流通+a相、-c相、+b相、-a相、+c相和-b相的三相交流电，具有定子极对数1，具有定子调节磁场转速，流通直流电时定子调节磁场转速为零。定子调节绕组与变流器形成电路连接。参见图1。
调磁环由调磁块、绝缘块和环体等组成，位于定子与转子之间。调磁块采用软磁材料硅钢材料。给调磁块依次编号，其中单数调磁块为二块活动调磁块，沿周向均匀设置在活动环体上；双数调磁块为二块不动调磁块，沿周向均匀设置在不动环体上。绝缘块就是调磁块之间间隔的空气。环体由活动环体和不动环体组成，分别用于确定活动调磁块和不动调磁块的位置，并保持调磁环的形状；不动环体上设置周向滑轨，活动环体设置有滑块，活动环体可以沿周向相对于不动环体逆时针或顺时针转动，带动活动调磁块相对于不动调磁块合并或分离。两种调磁块合并时，调磁环的作用调磁块数为小值2即等于总数的一半；两种调磁块分离时，调磁环的作用调磁块数为大值4即等于总数，总数即活动调磁块数加上不动调磁块数。调磁环的作用调磁块数在小值2和大值4之间切换。调磁环重心与同心磁齿轮轴线重合。调磁环具有调磁环转速，就是不动环体的转速。所述推动活动调磁块相对于不动调磁块转动采用可实施技术，例如采用汽车行业在发动机可变气门中常用的可变相位执行器，参见图13和图14。图13和图14中，顺时针为前方，逆时针为后方，图里为前端，图外为后端；不动瓣、外壁和前端壁形成活动体，活动瓣、内柱和后端壁形成不动体；活动体与不动体在外壁、内柱、前端壁和后端壁处密切贴合，在不动瓣前方形成相对密闭的分离腔，在不动瓣后方形成相对密闭的合并腔，活动体可以相对不动体转动；每个不动瓣上设置两种通孔，前方是分离通孔，后方是合并通孔；设置活动体与活动环体形成机械连接，设置不动体与不动环体形成机械连接。两图中，图里的前端壁和图外的后端壁未画出。当分离通孔向分离腔注入液压油时，合并通孔回油，分离腔扩张、合并腔收缩，活动调磁块与不动调磁块分离，作用调磁块数切换为大值，如图13；当合并通孔向合并腔注入液压油时，分离通孔回油，合并腔扩张至最大、分离腔收缩至最小，活动调磁块与不动调磁块合并，作用调磁块数切换为小值，如图14。所述可变相位执行器及其部件为成熟技术，注入液压油和回油采用成熟技术。
转子由转子铁芯和电枢绕组组成。转子铁芯由九个齿部和九段轭部组成。电枢绕组选择围绕轭部的轭绕组，当调磁环调制定子调节磁场成为转子电枢磁场时，转子电枢磁场切割电枢绕组发电，本实施例电枢绕组为交流三相绕组，九段轭绕组依次分别流通+A相、+B相、+C相、+A相、+B相、+C相、+A相、+B相和+C相的三相交流电。转子无机械转动。转子电枢磁场具有转子极对数3，具有转子电枢磁场转速。参见图1。
定子调节磁场、调磁环和转子电枢磁场形成三个转动部件，相互之间可以相对转动。定子极对数、作用调磁块数和转子极对数构成调磁匹配关系，调磁匹配关系即下列等式关系之一：调磁匹配关系第一种，定子极对数1+转子极对数3=作用调磁块数大值4；调磁匹配关系第二种，定子极对数1+作用调磁块数小值2=转子极对数3。按调磁匹配关系切换作用调磁块数（2和4）。
支承部件由轴承和支架等组成；机壳保护电机；均采用成熟技术。
变流器是成熟部件，变流器连接电网与定子调节绕组。变流器改变定子调节绕组电流的频率、幅值、相位、相序，从而改变定子调节磁场转速，从而按调磁运动关系改变三个转动部件的转速，这就是定子调节。定子调节的目的是，随着源于风轮机转速的调磁环转速的改变，调节定子调节磁场转速，从而保证转子电枢磁场转速稳定、保证电枢绕组发电频率稳定。定子调节会导致电流输入定子调节绕组用电或定子调节绕组发电电流流出，用电和发电均受变流器控制。
与调磁匹配关系依次对应，定子调节磁场转速、调磁环转速与转子电枢磁场转速形成下列调磁运动关系之一：调磁运动关系一，定子极对数1*定子调节磁场转速+转子极对数3*转子电枢磁场转速=作用调磁块数大值4*调磁环转速；调磁运动关系二，定子极对数1*定子调节磁场转速+作用调磁块数小值2*调磁环转速=转子极对数3*转子电枢磁场转速。按调磁运动关系开展定子调节。
切换作用调磁块数，就切换了调磁匹配关系，切换了调磁运动关系的公式或系数，形成调磁环转速的一种转速范围。定子调节，在不切换调磁运动关系的公式或系数的前提下，改变了定子调节磁场转速的值和调磁环转速的值，形成调磁环转速的另一种转速范围。
调磁环连接风轮机输入机械动力，转子电枢绕组发电。作为风力发电机，目标是风轮机转速变化范围大，发电频率稳定方便并网。定子调节包括调节发电输出电力和调节用电输入电动力。其中调节发电经变流器流向电网，调节用电经变流器来源于电网。切换作用调磁块数形成风轮转速变化范围为2倍；例如，定子调节磁场静止，转子电枢绕组发电频率为50转/秒，当切换作用调磁块数为2时，风轮转速25转/秒，当切换作用调磁块数为4时，风轮转速12.5转/秒。如果定子调节绕组和变流器的额定功率为转子电枢绕组额定功率的33.3%，定子调节形成风轮转速变化范围为2倍；例如，作用调磁块数为2，风轮转速16.666转/秒时，定子调节用电使转子电枢绕组发电频率维持在50转/秒；风轮转速33.333转/秒时，定子调节发电使转子电枢绕组发电频率维持在50转/秒。注意，切换作用调磁块数为小值时用电定子调节磁场转速方向，与切换作用调磁块数为大值时用电定子调节磁场转速方向相反。
