專利名稱：混合勵磁無刷直流風力發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)電機，特別涉及風力發(fā)電機，具體為一種混合勵磁無刷直流風力發(fā)電機。
背景技術(shù)：
風力發(fā)電是最有發(fā)展前途的可再生能源形式之一，對于節(jié)約能源、保護環(huán)境和促進可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。我國風能資源豐富，隨著國家對風電產(chǎn)業(yè)的政策扶持和政策導向力度的加大，近年來，我國風電市場高速發(fā)展。而風力發(fā)電機技術(shù)是這一可再生能源形式的關(guān)鍵技術(shù)，決定了風電電機組向電網(wǎng)供電質(zhì)量的好壞，因此人們將大量的研究工作放在了風力發(fā)電機技術(shù)上，風力發(fā)電機隨著人們的研究經(jīng)歷了幾代的變化。第一代風力發(fā)電機是采用鼠籠式異步發(fā)電機，定子接電網(wǎng)，葉輪通過變速箱拖動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用維護方便、成本低廉等優(yōu)點，但是需要從電網(wǎng)吸收無功功率，使得電網(wǎng)的功率因數(shù)變壞，另外對風速要求也苛刻，可工作風速區(qū)間窄。第二代風力發(fā)電機是采用雙饋異步發(fā)電機。定子接電網(wǎng)，在轉(zhuǎn)子側(cè)施加交流勵磁來控制發(fā)電機的轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)速變化的時候控制勵磁電流的頻率、相位，可使定子電流頻率穩(wěn)定。但是雙饋異步發(fā)電機有滑環(huán)和電刷，增加了系統(tǒng)維護的工作量和成本。第三代風力發(fā)電機是采用永磁發(fā)電機，一般是葉輪直接與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子連接，葉輪帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，切割磁感線產(chǎn)生電力。永磁發(fā)電機由于是永磁體勵磁，沒有勵磁損耗，結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高。但是葉輪的轉(zhuǎn)速一般是變化的，所以發(fā)電機發(fā)出的電壓和電流不穩(wěn)定，這時候需要在發(fā)電機的輸出側(cè)加上一個大功率的變流器，無疑增加了成本。上述的現(xiàn)有風力發(fā)電機都屬于交流發(fā)電機，即其電樞繞組都是三相交流對稱繞組。目前未見直流發(fā)電機(即電樞繞組是直流電機電樞繞組的發(fā)電機)用于風力發(fā)電的，也未見相關(guān)的文獻報道。現(xiàn)有技術(shù)中有無刷直流發(fā)電機(其電樞繞組為直流電機電樞繞組)。無刷直流發(fā)電機的電樞繞組中的感應電勢(交變的)是通過整流裝置轉(zhuǎn)化成直流電的。直流電機電樞繞組通常有幾個電樞繞組，繞組的個數(shù)可以是能整除360度電度角的數(shù)(包括1)，整流時，通常是每個電樞繞組連接一個整流裝置，觸發(fā)控制裝置依據(jù)轉(zhuǎn)子位置傳感器發(fā)出的轉(zhuǎn)子位置信號控制各整流裝置的導通順序、導通時刻、導通角度等實現(xiàn)最優(yōu)的直流輸出。無刷直流發(fā)電機的勵磁主要有永磁體勵磁和勵磁繞組勵磁(也稱電勵磁)兩種。由于風力發(fā)電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速是不穩(wěn)定的，要保證輸出電壓的穩(wěn)定，必須要進行勵磁調(diào)節(jié)。永磁體勵磁的直流發(fā)電機雖然具有效率高等優(yōu)點，但由于其勵磁無法調(diào)節(jié)而無法用于風力發(fā)電。
