[发明专利]一种双转子发电机及其控制方法

说明书

一种双转子发电机，包括机壳，所述机壳转动连接有转轴，所述机壳内固定连接有定子，所述转轴固定连接有内鼠笼式转子，所述定子与内鼠笼式转子之间设置有外永磁式转子，所述外永磁式转子与转轴转动连接，所述外永磁式转子与定子之间设置有外气隙，所述内鼠笼式转子与外永磁式转子之间设置有内气隙。在传统鼠笼式感应发电机内部增加一个外永磁式转子，所述外永磁式转子提供可调节的励磁，从而提高了发电机运行的功率因数和功率密度，还可以满足在较宽范围内调节发电机转速，所述外永磁式转子可自由旋转，其旋转速度和定子绕组产生的同步旋转磁场互相叠加，减小了发电机定子绕组的电流。

技术领域

本发明涉及发电机的技术领域，具体的是一种双转子发电机及其控制方法。

背景技术

三相异步发电机由于具有结构简单、坚固耐用和维护量小等优点，使得其被广泛应用于工农业生产领域。但是，三相异步发电机功率因数滞后，这样就需要从电网获取更多的无功功率，另外当发电机处于轻载时的功率因数低使得其耗费的电能相当大。随着节能减排和环保节能意识的逐渐增强，提高三相异步发电机的效率变得越来越迫切。这是现有技术的不足之处。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种双转子发电机及其工作方法，在传统鼠笼式感应发电机定子和鼠笼式转子之间增加一个外永磁式转子，所述外永磁式转子提供可调节的励磁，不仅可以提高发电机运行的功率因数和功率密度，而且能够满足在较宽范围内调节发电机转速。

本方案是通过如下技术措施来实现的：一种双转子发电机，包括机壳，所述机壳转动连接有转轴，所述机壳内固定连接有定子，所述转轴固定连接有内鼠笼式转子，所述定子与内鼠笼式转子之间设置有外永磁式转子，所述外永磁式转子与转轴转动连接，所述外永磁式转子与定子之间设置有外气隙，所述内鼠笼式转子与外永磁式转子之间设置有内气隙。采用本技术方案，在传统鼠笼式感应发电机内部增加一个外永磁式转子，所述外永磁式转子提供可调节的励磁，从而提高了发电机运行的功率因数和功率密度，还可以满足在较宽范围内调节发电机转速，所述外永磁式转子可自由旋转，其旋转速度和定子绕组产生的同步旋转磁场互相叠加，减小了发电机定子绕组的电流，所述外永磁式转子与定子之间有外气隙，所述内鼠笼式转子与外永磁式转子之间有内气隙，所述外气隙和内气隙的形成增大了发电机的有效气隙面积，所述发电机的转矩密度和气隙表面积成正比，从而提高了发电机的转矩密度，有利于发电机的节能运行。

优选的，所述外永磁式转子采用永磁体和直流电共同励磁。采用本技术方案，发电机的转矩密度和气隙磁密值成正比，所述外永磁式转子采用永磁体和直流电混合励磁，在相同定子电压供电情况下，与同容量的常规发电机相比，增大了气隙磁密值，从而提高了发电机的转矩密度。

优选的，所述外永磁式转子通过外永磁式转子支架与转轴可转动连接，所述外永磁式转子包括外永磁式转子铁芯、导磁材料、永磁体和外永磁式转子励磁绕组，所述导磁材料固定安装在外永磁式转子铁芯的表面，所述永磁体固定安装在导磁材料上，所述外永磁式转子励磁绕组安装在外永磁式转子铁芯槽中，所述外永磁式转子励磁绕组为直流励磁绕组，所述外永磁式转子励磁绕组通过整流装置与励磁机连接。采用本技术方案，所述外永磁式转子内外两侧存在两个气隙，永磁体产生的磁链同时与定子绕组和内鼠笼转子产生的磁场匝链，共同提供旋转磁场，所述励磁机是电枢旋转式的发电机，经过整流装置为外永磁式转子励磁绕组励磁。

优选的，所述励磁机包括励磁机定子和励磁机转子，所述励磁机定子固定设置在励磁机定子支架上，所述励磁机转子设置在励磁机转子支架上，所述励磁机转子支架以及整流装置均固定设置在外永磁式转子支架上，所述外永磁式转子支架与外永磁式转子固定连接，所述励磁机转子通过导线与整流装置连接，所述整流装置通过导线与外永磁式转子励磁绕组连接。采用本技术方案，所述励磁机转子以及整流装置均固定安装在外永磁式转子支架上与外永磁式转子一起旋转。

优选的，所述内永磁式转子不接负载，所述内鼠笼式转子通过转轴驱动负载运行，所述外永磁式转子的极数和定子的极数一致，所述永磁体的充磁方向为径向。