本发明不限定定子的结构形式，不限定转子的结构形式。以本实施例为例，如果定子调节绕组改为六个齿部绕组依次分别流通三相交流电形成定子极对数1，本实施例不变。例如转子铁芯改为十八个齿部十八段轭部，转子电枢绕组改为十八段轭绕组，十八段轭绕组依次分别流通+A相、-C相、+B相、-A相、+C相、-B相、+A相、-C相、+B相、-A相、+C相、-B相、+A相、-C相、+B相、-A相、+C相和-B相的三相交流电，同样具有转子极对数3，具有转子电枢磁场转速，转子电枢绕组同样发电为三相交流电，本实施例不变。又例如转子铁芯改为十二个齿部十二段轭部，转子电枢绕组改为十二段轭绕组，十二段轭绕组依次分别流通+A相、+B相、-A相、-B相、+A相、+B相、-A相、-B相、+A相、+B相、-A相和-B相的二相交流电，同样具有转子极对数3，具有转子电枢磁场转速，转子电枢绕组发电为二相交流电，参见图3和图4，本实施例不变。
实施例2：变块风力调磁电机二，由定子、调磁环、转子、支承部件、机壳和变流器成。参见图5和图6。定子在内，转子在外。
定子由定子铁芯和定子调节绕组组成，采用成熟技术。定子铁芯由十二个轭部和十二段齿部组成，采用软磁材料硅钢材料。定子调节绕组由导线绕制而成，绕制形式为十二段轭绕组，围绕定子铁芯的轭部绕制而成，流通三相交流电或直流电形成定子调节磁场；当切换作用调磁块数为2时，十二段轭绕组依次分别流通+A相、+B相、+C相、+A相、+B相、+C相、+A相、+B相、+C相、+A相、+B相和+C相的三相交流电，具有定子极对数4，参见图5；当切换作用调磁块数为4时，十二段轭绕组依次分别流通+A相、-C相、+B相、-A相、+C相、-B相、+A相、-C相、+B相、-A相、+C相和-B相的三相交流电，具有定子极对数2，参见图6。流通直流电时定子调节磁场转速为零。定子调节绕组与变流器形成电路连接。
调磁环由调磁块、绝缘块和环体等组成，位于定子与转子之间。调磁块采用软磁材料硅钢材料。给调磁块依次编号，其中单数调磁块为二块活动调磁块，沿周向均匀设置在活动环体上；双数调磁块为二块不动调磁块，沿周向均匀设置在不动环体上。绝缘块就是调磁块之间间隔的空气。环体由活动环体和不动环体组成，分别用于确定活动调磁块和不动调磁块的位置，并保持调磁环的形状；不动环体上设置周向滑轨，活动环体设置有滑块，活动环体可以沿周向相对于不动环体逆时针或顺时针转动，带动活动调磁块相对于不动调磁块合并或分离。两种调磁块合并时，调磁环的作用调磁块数为小值2即等于总数的一半；两种调磁块分离时，调磁环的作用调磁块数为大值4即等于总数，总数即活动调磁块数加上不动调磁块数。调磁环的作用调磁块数在小值2和大值4之间切换。调磁环重心与同心磁齿轮轴线重合。调磁环具有调磁环转速，就是不动环体的转速。
转子由转子铁芯和电枢绕组组成。转子铁芯由十八个齿部和十八段轭部组成。电枢绕组选择围绕轭部的轭部电枢绕组，当调磁环调制定子调节磁场成为转子电枢磁场时，转子电枢磁场切割电枢绕组发电，本实施例电枢绕组为交流三相绕组，十八段轭绕组依次分别流通+a相、+b相、+c相、+a相、+b相、+c相、+a相、+b相、+c相、+a相、+b相、+c相、+a相、+b相、+c相、+a相、+b相和+c相的三相交流电。转子无机械转动。转子电枢磁场具有转子极对数6，具有转子电枢磁场转速。转子电枢绕组电流与定子调节绕组电流,一个标示为小写字母另一个标示为大写字母，是为了相区分。
定子调节磁场、调磁环和转子电枢磁场形成三个转动部件，相互之间可以相对转动。定子极对数、作用调磁块数和转子极对数构成调磁匹配关系，调磁匹配关系即下列等式关系之一：调磁匹配关系第一种，定子极对数4+作用调磁块数小值2=转子极对数6；调磁匹配关系第二种，定子极对数2+作用调磁块数大值4=转子极对数6。按调磁匹配关系切换作用调磁块数（2和4），同时也切换定子极对数（4和2）。切换定子极对数由变流器控制。
支承部件由轴承和支架等组成；机壳保护电机；均采用成熟技术。
变流器是成熟部件，变流器连接电网与定子调节绕组。变流器改变定子调节绕组电流的频率、幅值、相位、相序，从而改变定子调节磁场转速，从而按调磁运动关系改变三个转动部件的转速，这就是定子调节。定子调节的目的是，随着源于风轮机转速的调磁环转速的改变，调节定子调节磁场转速，从而保证转子电枢磁场转速稳定、保证电枢绕组发电频率稳定。定子调节会导致电流输入定子调节绕组用电或定子调节绕组发电电流流出，用电和发电均受变流器控制。变流器还控制切换定子极对数。
与调磁匹配关系依次对应，定子调节磁场转速、调磁环转速与转子电枢磁场转速形成下列调磁运动关系之一：调磁运动关系第一种，定子极对数4*定子调节磁场转速+作用调磁块数小值2*调磁环转速=转子极对数6*转子电枢磁场转速；调磁运动关系第二种，定子极对数2*定子调节磁场转速+作用调磁块数大值4*调磁环转速=转子极对数6*转子电枢磁场转速。按调磁运动关系开展定子调节。
切换作用调磁块数和定子极对数，就切换了调磁匹配关系，切换了调磁运动关系的系数，形成调磁环转速的一种转速范围。定子调节，在不切换调磁运动关系的系数的前提下，改变了定子调节磁场转速的值和调磁环转速的值，形成调磁环转速的另一种转速范围。