電勵磁的無刷直流發(fā)電機可方便地實現(xiàn)勵磁調(diào)節(jié)。其勵磁繞組的勵磁電流的供給目前有兩種方式，一種是連接在電網(wǎng)上的整流裝置通過電刷和滑環(huán)向勵磁繞組提供勵磁電流，但是由于電刷和滑環(huán)的存在系統(tǒng)維護工作量大，電機使用壽命短，同時勵磁也容易受到電網(wǎng)電壓波動的影響，從而弓I起輸出電壓的波動，難以適應風力發(fā)電的需求；另一種是在電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置與勵磁繞組同軸的交流勵磁機，交流勵磁機通過同樣設(shè)置于轉(zhuǎn)軸上的整流裝置向勵磁繞組提供勵磁電流，這樣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，而且整流裝置會帶來諧波，同時其勵磁電流的調(diào)節(jié)范圍相對較小，難以適應風力發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)范圍大的需求。由于提供勵磁電流的結(jié)構(gòu)存在上述問題和缺陷，因此現(xiàn)有的電勵磁的無刷直流發(fā)電機也不適用于風力發(fā)電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決現(xiàn)有無刷直流發(fā)電機因勵磁或提供勵磁電流的結(jié)構(gòu)存在缺陷而無法適用于風力發(fā)電的問題，提供一種混合勵磁無刷直流風力發(fā)電機。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的混合勵磁無刷直流風力發(fā)電機，包括定子和定子上的直流電機電樞繞組，轉(zhuǎn)軸，設(shè)置于轉(zhuǎn)軸上的主勵永磁極，與定子上的直流電機電樞繞組相連的整流裝置；轉(zhuǎn)軸上還設(shè)有與主勵永磁極的磁極數(shù)及其磁極安裝相位相同(即磁
極相對位置確定后磁極位置相同)的輔勵電磁極，還包括輔勵電磁極的勵磁電流提供裝置，輔勵電磁極的勵磁電流提供裝置包括環(huán)形直流勵磁機和設(shè)置于定子上或者定子外且其輸出的直流電壓極性和大小隨勵磁極(主勵永磁極和輔勵電磁極，即轉(zhuǎn)子)轉(zhuǎn)速和該發(fā)電機的輸出電壓的變化而可調(diào)的環(huán)形直流勵磁機的勵磁電流供給裝置，其中環(huán)形直流勵磁機包括固定在轉(zhuǎn)軸上由環(huán)形硅鋼片疊成的環(huán)形轉(zhuǎn)子和沿定子內(nèi)壁均勻分布的直流勵磁調(diào)節(jié)器，環(huán)形轉(zhuǎn)子的外圈上均勻設(shè)置有外層溝槽，環(huán)形轉(zhuǎn)子的內(nèi)圈設(shè)置有與外層溝槽一一對應的內(nèi)層溝槽，每一對應的外層溝槽和內(nèi)層溝槽纏繞有環(huán)形轉(zhuǎn)子電樞繞組，各環(huán)形轉(zhuǎn)子電樞繞組首尾串聯(lián)起來，與輔勵電磁極的勵磁繞組的輸入端連接，環(huán)形轉(zhuǎn)子的內(nèi)圈覆蓋并固定有硅鋼片的環(huán)蓋，每個直流勵磁調(diào)節(jié)器包括固定在定子內(nèi)壁上的U形鐵心和纏在U形鐵心上的勵磁線圈，直流勵磁調(diào)節(jié)器的U形鐵心一邊插入環(huán)形轉(zhuǎn)子并貼近覆著于環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)圈的環(huán)蓋，各個直流勵磁調(diào)節(jié)器U形鐵心上的勵磁線圈串聯(lián)起來，與環(huán)形直流勵磁機的勵磁電流供給裝置的輸出端連接，U形鐵心上的勵磁線圈的繞制及連線方式要保證U形鐵心插入環(huán)形轉(zhuǎn)子的一邊為相同磁極性(同為N極或同為S極)。該風力發(fā)電機工作時，其轉(zhuǎn)軸(子)被風力拖動，采集風速或磁極(轉(zhuǎn)子)轉(zhuǎn)速、發(fā)電機輸出電壓信號輸送給環(huán)形直流勵磁機的勵磁電流供給裝置，環(huán)形直流勵磁機的勵磁電流供給裝置根據(jù)風速、發(fā)電機輸出電壓確定環(huán)形直流勵磁機勵磁電流If的極性和大小，從而確定了輔勵電磁極的勵磁電流Ia的極性和大小，從而調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸出電壓。當風速較低或者發(fā)電機的負荷較大(輸出電壓較低)時，環(huán)形直流勵磁機的勵磁電流供給裝置給環(huán)形直流勵磁機提供增長的正極性的勵磁電流If，環(huán)形直流勵磁機則輸出增長的正極性的勵磁電流Ia給輔勵電磁極，輔勵電磁極將提供和主勵永磁極磁通同方向的磁通，以提高直流電機電樞繞組的感應電勢，使輸出電壓提高；當風速較高或者發(fā)電機的負荷較小(輸出電壓較高)時，環(huán)形直流勵磁機的勵磁電流供給裝置給環(huán)形直流勵磁機提供的正極性的勵磁電流If減小，從而使輔勵電磁極正極性的勵磁電流Ia減小，使輸出電壓減??