[发明专利]一种双定子型磁悬浮开关磁阻双通道全周期发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电机，尤其是一种双定子型磁悬浮开关磁阻双通道全周期发电机。

背景技术

磁悬浮开关磁阻电机是将磁轴承的径向力绕组叠绕在开关磁阻电机定子绕组上，利用磁场力将转子悬浮于空间，可以在保留开关磁阻电机机械强度大、转速升高对电磁损耗影响小、运行效率和临界转速高、发电电流为直流脉动电流等优点的基础上，进一步消除机械轴承带来的摩擦损耗，且无需润滑装置。磁悬浮开关磁阻电机可以高速及超高速电动/发电运行，能极大地拓宽开关磁阻电机的应用范围，在工业、化工、生物以及军工等诸多领域均具有广阔的应用前景。

磁悬浮开关磁阻发电机的传统发电运行方式为周期性分时发电模式，这种传统周期性分时发电模式具有功率密度低的局限性，2011年发表于《中国电机工程学报》的文献“全周期无轴承磁悬浮开关磁阻发电机的设计”公布了一种磁悬浮开关磁阻全周期发电机，其悬浮绕组同时担任悬浮和励磁两种功能，并且在悬浮绕组完成励磁关断电流后，主绕组续流发电。然而这种发电机的悬浮绕组和主绕组所产生的磁场，在磁路上相互影响，相互耦合，悬浮力和发电电压之间存在复杂的非线性强耦合关系，系统的数学模型推导、非线性解耦以及运行控制的难度很大，悬浮和发电性能也有待提高。

2013年发表于《电工技术学报》的文献“三相串联励磁式无轴承开关磁阻发电机原理与实现”公布了一种三相串联励磁磁悬浮开关磁阻发电机，这种发电机可进一步降低功率控制器成本，但这种电机也存在悬浮和发电系统强耦合的问题。

申请号为200910263106.X的发明专利“一种单相无轴承开关磁阻电机”公布了一种单相的无轴承开关磁阻电机，这种电机的所有定子齿上只有一套绕组，悬浮力由悬浮绕组电流产生，转矩由转矩电流产生，控制方便。但是作为发电机运行时，主绕组在前半周期励磁，后半周期才续流发电，因此不能在整个相工作周期内均向外输出电能，同样具有功率密度低的问题。

申请号为201110313992.x，专利名称为“一种磁悬浮开关磁阻发电机”的发明专利，公布了一种8/10极的混合定子型磁悬浮开关磁阻发电机；申请号为201220691074.0，专利名称为“一种定子混合型短磁路磁悬浮开关磁阻发电机”的发明专利，公布了一种12/14极的混合磁路磁悬浮开关磁阻发电机；申请号为201110313992.x以及申请号为201220691074.0的专利公布了一种定子均分设宽极的悬浮极和窄极的发电极的磁悬浮开关磁阻发电机，悬浮极上的悬浮力绕组产生悬浮力使转子悬浮，发电极上的励磁绕组和发电绕组绕分别进行励磁和发电。但是这类宽-窄极混合定子型的磁悬浮开关磁阻发电机中，发电极与悬浮极之间仍存在一定的耦合，径向两自由度悬浮极之间的耦合也较大，对悬浮和发电功能的控制有较大的影响。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种双定子型磁悬浮开关磁阻双通道全周期发电机。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种双定子型磁悬浮开关磁阻双通道全周期发电机，包括：凸极型的外定子铁心，转子铁心以及内定子铁心，所述外定子铁心，转子铁心和内定子铁心从外到内同中心轴的嵌套设置；所述外定子铁心上设置有发电极，所述发电极上设置有激励绕组以及发电绕组，用于实现发电功能；所述转子铁心上设置有转子凸极；所述内定子铁心上设置有悬浮极，所述悬浮极上设置有悬浮力绕组，用于实现悬浮功能。

优选的，所述外定子铁心上等间隔设置有12个发电极，所述转子铁心上等间隔设置有8个转子凸极，所述内定子铁心上等间隔设置有8个悬浮极。

优选的，沿所述中心轴径向相对设置的发电极上的激励绕组和发电绕组各自串接为一相，共分成两组三相。

优选的，当所述两组三相绕组中的一组出现故障时，可断开该组并通过所述两组三相绕组中的另一组实现发电功能。

优选的，所述悬浮力绕组包括两组4极结构，其中第一组悬浮力绕组位于所述中心轴径向的x、y轴正方向，第二组悬浮力绕组位于与x轴正方向成45°、135°、225°和315°夹角方向，悬浮力绕组之间互不串接。

优选的，当所述第一组悬浮力绕组出现故障时，可断开所述故障极并通过所述第二组悬浮力绕组中与其相邻的两极实现悬浮功能。

优选的，所述悬浮极与所述转子铁心内表面的对齐面积与所述悬浮极的宽度相等。