调磁环连接风轮机输入机械动力，转子电枢绕组发电。作为风力发电机，目标是风轮机转速变化范围大，发电频率稳定方便并网。定子调节包括调节发电输出电力和调节用电输入电动力。其中调节发电经变流器流向电网，调节用电经变流器来源于电网。切换作用调磁块数形成风轮转速变化范围为2倍；例如，定子调节磁场静止，转子电枢绕组发电频率为50转/秒，当切换作用调磁块数为2时，风轮转速25转/秒，当切换作用调磁块数为4时，风轮转速12.5转/秒。如果定子调节绕组和变流器的额定功率为转子电枢绕组额定功率的33.3%，定子调节形成风轮转速变化范围为2倍；例如，作用调磁块数为2，风轮转速16.666转/秒时，定子调节用电使转子电枢绕组发电频率维持在50转/秒；风轮转速33.333转/秒时，定子调节发电使转子电枢绕组发电频率维持在50转/秒。注意，切换作用调磁块数为小值时用电定子调节磁场转速方向，与切换作用调磁块数为大值时用电定子调节磁场转速方向相同。
实施例3：变块风力调磁电机三，由定子、调磁环、转子、支承部件、机壳和变流器组成。参见图7和图8。定子在内，转子在外。
定子由定子铁芯和定子调节绕组组成，采用成熟技术。定子铁芯由九个轭部和九段齿部组成，采用软磁材料硅钢材料。定子调节绕组由导线绕制而成，绕制形式为九段轭绕组，围绕定子铁芯的轭部绕制而成，流通三相交流电或直流电形成定子调节磁场；当切换作用调磁块数为2时，九段轭绕组依次分别流通+A相、+A相、+A相、+B相、+B相、+B相、+C相、+C相和+C相的三相交流电，具有定子极对数1，参见图7；当切换作用调磁块数为4时，九段轭绕组依次分别流通+A相、+B相、+C相、+A相、+B相、+C相、+A相、+B相和+C相的三相交流电，具有定子极对数3，参见图8。流通直流电时定子调节磁场转速为零。定子调节绕组与变流器形成电路连接。
调磁环由调磁块、绝缘块和环体等组成，位于定子与转子之间。调磁块采用软磁材料硅钢材料。给调磁块依次编号，其中单数调磁块为二块活动调磁块，沿周向均匀设置在活动环体上；双数调磁块为二块不动调磁块，沿周向均匀设置在不动环体上。绝缘块就是调磁块之间间隔的空气。环体由活动环体和不动环体组成，分别用于确定活动调磁块和不动调磁块的位置，并保持调磁环的形状；不动环体上设置周向滑轨，活动环体设置有滑块，活动环体可以沿周向相对于不动环体逆时针或顺时针转动，带动活动调磁块相对于不动调磁块合并或分离。两种调磁块合并时，调磁环的作用调磁块数为小值2即等于总数的一半；两种调磁块分离时，调磁环的作用调磁块数为大值4即等于总数，总数即活动调磁块数加上不动调磁块数。调磁环的作用调磁块数在小值2和大值4之间切换。调磁环重心与同心磁齿轮轴线重合。调磁环具有调磁环转速，就是不动环体的转速。
转子由转子铁芯和电枢绕组组成。转子铁芯由六个齿部和六段轭部组成。电枢绕组选择围绕轭部的轭部电枢绕组，当调磁环调制定子调节磁场成为转子电枢磁场时，转子电枢磁场切割电枢绕组发电，本实施例电枢绕组为交流三相绕组，六段轭绕组依次分别流通+a相、-c相、+b相、-a相、+c相和-b相的三相交流电。转子无机械转动。转子电枢磁场具有转子极对数1，具有转子电枢磁场转速。
定子调节磁场、调磁环和转子电枢磁场形成三个转动部件，相互之间可以相对转动。定子极对数、作用调磁块数和转子极对数构成调磁匹配关系，调磁匹配关系即下列等式关系之一：调磁匹配关系第一种，定子极对数1+转子极对数1=作用调磁块数小值2；调磁匹配关系第二种，定子极对数3+转子极对数1=作用调磁块数大值4。按调磁匹配关系切换作用调磁块数（2和4），同时也切换定子极对数（1和3）。切换定子极对数由变流器控制。
支承部件由轴承和支架等组成;机壳保护电机;均采用成熟技术。
变流器是成熟部件，变流器连接电网与定子调节绕组。变流器改变定子调节绕组电流的频率、幅值、相位、相序，从而改变定子调节磁场转速，从而按调磁运动关系改变三个转动部件的转速，这就是定子调节。定子调节的目的是，随着源于风轮机转速的调磁环转速的改变，调节定子调节磁场转速，从而保证转子电枢磁场转速稳定、保证电枢绕组发电频率稳定。定子调节会导致电流输入定子调节绕组用电或定子调节绕组发电电流流出，用电和发电均受变流器控制。变流器还控制切换定子极对数。
与调磁匹配关系依次对应，定子调节磁场转速、调磁环转速与转子电枢磁场转速形成下列调磁运动关系之一：调磁运动关系第一种，定子极对数1*定子调节磁场转速+转子极对数1*转子电枢磁场转速=作用调磁块数小值2*调磁环转速；调磁运动关系第二种，定子极对数3*定子调节磁场转速+转子极对数1*转子电枢磁场转速=作用调磁块数大值4*调磁环转速。按调磁运动关系开展定子调节。
切换作用调磁块数和定子极对数，就切换了调磁匹配关系，切换了调磁运动关系的系数，形成调磁环转速的一种转速范围。定子调节，在不切换调磁运动关系的系数的前提下，改变了定子调节磁场转速的值和调磁环转速的值，形成调磁环转速的另一种转速范围。