；當風速特別高或者發(fā)電機的負荷特別小,而通過減小輔勵電磁極正極性的勵磁電流Ia也不足以平穩(wěn)輸出電壓時，環(huán)形直流勵磁機的勵磁電流供給裝置給環(huán)形直流勵磁機提供負極性的勵磁電流If，環(huán)形直流勵磁機則輸出負極性的勵磁電流Ia給輔勵電磁極，輔勵電磁極將提供和主勵永磁極磁通反方向的磁通，以降低直流電機電樞繞組的感應電勢。定子上的直流電機電樞繞組經(jīng)分別整流后得到脈動較小的直流電，逆變后送入電網(wǎng)。其中，覆蓋在環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)圈的硅鋼片的環(huán)蓋可造成環(huán)形轉(zhuǎn)子電樞繞組位于內(nèi)層溝槽中的導體的磁短路或者使很少的磁力線穿過內(nèi)層溝槽(造成內(nèi)層溝槽中的導體不切割或很少切割磁力線)，這樣環(huán)形轉(zhuǎn)子電樞繞組位于外層溝槽中的導體比內(nèi)層溝槽中的導體所感應的電勢多，使每一個環(huán)形轉(zhuǎn)子電樞繞組有感應電勢輸出，便可為輔勵電磁極提供直流勵磁電流la。從上述的工作過程描述可以看出，所述的環(huán)形直流勵磁機的勵磁電流供給裝置是在發(fā)電機轉(zhuǎn)軸(子)轉(zhuǎn)速或輸出電壓與勵磁之間構(gòu)建了一個閉環(huán)控制，其作用或功能是采集發(fā)電機轉(zhuǎn)軸(子)轉(zhuǎn)速或輸出電壓信號，并根據(jù)轉(zhuǎn)軸(子)轉(zhuǎn)速或輸出電壓信號輸出相應極性及電壓的直流電，為環(huán)形直流勵磁機提供合適勵磁，進而使環(huán)形直流勵磁機為輔助電磁極提供合適的勵磁電流，最終達到調(diào)節(jié)勵磁的目的。實現(xiàn)上述功能的環(huán)形直流勵磁機的勵磁電流供給裝置的結(jié)構(gòu)(包括硬件和軟件結(jié)構(gòu))是所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員容易實現(xiàn)的，所以本發(fā)明對其未作具體結(jié)構(gòu)描述。為進一步完善結(jié)構(gòu)，各直流勵磁調(diào)節(jié)器U形鐵心位于環(huán)形轉(zhuǎn)子外的一邊上連接有外環(huán)蓋，并且外環(huán)蓋將環(huán)形轉(zhuǎn)子完全套在里面。這樣外環(huán)蓋與所連接的U形鐵心的一邊是 同樣的磁極，目的是為環(huán)形轉(zhuǎn)子的外層溝槽中的環(huán)形轉(zhuǎn)子電樞繞組提供均勻的磁場，降低感應電壓的脈動。本發(fā)明開拓性地在無刷直流發(fā)電機(電樞繞組是直流電機電樞繞組)上采用了混合勵磁，相比現(xiàn)有的永磁體勵磁的無刷直流發(fā)電機實現(xiàn)了勵磁調(diào)節(jié)，使其能夠用于風力發(fā)電；相比現(xiàn)有電勵磁的無刷直流發(fā)電機，混合勵磁增大了勵磁的調(diào)節(jié)范圍，更加適合風力發(fā)電轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化大的需求，同時由于電勵磁只是起到輔助勵磁和調(diào)節(jié)勵磁的作用，從而大大降低了電網(wǎng)電壓的波動對勵磁、進而對發(fā)電機輸出電壓的影響；更關(guān)鍵的是本發(fā)明在輔勵電磁極的勵磁電流提供裝置中創(chuàng)造性地采用了全新結(jié)構(gòu)設(shè)計的環(huán)形直流勵磁機，該環(huán)形直流勵磁機可直接輸出直流電(即該環(huán)形直流勵磁機的電樞繞組中的感應電勢為直流感應電勢)為輔助電磁極提供勵磁電流，克服了現(xiàn)有電勵磁的無刷直流發(fā)電機因電刷滑環(huán)結(jié)構(gòu)、同軸設(shè)置整流裝置所帶來的缺陷和問題，使其更加安全可靠地適用于風力發(fā)電。