[发明专利]宽转速范围输出永磁变速发电机系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种宽转速范围输出永磁变速发电机系统，属于电机领域。

背景技术

永磁电机作为发电机具有很多优点由于省去励磁绕组和容易出现故障的集电环和电刷，结构较为简单，加工和装配费用减小，运行更为可靠。稀土永磁发电机具有体积小、质量轻、效率高、电机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点；同时，由于处于直轴磁路中的永磁体的磁导率很小，直轴电枢反应电抗较电励磁同步发电机小得多，因而固有电压调整率比电励磁同步发电机小。(图6所示)

目前变速发电系统存在的主要问题是不能进行最大能量捕获。现有发电机存在转速过高或过低的情况下不能采集能量情况，无法实现最大功率控制，低速时发电机不能进行电能输出；即使能够实现最大功率控制，也存在控制复杂、技术难度大、成本高、可靠性低等问题。

发明内容

本发明为了解决不能进行最大能量捕获，无法实现最大功率控制，低速时发电机不能进行电能输出；即使能够实现最大功率控制，也存在控制复杂、技术难度大、成本高、可靠性低等问题，而提出一种宽转速范围输出永磁变速发电机系统。

本发明的宽转速范围输出永磁变速发电机系统永磁同步发电机和三相整流器构成，所述永磁同步发电机由定子、转子和气隙构成，所述定子由电枢铁心和绕组构成，所述电枢铁心的槽数和齿数均为6n，并且每隔一个齿绕一个线圈，其中n为正整数，且n≥2；所述绕组是由3n个线圈构成的集中绕组，沿圆周方向每相邻的3n/j个线圈构成一套三相绕组，即为所述3n个线圈形成j套三相绕组，其中n为j的整数倍，且j≠1，所述j套三相绕组中的每套三相绕组中的每个线圈匝数相同，所述j套三相绕组之间的线圈匝数不同；所述的j套三相绕组输出端分别与j个三相整流器的交流输入端相连，三相整流器的直流输出端并联为总输出端；转子的转子极数为6n±kn极，其中k＝1或2，n与k不能同时取奇数。

因此，本发明提出一种宽转速范围输出永磁变速发电机系统，在继承普通永磁同步发电机的结构简单、成本低、效率高、过载能力强、可靠性高等优点的基础上，实现发电系统的最大风能自动跟踪控制，大大提高变化条件下能量转换为电能的能力。本发明的宽转速范围输出永磁变速发电机系统在变速条件下，可有效提高发电机系统的输出功率。

附图说明

图1和图3本发明宽转速范围输出永磁变速发电机系统中的永磁同步发电机的结构示意图，其中图1的转子2的转子极数为10极，图3的转子2的转子极数为8极，图1和图3中_._._._将12个线圈121分为2组；图2是图1的a部放大图；图4是本发明宽转速范围输出永磁变速发电机系统的结构示意图；图5是本发明宽转速范围输出永磁变速发电机系统的输出特性曲线图；图6是现有发电机系统结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述永磁同步发电机由定子1、转子2和气隙构成，所述定子1由电枢铁心11和绕组12构成，所述电枢铁心11的槽数和齿数均为6n，并且每隔一个齿绕一个线圈121，其中n为正整数，且n≥2；所述绕组12是由3n个线圈121构成的集中绕组，沿圆周方向每相邻的3n/j个线圈121构成一套三相绕组，即为所述3n个线圈121形成j套三相绕组，其中n为j的整数倍，且j≠1，所述j套三相绕组中的每套三相绕组中的每个线圈121匝数相同，所述j套三相绕组之间的线圈121匝数不同；所述的j套三相绕组输出端分别与j个三相整流器的交流输入端相连，三相整流器的直流输出端并联为总输出端；转子2的转子极数为6n±kn极，其中k＝1或2，n与k不能同时取奇数。其中，每套三相绕组中的输出端串联后与一个三相整流器的交流输入端相连，或每套三相绕组中的输出端并联后与一个三相整流器的交流输入端相连。线圈的匝数不同，匝数多的线圈线径小，匝数少的线圈线径大；各相绕组所在槽的槽口尺寸不同，绕在齿上线圈的匝数越多，其线圈边所在槽的槽口宽度就越小、槽口深度越长。绕有线圈的齿的宽度与没有绕线圈的齿的宽度不同。其中衍生为各套绕组既可以为三相绕组，也可以为其它相数的绕组，整流器既可以为三相整流器，也可以为其它相数的整流器。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点在于匝数多线圈所在槽的槽口宽度是匝数少线圈所在槽的槽口宽度的0.2～1.0倍，匝数多线圈所在槽的槽口深度是匝数少线圈所在槽的槽口深度的1.0～5.0倍。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点在于绕有线圈的齿的宽度与没有绕线圈的齿的宽度不同。其它组成和连接方式与具体实施方式一或二相同。