调磁环连接风轮机输入机械动力，转子电枢绕组发电。作为风力发电机，目标是风轮机转速变化范围大，发电频率稳定方便并网。定子调节包括调节发电输出电力和调节用电输入电动力。其中调节发电经变流器流向电网，调节用电经变流器来源于电网。切换作用调磁块数形成风轮转速变化范围为2倍；例如，定子调节磁场静止，转子电枢绕组发电频率为50转/秒，当切换作用调磁块数为2时，风轮转速25转/秒，当切换作用调磁块数为4时，风轮转速12.5转/秒。如果定子调节绕组和变流器的额定功率为转子电枢绕组额定功率的33.3%，定子调节形成风轮转速变化范围为2倍；例如，作用调磁块数为2，风轮转速16.666转/秒时，定子调节用电使转子电枢绕组发电频率维持在50转/秒；风轮转速33.333转/秒时，定子调节发电使转子电枢绕组发电频率维持在50转/秒。注意，切换作用调磁块数为小值时用电定子调节磁场转速方向，与切换作用调磁块数为大值时用电定子调节磁场转速方向相同。
实施例4：变块风力调磁电机四，由定子、调磁环、转子、支承部件、机壳和变流器组成。参见图9和图10。定子在内，转子在外。
定子由定子铁芯和定子调节绕组组成，采用成熟技术。定子铁芯由十二个轭部和十二段齿部组成，采用软磁材料硅钢材料。定子调节绕组由导线绕制而成，绕制形式为十二段轭绕组，围绕定子铁芯的轭部绕制而成，流通三相交流电或直流电形成定子调节磁场；当切换作用调磁块数为3时，十二段轭绕组依次分别流通+A相、+A相、-C相、-C相、+B相、+B相、-A相、-A相、+C相、+C相、-B相和-B相的三相交流电，具有定子极对数1，参见图9；当切换作用调磁块数为6时，十二段轭绕组依次分别流通+A相、-C相、+B相、-A相、+C相、-B相、+A相、-C相、+B相、-A相、+C相和-B相的三相交流电，具有定子极对数2，参见图10。流通直流电时定子调节磁场转速为零。定子调节绕组与变流器形成电路连接。
调磁环由调磁块、绝缘块和环体等组成，位于定子与转子之间。调磁块采用软磁材料硅钢材料。给调磁块依次编号，其中单数调磁块为三块活动调磁块，沿周向均匀设置在活动环体上；双数调磁块为三块不动调磁块，沿周向均匀设置在不动环体上。绝缘块就是调磁块之间间隔的空气。环体由活动环体和不动环体组成，分别用于确定活动调磁块和不动调磁块的位置，并保持调磁环的形状；不动环体上设置周向滑轨，活动环体设置有滑块，活动环体可以沿周向相对于不动环体逆时针或顺时针转动，带动活动调磁块相对于不动调磁块合并或分离。两种调磁块合并时，调磁环的作用调磁块数为小值3即等于总数的一半；两种调磁块分离时，调磁环的作用调磁块数为大值6即等于总数，总数即活动调磁块数加上不动调磁块数。调磁环的作用调磁块数在小值3和大值6之间切换。调磁环重心与同心磁齿轮轴线重合。调磁环具有调磁环转速，就是不动环体的转速。
转子由转子铁芯和电枢绕组组成。转子铁芯由十二个齿部和十二段轭部组成。电枢绕组选择围绕轭部的轭部电枢绕组，当调磁环调制定子调节磁场成为转子电枢磁场时，转子电枢磁场切割电枢绕组发电，本实施例电枢绕组为交流三相绕组，十二段轭绕组依次分别流通+a相、+b相、+c相、+a相、+b相、+c相、+a相、+b相、+c相、+a相、+b相和+c相的三相交流电。转子无机械转动。转子电枢磁场具有转子极对数4，具有转子电枢磁场转速。
定子调节磁场、调磁环和转子电枢磁场形成三个转动部件，相互之间可以相对转动。定子极对数、作用调磁块数和转子极对数构成调磁匹配关系，调磁匹配关系即下列等式关系之一：调磁匹配关系第一种，定子极对数1+作用调磁块数小值3=转子极对数4；调磁匹配关系第二种，定子极对数2+转子极对数4=作用调磁块数大值6。按调磁匹配关系切换作用调磁块数（3和6），同时也切换定子极对数（1和2）。切换定子极对数由变流器控制。
支承部件由轴承和支架等组成；机壳保护电机；均采用成熟技术。
变流器是成熟部件，变流器连接电网与定子调节绕组。变流器改变定子调节绕组电流的频率、幅值、相位、相序，从而改变定子调节磁场转速，从而按调磁运动关系改变三个转动部件的转速，这就是定子调节。定子调节的目的是，随着源于风轮机转速的调磁环转速的改变，调节定子调节磁场转速，从而保证转子电枢磁场转速稳定、保证电枢绕组发电频率稳定。定子调节会导致电流输入定子调节绕组用电或定子调节绕组发电电流流出，用电和发电均受变流器控制。变流器还控制切换定子极对数。
与调磁匹配关系依次对应，定子调节磁场转速、调磁环转速与转子电枢磁场转速形成下列调磁运动关系之一：调磁运动关系第一种，定子极对数1*定子调节磁场转速+作用调磁块数小值3*调磁环转速=转子极对数4*转子电枢磁场转速；调磁运动关系第二种，定子极对数2*定子调节磁场转速+转子极对数4*转子电枢磁场转速=作用调磁块数大值6*调磁环转速。按调磁运动关系开展定子调节。
切换作用调磁块数和定子极对数，就切换了调磁匹配关系，切换了调磁运动关系的系数，形成调磁环转速的一种转速范围。定子调节，在不切换调磁运动关系的系数的前提下，改变了定子调节磁场转速的值和调磁环转速的值，形成调磁环转速的另一种转速范围。