另一種結(jié)構(gòu)的混合勵磁無刷直流風力發(fā)電機，包括定子和定子上的直流電機電樞繞組，轉(zhuǎn)軸，設(shè)置于轉(zhuǎn)軸上的主勵永磁極，與定子上的直流電機電樞繞組相連的整流裝置；轉(zhuǎn)軸上還設(shè)有與主勵永磁極的磁極數(shù)及其磁極安裝相位相同(即磁極相對位置確定后磁極位置相同)的輔勵電磁極，還包括輔勵電磁極的勵磁電流提供裝置，輔勵電磁極的勵磁電流提供裝置包括環(huán)形直流勵磁機和設(shè)置于定子上或者定子外且其輸出的直流電壓極性和大小隨勵磁極(主勵永磁極和輔勵電磁極，即轉(zhuǎn)子)轉(zhuǎn)速和該發(fā)電機的輸出電壓的變化而可調(diào)的環(huán)形直流勵磁機的勵磁電流供給裝置，其中環(huán)形直流勵磁機包括固定在轉(zhuǎn)軸上盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子和沿定子內(nèi)壁均勻分布的直流勵磁調(diào)節(jié)器，盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子的左側(cè)端面均布開設(shè)有左溝槽，盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子的右側(cè)端面開設(shè)有與左溝槽一一對應的右溝槽，每一對應的左溝槽和右溝槽纏繞有盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子電樞繞組，各盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子電樞繞組首尾串聯(lián)起來，與輔勵電磁極的勵磁繞組的輸入端連接，盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子的一側(cè)端面覆蓋并固定有硅鋼片的環(huán)蓋，每個直流勵磁調(diào)節(jié)器包括固定在定子內(nèi)壁上的U形鐵心和纏在U形鐵心上的勵磁線圈，直流勵磁調(diào)節(jié)器的U形鐵心的兩邊分別位于盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子的兩端并分別貼近覆著于盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子一側(cè)端面上的環(huán)蓋和另一側(cè)端面，各個直流勵磁調(diào)節(jié)器U形鐵心上的勵磁線圈串聯(lián)起來，與環(huán)形直流勵磁機的勵磁電流供給裝置的輸出端連接，U形鐵心上的勵磁線圈的繞制及連線方式要保證U形鐵心位于盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子同一側(cè)的邊為相同磁極性(同為N極或同為S極)。該結(jié)構(gòu)的混合勵磁無刷直流風力發(fā)電機與前一種屬于一個總的發(fā)明構(gòu)思，其工作過程與前一種完全相同，區(qū)別僅在于環(huán)形直流勵磁機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同。同樣地，覆蓋在盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子一側(cè)端面的硅鋼片的環(huán)蓋可造成盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子電樞繞組位于被環(huán)蓋覆蓋的溝槽中(右溝槽)的導體的磁短路或者使很少的磁力線穿過該被覆蓋的溝槽(造成該被覆蓋的溝槽中的導體不切割或很少切割磁力線)。同樣地，為進一步完善結(jié)構(gòu)，各直流勵磁調(diào)節(jié)器U形鐵心位于盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子沒有覆蓋環(huán)蓋一側(cè)的邊上連接有外環(huán)蓋，并且外環(huán)蓋將盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子的盤面全部覆蓋，這樣外環(huán)蓋與所連接的U形鐵心的一邊是同樣的磁極，目的是為盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子貼近外環(huán)蓋的盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子電樞繞組提供均勻的磁場，降低感應電壓的脈動。本發(fā)明所述的混合勵磁無刷直流風力發(fā)電機相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點
1、控制設(shè)備簡單，比現(xiàn)有交流風力發(fā)電機變頻電子設(shè)備少三分之一，更可靠； 2、風速范圍廣，如每秒二米至二十五米；圖7是輸出功率一定時，通過調(diào)節(jié)勵磁發(fā)電機出口電壓和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之間的變化曲線，可以看出在較大的轉(zhuǎn)速(風速)變化范圍內(nèi)，通過調(diào)節(jié)勵磁可使輸出電壓保持平穩(wěn)，也說明該發(fā)電機具有較寬的勵磁調(diào)節(jié)范圍。3、減少了現(xiàn)有交流風力發(fā)電機的無功45%，減低損耗20%以上。4、易于實現(xiàn)多臺、不同風速運轉(zhuǎn)中的發(fā)電機并網(wǎng)聯(lián)機，由微電網(wǎng)集中變頻后接入大電網(wǎng)。5、提高了直流變交流設(shè)備前的功率儲備，改善電流波形。6、有極強的低電壓穿越能力和風電機電壓自恢復容量。7、由于減少發(fā)電機相關(guān)元件和簡化結(jié)構(gòu)，提高了電機的運行可靠性，克服了現(xiàn)有無刷直流發(fā)電機維護不方便、成本高或者結(jié)構(gòu)復雜的問題。本發(fā)明所述的混合勵磁無刷直流風力發(fā)電機對電機結(jié)構(gòu)進行了全新調(diào)整和研究，其工作方式更靈活、對電源要求更彈性、速度可以無級變化和損耗相對最小，它對于提高風電機電力的質(zhì)量，經(jīng)濟性和可靠性，有很大的意義。它可以適用于較大面積的風場和多臺風電機同時工作的風電場，并可讓轉(zhuǎn)速不同的風電機并網(wǎng)運行，是風力發(fā)電工程中繼感應發(fā)電機，雙饋發(fā)電機和永磁同步發(fā)電機后的又一種全新的風電機。本發(fā)明具有工作穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單和可靠，節(jié)能，運行損耗小，適宜寬風速范圍工作，輸出電壓穩(wěn)定等一系列特點；本電機也可做為電動機，用在大功率，多變速，可調(diào)輸出力矩的工程設(shè)備。也可適用如多變速動力源發(fā)電的中小發(fā)電機系統(tǒng)，如飛機，船舶，汽車
坐寸ο


圖I為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意 圖2為圖I中環(huán)形直流勵磁機的結(jié)構(gòu)示意 圖3為圖2的左視 圖4為本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)不意 圖5為圖4中的環(huán)形直流勵磁機的結(jié)構(gòu)示意 圖6為圖5的左視圖(無U形鐵心)；圖7為輸出功率一定時，通過調(diào)節(jié)勵磁發(fā)電機出口電壓和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之間的變化曲線。圖中1 一定子，2 —轉(zhuǎn)軸，3 —主勵永磁極，4 一輔勵電磁極，5 —環(huán)形直流勵磁機，6 一環(huán)形直流勵磁機的勵磁電流供給裝置，7 一環(huán)形轉(zhuǎn)子，8 —外層溝槽，9 -內(nèi)層溝槽，10 -環(huán)形轉(zhuǎn)子電樞繞組，11 一環(huán)蓋，12 - U形鐵心，13 一勵磁線圈，14 一轉(zhuǎn)子位置傳感器，15 一外環(huán)蓋，16 一盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子，17 一左溝槽，18 一右溝槽，19 一盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子電樞繞組。
具體實施例方式實施例I 混合勵磁無刷直流風力發(fā)電機，包括定子I和定子上的直流電機電樞繞組，轉(zhuǎn)軸2，設(shè)置于轉(zhuǎn)軸2上的主勵永磁極3，與定子上的直流電機電樞繞組相連的整流裝置；轉(zhuǎn)軸2上還設(shè)有與主勵永磁極3的磁極數(shù)及其磁極安裝相位相同(即磁極相對位置確定后磁極位置相同)的輔勵電磁極4，還包括輔勵電磁極的勵磁電流提供裝置，輔勵電磁極的勵磁電流提供裝置包括環(huán)形直流勵磁機5和設(shè)置于定子上或者定子外且其輸出的直流電壓極性和大小隨勵磁極(主勵永磁極和輔勵電磁極，即轉(zhuǎn)子)轉(zhuǎn)速和該發(fā)電機的輸出電壓的變化而可調(diào)的環(huán