调磁环连接风轮机输入机械动力，转子电枢绕组发电。作为风力发电机，目标是风轮机转速变化范围大，发电频率稳定方便并网。定子调节包括调节发电输出电力和调节用电输入电动力。其中调节发电经变流器流向电网，调节用电经变流器来源于电网。切换作用调磁块数形成风轮转速变化范围为2倍；例如，定子调节磁场静止，转子电枢绕组发电频率为50转/秒，当切换作用调磁块数为3时，风轮转速16.666转/秒，当切换作用调磁块数为6时，风轮转速8.333转/秒。如果定子调节绕组和变流器的额定功率为转子电枢绕组额定功率的33.3%，定子调节形成风轮转速变化范围为2倍；例如，作用调磁块数为2，风轮转速11.111转/秒时，定子调节用电使转子电枢绕组发电频率维持在50转/秒；风轮转速22.222转/秒时，定子调节发电使转子电枢绕组发电频率维持在50转/秒。注意，切换作用调磁块数为小值时用电定子调节磁场转速方向，与切换作用调磁块数为大值时用电定子调节磁场转速方向相反。
实施例5：变块风力调磁电机五，由定子、调磁环、转子、支承部件、机壳和变流器组成。参见图11和图12。定子在内，转子在外。
定子由定子铁芯和定子调节绕组组成，采用成熟技术。定子铁芯由十二个轭部和十二段齿部组成，采用软磁材料硅钢材料。定子调节绕组由导线绕制而成，绕制形式为十二段轭绕组，围绕定子铁芯的轭部绕制而成，流通三相交流电或直流电形成定子调节磁场；当切换作用调磁块数为3时，十二段轭绕组依次分别流通+A相、+A相、-C相、-C相、+B相、+B相、-A相、-A相、+C相、+C相、-B相和-B相的三相交流电，具有定子极对数1，参见图11；当切换作用调磁块数为6时，十二段轭绕组依次分别流通+A相、+B相、+C相、+A相、+B相、+C相、+A相、+B相、+C相、+A相、+B相和+C相的三相交流电，具有定子极对数4，参见图12。流通直流电时定子调节磁场转速为零。定子调节绕组与变流器形成电路连接。
调磁环由调磁块、绝缘块和环体等组成，位于定子与转子之间。调磁块采用软磁材料硅钢材料。给调磁块依次编号，其中单数调磁块为三块活动调磁块，沿周向均匀设置在活动环体上；双数调磁块为三块不动调磁块，沿周向均匀设置在不动环体上。绝缘块就是调磁块之间间隔的空气。环体由活动环体和不动环体组成，分别用于确定活动调磁块和不动调磁块的位置，并保持调磁环的形状；不动环体上设置周向滑轨，活动环体设置有滑块，活动环体可以沿周向相对于不动环体逆时针或顺时针转动，带动活动调磁块相对于不动调磁块合并或分离。两种调磁块合并时，调磁环的作用调磁块数为小值3即等于总数的一半；两种调磁块分离时，调磁环的作用调磁块数为大值6即等于总数，总数即活动调磁块数加上不动调磁块数。调磁环的作用调磁块数在小值3和大值6之间切换。调磁环重心与同心磁齿轮轴线重合。调磁环具有调磁环转速，就是不动环体的转速。
转子由转子铁芯和电枢绕组组成。转子铁芯由十二个齿部和十二段轭部组成。电枢绕组选择围绕轭部的轭部电枢绕组，当调磁环调制定子调节磁场成为转子电枢磁场时，转子电枢磁场切割电枢绕组发电，本实施例电枢绕组为交流三相绕组，十二段轭绕组依次分别流通+a相、-c相、+b相、-a相、+c相、-b相、+a相、-c相、+b相、-a相、+c相和-b相的三相交流电。转子无机械转动。转子电枢磁场具有转子极对数2，具有转子电枢磁场转速。
定子调节磁场、调磁环和转子电枢磁场形成三个转动部件，相互之间可以相对转动。定子极对数、作用调磁块数和转子极对数构成调磁匹配关系，调磁匹配关系即下列等式关系之一：调磁匹配关系第一种，定子极对数1+转子极对数2=作用调磁块数小值3；调磁匹配关系第二种，定子极对数4+转子极对数2=作用调磁块数大值6。按调磁匹配关系切换作用调磁块数（3和6），同时也切换定子极对数（1和4）。切换定子极对数由变流器控制。
支承部件由轴承和支架等组成；机壳保护电机；均采用成熟技术。
变流器是成熟部件，变流器连接电网与定子调节绕组。变流器改变定子调节绕组电流的频率、幅值、相位、相序，从而改变定子调节磁场转速，从而按调磁运动关系改变三个转动部件的转速，这就是定子调节。定子调节的目的是，随着源于风轮机转速的调磁环转速的改变，调节定子调节磁场转速，从而保证转子电枢磁场转速稳定、保证电枢绕组发电频率稳定。定子调节会导致电流输入定子调节绕组用电或定子调节绕组发电电流流出，用电和发电均受变流器控制。变流器还控制切换定子极对数。
与调磁匹配关系依次对应，定子调节磁场转速、调磁环转速与转子电枢磁场转速形成下列调磁运动关系之一：调磁运动关系第一种，定子极对数1*定子调节磁场转速+转子极对数2*转子电枢磁场转速=作用调磁块数小值3*调磁环转速；调磁运动关系第二种，定子极对数4*定子调节磁场转速+转子极对数2*转子电枢磁场转速=作用调磁块数大值6*调磁环转速。按调磁运动关系开展定子调节。
切换作用调磁块数和定子极对数，就切换了调磁匹配关系，切换了调磁运动关系的系数，形成调磁环转速的一种转速范围。定子调节，在不切换调磁运动关系的系数的前提下，改变了定子调节磁场转速的值和调磁环转速的值，形成调磁环转速的另一种转速范围。
调磁环连接风轮机输入机械动力，转子电枢绕组发电。作为风力发电机，目标是风轮机转速变化范围大，发电频率稳定方便并网。定子调节包括调节发电输出电力和调节用电输入电动力。其中调节发电经变流器流向电网，调节用电经变流器来源于电网。切换作用调磁块数形成风轮转速变化范围为2倍；例如，定子调节磁场静止，转子电枢绕组发电频率为50转/秒，当切换作用调磁块数为3时，风轮转速16.666转/秒，当切换作用调磁块数为6时，风轮转速8.333转/秒。如果定子调节绕组和变流器的额定功率为转子电枢绕组额定功率的33.3%，定子调节形成风轮转速变化范围为2倍；例如，作用调磁块数为2，风轮转速11.111转/秒时，定子调节用电使转子电枢绕组发电频率维持在50转/秒；风轮转速22.222转/秒时，定子调节发电使转子电枢绕组发电频率维持在50转/秒。注意，切换作用调磁块数为小值时用电定子调节磁场转速方向，与切换作用调磁块数为大值时用电定子调节磁场转速方向相同。