)形直流勵磁機的勵磁電流供給裝置6，其中環(huán)形直流勵磁機包括固定在轉(zhuǎn)軸2上由環(huán)形硅鋼片疊成的環(huán)形轉(zhuǎn)子7和沿定子內(nèi)壁均勻分布的直流勵磁調(diào)節(jié)器，環(huán)形轉(zhuǎn)子7的外圈上均勻設(shè)置有外層溝槽8，環(huán)形轉(zhuǎn)子7的內(nèi)圈設(shè)置有與外層溝槽一一對應的內(nèi)層溝槽9，每一對應的外層溝槽和內(nèi)層溝槽纏繞有環(huán)形轉(zhuǎn)子電樞繞組10，各環(huán)形轉(zhuǎn)子電樞繞組首尾串聯(lián)起來，與輔勵電磁極4的勵磁繞組的輸入端連接，環(huán)形轉(zhuǎn)子7的內(nèi)圈覆蓋并固定有硅鋼片的環(huán)蓋11，每個直流勵磁調(diào)節(jié)器包括固定在定子內(nèi)壁上的U形鐵心12和纏在U形鐵心上的勵磁線圈13，直流勵磁調(diào)節(jié)器的U形鐵心一邊插入環(huán)形轉(zhuǎn)子并貼近覆著于環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)圈的環(huán)蓋11，各個直流勵磁調(diào)節(jié)器U形鐵心上的勵磁線圈13串聯(lián)起來，與環(huán)形直流勵磁機的勵磁電流供給裝置6的輸出端連接，U形鐵心上的勵磁線圈的繞制及連線方式要保證U形鐵心插入環(huán)形轉(zhuǎn)子的一邊為相同磁極性(同為N極或同為S極)。具體實施時，與現(xiàn)有技術(shù)一樣，在定子I上設(shè)置有轉(zhuǎn)子位置傳感器14。所述的主勵永磁極3可采用鐵氧體或稀土永磁材料制作的磁極。U形鐵心12可采用專門的連接件與定子固定，或者直接與定子固定。進一步地，各直流勵磁調(diào)節(jié)器U形鐵心12位于環(huán)形轉(zhuǎn)子外的一邊上連接有外環(huán)蓋15 (顯然，轉(zhuǎn)軸2要穿過外環(huán)蓋15，轉(zhuǎn)軸才能正常旋轉(zhuǎn))，并且外環(huán)蓋15將環(huán)形轉(zhuǎn)子7完全套在里面。實施例2
混合勵磁無刷直流風力發(fā)電機，包括定子I和定子上的直流電機電樞繞組，轉(zhuǎn)軸2，設(shè)置于轉(zhuǎn)軸上的主勵永磁極3，與定子上的直流電機電樞繞組相連的整流裝置；轉(zhuǎn)軸2上還設(shè)有與主勵永磁極3的磁極數(shù)及其磁極安裝相位相同(即磁極相對位置確定后磁極位置相同)的輔勵電磁極4，還包括輔勵電磁極的勵磁電流提供裝置，輔勵電磁極的勵磁電流提供裝置包括環(huán)形直流勵磁機5和設(shè)置于定子上或者定子外且其輸出的直流電壓極性和大小隨勵磁極(主勵永磁極和輔勵電磁極，即轉(zhuǎn)子)轉(zhuǎn)速和該發(fā)電機的輸出電壓的變化而可調(diào)的環(huán)形直流勵磁機的勵磁電流供給裝置6，其中環(huán)形直流勵磁機5包括固定在轉(zhuǎn)軸上盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子16和沿定子內(nèi)壁均勻分布的直流勵磁調(diào)節(jié)器，盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子的左側(cè)端面均布開設(shè)有左溝槽17，盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子的右側(cè)端面開設(shè)有與左溝槽一一對應的右溝槽18，每一對應的左溝槽和右溝槽纏繞有盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子電樞繞組19，各盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子電樞繞組首尾串聯(lián)起來，與輔勵電磁極4的勵磁繞組的輸入端連接，盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子16的一側(cè)端面覆蓋并固定有硅鋼片的環(huán)蓋11，每個直流勵磁調(diào)節(jié)器包括固定在定子內(nèi)壁上的U形鐵心12和纏在U形鐵心上的勵磁線圈13，直流勵磁調(diào)節(jié)器的U形鐵心的兩邊分別位于盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子的兩端并分別貼近覆著于盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子一側(cè)端面上的環(huán)蓋11和另一側(cè)端面，各個直流勵磁調(diào)節(jié)器U形鐵心上的勵磁線圈13串聯(lián)起來，與環(huán)形直流勵磁機的勵磁電流供給裝置6的輸出端連接，U形鐵心上的勵磁線圈的繞制及連線方式要保證U形鐵心位于盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子同一側(cè)的邊為相同磁極性(同為N極或同為S極)。