实施例6：变块风力调磁电机六，由定子、调磁环、转子、支承部件、机壳和变流器组成。定子在内，转子在外。
定子由定子铁芯和定子调节绕组组成，采用成熟技术。定子铁芯由三十六个轭部和三十六段齿部组成，采用软磁材料硅钢材料。定子调节绕组由导线绕制而成，绕制形式为三十六段轭绕组，围绕定子铁芯的轭部绕制而成，流通三相交流电或直流电形成定子调节磁场；当切换作用调磁块数为4时，三十六段轭绕组依次分别流通+A相、+A相、+A相、+B相、+B相、+B相、+C相、+C相、+C相、+A相、+A相、+A相、+B相、+B相、+B相、+C相、+C相、+C相、+A相、+A相、+A相、+B相、+B相、+B相、+C相、+C相、+C相、+A相、+A相、+A相、+B相、+B相、+B相、+C相、+C相和+C相的三相交流电，具有定子极对数4；当切换作用调磁块数为2时，三十六段轭绕组依次分别流通+A相、-C相、+B相、-A相、+C相、-B相、+A相、-C相、+B相、-A相、+C相、-B相、+A相、-C相、+B相、-A相、+C相、-B相、+A相、-C相、+B相、-A相、+C相、-B相、+A相、-C相、+B相、-A相、+C相、-B相、+A相、-C相、+B相、-A相、+C相和-B相的三相交流电，具有定子极对数6。流通直流电时定子调节磁场转速为零。定子调节绕组与变流器形成电路连接。
调磁环由调磁块、绝缘块和环体等组成，位于定子与转子之间。调磁块采用软磁材料硅钢材料。给调磁块依次编号，其中单数调磁块为二块活动调磁块，沿周向均匀设置在活动环体上；双数调磁块为二块不动调磁块，沿周向均匀设置在不动环体上。绝缘块就是调磁块之间间隔的空气。环体由活动环体和不动环体组成，分别用于确定活动调磁块和不动调磁块的位置，并保持调磁环的形状；不动环体上设置周向滑轨，活动环体设置有滑块，活动环体可以沿周向相对于不动环体逆时针或顺时针转动，带动活动调磁块相对于不动调磁块合并或分离。两种调磁块合并时，调磁环的作用调磁块数为小值2即等于总数的一半；两种调磁块分离时，调磁环的作用调磁块数为大值4即等于总数，总数即活动调磁块数加上不动调磁块数。调磁环的作用调磁块数在小值2和大值4之间切换。调磁环重心与同心磁齿轮轴线重合。调磁环具有调磁环转速，就是不动环体的转速。
转子由转子铁芯和电枢绕组组成。转子铁芯由二十四个齿部和二十四段轭部组成。电枢绕组选择围绕轭部的轭部电枢绕组，当调磁环调制定子调节磁场成为转子电枢磁场时，转子电枢磁场切割电枢绕组发电，本实施例电枢绕组为交流三相绕组，二十四段轭绕组依次分别流通+a相、+b相、+c相、+a相、+b相、+c相、+a相、+b相、+c相、+a相、+b相、+c相、+a相、+b相、+c相、+a相、+b相、+c相、+a相、+b相、+c相、+a相、+b相和+c相的三相交流电。转子无机械转动。转子电枢磁场具有转子极对数8，具有转子电枢磁场转速。
定子调节磁场、调磁环和转子电枢磁场形成三个转动部件，相互之间可以相对转动。定子极对数、作用调磁块数和转子极对数构成调磁匹配关系，调磁匹配关系即下列等式关系之一：调磁匹配关系第一种，定子极对数6+作用调磁块数小值2=转子极对数8；调磁匹配关系第二种，定子极对数4+作用调磁块数大值4=转子极对数8。按调磁匹配关系切换作用调磁块数（2和4），同时也切换定子极对数（6和4）。切换定子极对数由变流器控制。
支承部件由轴承和支架等组成；机壳保护电机；均采用成熟技术。
变流器是成熟部件，变流器连接电网与定子调节绕组。变流器改变定子调节绕组电流的频率、幅值、相位、相序，从而改变定子调节磁场转速，从而按调磁运动关系改变三个转动部件的转速，这就是定子调节。定子调节的目的是，随着源于风轮机转速的调磁环转速的改变，调节定子调节磁场转速，从而保证转子电枢磁场转速稳定、保证电枢绕组发电频率稳定。定子调节会导致电流输入定子调节绕组用电或定子调节绕组发电电流流出，用电和发电均受变流器控制。变流器还控制切换定子极对数。
与调磁匹配关系依次对应，定子调节磁场转速、调磁环转速与转子电枢磁场转速形成下列调磁运动关系之一：调磁运动关系第一种，定子极对数6*定子调节磁场转速+作用调磁块数小值2*调磁环转速=转子极对数8*转子电枢磁场转速；调磁运动关系第二种，定子极对数4*定子调节磁场转速+作用调磁块数大值4*调磁环转速=转子极对数8*转子电枢磁场转速。按调磁运动关系开展定子调节。
切换作用调磁块数和定子极对数，就切换了调磁匹配关系，切换了调磁运动关系的系数，形成调磁环转速的一种转速范围。定子调节，在不切换调磁运动关系的系数的前提下，改变了定子调节磁场转速的值和调磁环转速的值，形成调磁环转速的另一种转速范围。