具體實施時，與現(xiàn)有技術(shù)一樣，在定子I上設(shè)置有轉(zhuǎn)子位置傳感器14。所述的主勵永磁極3可采用鐵氧體或稀土永磁材料制作的 磁極。進一步地，各直流勵磁調(diào)節(jié)器U形鐵心12位于盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子16沒有覆蓋環(huán)蓋一偵儀覆蓋有環(huán)蓋的一側(cè)的相對側(cè))的邊上連接有外環(huán)蓋15 (顯然，轉(zhuǎn)軸2要穿過外環(huán)蓋15，轉(zhuǎn)軸才能正常旋轉(zhuǎn))，并且外環(huán)蓋15將盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子16的盤面全部覆蓋。
權(quán)利要求
1.一種混合勵磁無刷直流風力發(fā)電機，包括定子(I)和定子上的直流電機電樞繞組，轉(zhuǎn)軸(2)，設(shè)置于轉(zhuǎn)軸(2)上的主勵永磁極(3)，與定子上的直流電機電樞繞組相連的整流裝置；其特征在于，轉(zhuǎn)軸(2)上還設(shè)有與主勵永磁極(3)的磁極數(shù)及其磁極安裝相位相同的輔勵電磁極(4 )，還包括輔勵電磁極的勵磁電流提供裝置，輔勵電磁極的勵磁電流提供裝置包括環(huán)形直流勵磁機(5)和設(shè)置于定子上或者定子外且其輸出的直流電壓極性和大小隨勵磁極轉(zhuǎn)速和該發(fā)電機的輸出電壓的變化而可調(diào)的環(huán)形直流勵磁機的勵磁電流供給裝置(6)，其中環(huán)形直流勵磁機包括固定在轉(zhuǎn)軸(2)上由環(huán)形硅鋼片疊成的環(huán)形轉(zhuǎn)子(7)和沿定子內(nèi)壁均勻分布的直流勵磁調(diào)節(jié)器，環(huán)形轉(zhuǎn)子(7)的外圈上均勻設(shè)置有外層溝槽(8)，環(huán)形轉(zhuǎn)子(7)的內(nèi)圈設(shè)置有與外層溝槽一一對應的內(nèi)層溝槽(9)，每一對應的外層溝槽和內(nèi)層溝槽纏繞有環(huán)形轉(zhuǎn)子電樞繞組(10)，各環(huán)形轉(zhuǎn)子電樞繞組首尾串聯(lián)起來，與輔勵電磁極(4)的勵磁繞組的輸入端連接，環(huán)形轉(zhuǎn)子(7)的內(nèi)圈覆蓋并固定有硅鋼片的環(huán)蓋(11)，每個直流勵磁調(diào)節(jié)器包括固定在定子內(nèi)壁上的U形鐵心(12)和纏在U形鐵心上的勵磁線圈(13)，直流勵磁調(diào)節(jié)器的U形鐵心一邊插入環(huán)形轉(zhuǎn)子并貼近覆著于環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)圈的環(huán)蓋(11)，各個直流勵磁調(diào)節(jié)器U形鐵心上的勵磁線圈(13)串聯(lián)起來，與環(huán)形直流勵磁機的勵磁電流供給裝置(6)的輸出端連接，U形鐵心(12)上的勵磁線圈的繞制及連線方式要保證U形鐵心插入環(huán)形轉(zhuǎn)子的一邊為相同磁極性。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合勵磁無刷直流風力發(fā)電機，其特征在于，各直流勵磁調(diào)節(jié)器U形鐵心(12)位于環(huán)形轉(zhuǎn)子外的一邊上連接有外環(huán)蓋(15)，并且外環(huán)蓋(15)將環(huán)形轉(zhuǎn)子(7)完全套在里面。
3.一種混合勵磁無刷直流風力發(fā)電機，包括定子(I)和定子上的直流電機電樞繞組，轉(zhuǎn)軸(2)，設(shè)置于轉(zhuǎn)軸上的主勵永磁極(3)，與定子上的直流電機電樞繞組相連的整流裝置；其特征在于，轉(zhuǎn)軸(2)上還設(shè)有與主勵永磁極(3)的磁極數(shù)及其磁極安裝相位相同的輔勵電磁極(4)，還包括輔勵電磁極的勵磁電流提供裝置，輔勵電磁極的勵磁電流提供裝置包括環(huán)形直流勵磁機(5)和設(shè)置于定子上或者定子外且其輸出的直流電壓極性和大小隨勵磁極轉(zhuǎn)速和該發(fā)電機的輸出電壓的變化而可調(diào)的環(huán)形直流勵磁機的勵磁電流供給裝置(6)，其中環(huán)形直流勵磁機(5)包括固定在轉(zhuǎn)軸上的盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子(16)和沿定子內(nèi)壁均勻分布的直流勵磁調(diào)節(jié)器，盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子的左側(cè)端面均布開設(shè)有左溝槽(17)，盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子的右側(cè)端面開設(shè)有與左溝槽一一對應的右溝槽(18)，每一對應的左溝槽和右溝槽纏繞有盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子電樞繞組(19)，各盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子電樞繞組首尾串聯(lián)起來，與輔勵電磁極(4)的勵磁繞組的輸入端連接，盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子(16)的一側(cè)端面覆蓋并固定有硅鋼片的環(huán)蓋(11)，每個直流勵磁調(diào)節(jié)器包括固定在定子內(nèi)壁上的U形鐵心(12)和纏在U形鐵心上的勵磁線圈(13)，直流勵磁調(diào)節(jié)器的U形鐵心的兩邊分別位于盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子的兩端并分別貼近覆著于盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子一側(cè)端面上的環(huán)蓋(11)和另一側(cè)端面，各個直流勵磁調(diào)節(jié)器U形鐵心上的勵磁線圈(13)串聯(lián)起來，與環(huán)形直流勵磁機的勵磁電流供給裝置(6)的輸出端連接，U形鐵心上的勵磁線圈的繞制及連線方式要保證U形鐵心位于盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子同一側(cè)的邊為相同磁極性。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合勵磁無刷直流風力發(fā)電機，其特征在于，各直流勵磁調(diào)節(jié)器U形鐵心(12)位于盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子(16)沒有覆蓋環(huán)蓋一側(cè)的邊上連接有外環(huán)蓋(15)，并且外環(huán)蓋(15)將盤狀環(huán)形轉(zhuǎn)子(16)的盤面全部覆蓋。
全文摘要
本發(fā)明涉及風力發(fā)電機，具體為一種混合勵磁無刷直流風力發(fā)電機，解決現(xiàn)有無刷直流發(fā)電機因勵磁或提供勵磁電流的結(jié)構(gòu)不合理而無法適用于風力發(fā)電的問題。其包括定子和直流電機電樞繞組，轉(zhuǎn)軸，設(shè)置于轉(zhuǎn)軸上的主勵永磁極和輔勵電磁極，還包括輔勵電磁極的勵磁電流提供裝置，輔勵電磁極的勵磁電流提供裝置包括環(huán)形直流勵磁機和環(huán)形直流勵磁機的勵磁電流供給裝置，其中環(huán)形直流勵磁機包括固定在轉(zhuǎn)軸上環(huán)形轉(zhuǎn)子和直流勵磁調(diào)節(jié)器，每個直流勵磁調(diào)節(jié)器包括U形鐵心和纏在U形鐵心上的勵磁線圈。本發(fā)明適用于較大面積的風場和多臺風電機同時工作的風電場，也可做為電動機，用在大功率，多變速，可調(diào)輸出力矩的工程設(shè)備。
文檔編號H02K29/00GK102710083SQ20121018290
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者王英, 程開業(yè), 韓肖清, 馬英 申請人:程開業(yè)