调磁环连接风轮机输入机械动力，转子电枢绕组发电。作为风力发电机，目标是风轮机转速变化范围大，发电频率稳定方便并网。定子调节包括调节发电输出电力和调节用电输入电动力。其中调节发电经变流器流向电网，调节用电经变流器来源于电网。切换作用调磁块数形成风轮转速变化范围为2倍；例如，定子调节磁场静止，转子电枢绕组发电频率为50转/秒，当切换作用调磁块数为2时，风轮转速25转/秒，当切换作用调磁块数为4时，风轮转速12.5转/秒。如果定子调节绕组和变流器的额定功率为转子电枢绕组额定功率的33.3%，定子调节形成风轮转速变化范围为2倍；例如，作用调磁块数为2，风轮转速16.666转/秒时，定子调节用电使转子电枢绕组发电频率维持在50转/秒；风轮转速33.333转/秒时，定子调节发电使转子电枢绕组发电频率维持在50转/秒。注意，切换作用调磁块数为小值时用电定子调节磁场转速方向，与切换作用调磁块数为大值时用电定子调节磁场转速方向相同。
实施例7：变块风力调磁电机七，由定子、调磁环、转子、支承部件、机壳和变流器组成。定子在内，转子在外。
定子由定子铁芯和定子调节绕组组成，采用成熟技术。定子铁芯由三十六个轭部和三十六段齿部组成，采用软磁材料硅钢材料。定子调节绕组由导线绕制而成，绕制形式为三十六段轭绕组，围绕定子铁芯的轭部绕制而成，流通三相交流电或直流电形成定子调节磁场；当切换作用调磁块数为2时，三十六段轭绕组依次分别流通+A相、+A相、+A相、+B相、+B相、+B相、+C相、+C相、+C相、+A相、+A相、+A相、+B相、+B相、+B相、+C相、+C相、+C相、+A相、+A相、+A相、+B相、+B相、+B相、+C相、+C相、+C相、+A相、+A相、+A相、+B相、+B相、+B相、+C相、+C相和+C相的三相交流电，具有定子极对数4；当切换作用调磁块数为4时，三十六段轭绕组依次分别流通+A相、-C相、+B相、-A相、+C相、-B相、+A相、-C相、+B相、-A相、+C相、-B相、+A相、-C相、+B相、-A相、+C相、-B相、+A相、-C相、+B相、-A相、+C相、-B相、+A相、-C相、+B相、-A相、+C相、-B相、+A相、-C相、+B相、-A相、+C相和-B相的三相交流电，具有定子极对数6。流通直流电时定子调节磁场转速为零。定子调节绕组与变流器形成电路连接。
调磁环由调磁块、绝缘块和环体等组成，位于定子与转子之间。调磁块采用软磁材料硅钢材料。给调磁块依次编号，其中单数调磁块为二块活动调磁块，沿周向均匀设置在活动环体上；双数调磁块为二块不动调磁块，沿周向均匀设置在不动环体上。绝缘块就是调磁块之间间隔的空气。环体由活动环体和不动环体组成，分别用于确定活动调磁块和不动调磁块的位置，并保持调磁环的形状；不动环体上设置周向滑轨，活动环体设置有滑块，活动环体可以沿周向相对于不动环体逆时针或顺时针转动，带动活动调磁块相对于不动调磁块合并或分离。两种调磁块合并时，调磁环的作用调磁块数为小值2即等于总数的一半；两种调磁块分离时，调磁环的作用调磁块数为大值4即等于总数，总数即活动调磁块数加上不动调磁块数。调磁环的作用调磁块数在小值2和大值4之间切换。调磁环重心与同心磁齿轮轴线重合。调磁环具有调磁环转速，就是不动环体的转速。
转子由转子铁芯和电枢绕组组成。转子铁芯由十二个齿部和十二段轭部组成。电枢绕组选择围绕轭部的轭部电枢绕组，当调磁环调制定子调节磁场成为转子电枢磁场时，转子电枢磁场切割电枢绕组发电，本实施例电枢绕组为交流三相绕组，十二段轭绕组依次分别流通+a相、-c相、+b相、-a相、+c相、-b相、+a相、-c相、+b相、-a相、+c相和-b相的三相交流电。转子无机械转动。转子电枢磁场具有转子极对数2，具有转子电枢磁场转速。
定子调节磁场、调磁环和转子电枢磁场形成三个转动部件，相互之间可以相对转动。定子极对数、作用调磁块数和转子极对数构成调磁匹配关系，调磁匹配关系即下列等式关系之一：调磁匹配关系第一种，定子极对数4=作用调磁块数小值2+转子极对数2；调磁匹配关系第二种，定子极对数6=作用调磁块数大值4+转子极对数2。按调磁匹配关系切换作用调磁块数（2和4），同时也切换定子极对数（4和6）。切换定子极对数由变流器控制。
支承部件由轴承和支架等组成；机壳保护电机；均采用成熟技术。
变流器是成熟部件，变流器连接电网与定子调节绕组。变流器改变定子调节绕组电流的频率、幅值、相位、相序，从而改变定子调节磁场转速，从而按调磁运动关系改变三个转动部件的转速，这就是定子调节。定子调节的目的是，随着源于风轮机转速的调磁环转速的改变，调节定子调节磁场转速，从而保证转子电枢磁场转速稳定、保证转子电枢绕组发电频率稳定。定子调节会导致电流输入定子调节绕组用电或定子调节绕组发电电流流出，用电和发电均受变流器控制。变流器还控制切换定子极对数。
与调磁匹配关系依次对应，定子调节磁场转速、调磁环转速与转子电枢磁场转速形成下列调磁运动关系之一：调磁运动关系第一种，定子极对数4*定子调节磁场转速=作用调磁块数小值2*调磁环转速+转子极对数2*转子电枢磁场转速；调磁运动关系第二种，定子极对数6*定子调节磁场转速=作用调磁块数大值4*调磁环转速+转子极对数2*转子电枢磁场转速。按调磁运动关系开展定子调节。
切换作用调磁块数和定子极对数，就切换了调磁匹配关系，切换了调磁运动关系的系数，形成调磁环转速的一种转速范围。定子调节，在不切换调磁运动关系的系数的前提下，改变了定子调节磁场转速的值和调磁环转速的值，形成调磁环转速的另一种转速范围。
调磁环连接风轮机输入机械动力，转子电枢绕组发电。作为风力发电机，目标是风轮机转速变化范围大，发电频率稳定方便并网。定子调节包括调节发电输出电力和调节用电输入电动力。其中调节发电经变流器流向电网，调节用电经变流器来源于电网。切换作用调磁块数形成风轮转速变化范围为2倍；例如，定子调节磁场静止，转子电枢绕组发电频率为50转/秒，当切换作用调磁块数为2时，风轮转速-25转/秒，当切换作用调磁块数为4时，风轮转速-12.5转/秒。如果定子调节绕组和变流器的额定功率为转子电枢绕组额定功率的33.3%，定子调节形成风轮转速变化范围为2倍；例如，作用调磁块数为2，风轮转速-16.666转/秒时，定子调节用电使转子电枢绕组发电频率维持在50转/秒；风轮转速-33.333转/秒时，定子调节发电使转子电枢绕组发电频率维持在50转/秒。注意，切换作用调磁块数为小值时用电定子调节磁场转速方向，与切换作用调磁块数为大值时用电定子调节磁场转速方向相同。
以上各实施例中，未显示定子和转子的极弧、齿宽、齿高（极高）、齿形、轭厚度、线径、匝数、调磁环的详细性质等指标，对这些指标的优化选取均采用成熟技术。各实施例定子电枢绕组主要为轭绕组，电枢绕组改为齿部绕组的方法已有先例，参见2022年3月申报发明的《双变极双馈异步电机》。
本发明的变化与改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求及同等物界定。
Claims (1)
1.变块风力调磁电机，由定子、调磁环、转子、支承部件、机壳和变流器组成，特征在于：调磁环设置活动调磁块和不动调磁块，活动调磁块与不动调磁块切换合并状态和分离状态之一，作用调磁块数切换小值和大值之一，切换调磁匹配关系，切换调磁运动关系；定子设置定子调节绕组，可开展定子调节；转子设置转子电枢绕组发电；
定子由定子铁芯和定子调节绕组组成，定子铁芯由轭部和齿部组成，采用软磁材料，定子调节绕组由导线绕制而成，绕制形式包括轭绕组和齿部绕组，分别围绕定子铁芯的轭部和齿部绕制而成，流通三相交流电、二相交流电或直流电形成定子调节磁场，具有定子极对数，具有定子调节磁场转速，定子调节绕组与变流器形成电路连接；
调磁环由调磁块、绝缘块和环体等组成，位于定子与转子之间，调磁块采用软磁材料，给调磁块依次编号，其中单数号调磁块为活动调磁块，沿周向均匀设置在活动环体上，双数号调磁块为不动调磁块，沿周向均匀设置在不动环体上，绝缘块就是调磁块之间间隔的空气，环体由活动环体和不动环体组成，分别用于确定活动调磁块和不动调磁块的位置，并保持调磁环的形状，不动环体上设置周向滑轨，活动环体设置有滑块，活动环体可以沿周向相对于不动环体转动，带动活动调磁块相对于不动调磁块合并或分离；两种调磁块合并时，调磁环的作用调磁块数为小值，两种调磁块分离时，调磁环的作用调磁块数为大值，作用调磁块数在小值和大值之间切换；调磁环具有调磁环转速；
转子由转子铁芯和电枢绕组组成，转子铁芯由齿部和轭部组成，电枢绕组选择围绕齿部的齿部电枢绕组或围绕轭部的轭部电枢绕组这两者之一，当调磁环调制定子调节磁场成为转子电枢磁场时，转子电枢磁场切割电枢绕组发电，转子电枢磁场具有转子极对数，具有转子电枢磁场转速；
定子调节磁场、调磁环和转子电枢磁场形成三个转动部件，相互之间可以相对转动；定子极对数、作用调磁块数和转子极对数构成调磁匹配关系，调磁匹配关系即下列等式关系之一：调磁匹配关系一，定子极对数+转子极对数=作用调磁块数，调磁匹配关系二，定子极对数+作用调磁块数=转子极对数；按调磁匹配关系切换作用调磁块数；
支承部件由轴承和支架等组成；机壳保护电机；
变流器连接电网与定子调节绕组，变流器改变定子调节绕组电流的频率、幅值、相位、相序，从而改变定子调节磁场转速，从而按调磁运动关系改变三个转动部件的转速，这就是定子调节；定子调节的目的是，随着源于风轮机转速的调磁环转速的改变，调节定子调节磁场转速，从而保证转子电枢磁场转速稳定、保证电枢绕组发电频率稳定；定子调节会导致电流输入定子调节绕组用电或定子调节绕组发电电流流出，用电和发电均受变流器控制；变流器还控制切换定子极对数；
与调磁匹配关系依次对应，定子调节磁场转速、调磁环转速与转子电枢磁场转速形成下列调磁运动关系之一：调磁运动关系一，定子极对数*定子调节磁场转速+转子极对数*转子电枢磁场转速=作用调磁块数*调磁环转速，调磁运动关系二，定子极对数*定子调节磁场转速+作用调磁块数*调磁环转速=转子极对数*转子电枢磁场转速；按调磁运动关系开展定子调节；
调磁环连接风轮机输入机械动力，转子电枢绕组发电，作为风力发电机，目标是风轮机转速变化范围大，发电频率稳定方便并网，切换作用调磁块数和定子调节是实现目标的两种手段；切换作用调磁块数，就切换了调磁匹配关系，切换了调磁运动关系的公式或系数，形成调磁环转速的一种转速范围；定子调节，在不切换调磁运动关系的公式或系数的前提下，改变了定子调节磁场转速的值和调磁环转速的值，形成调磁环转速的另一种转速范围。
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