專利名稱：滑差永磁體機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及永磁體激勵(lì)的機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)。本發(fā)明具體，但不限于，涉及通常在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中使用的永磁體感應(yīng)發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
如本領(lǐng)域所公知的，感應(yīng)發(fā)電機(jī)(IG)是一種在機(jī)械和電學(xué)上與多相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(IM)類似的發(fā)電機(jī)。當(dāng)IG的軸旋轉(zhuǎn)地比等效的頂?shù)耐筋l率更快時(shí)，IG就產(chǎn)生電功率。IG通常用于能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)或風(fēng)力渦輪機(jī)以及微型水設(shè)施，這是因?yàn)镮G可以通過最低限度地改變轉(zhuǎn)子速度來產(chǎn)生有效功率。IG通常還在機(jī)械和電學(xué)上比其他類型發(fā)電機(jī)更簡(jiǎn)單。IG還可以更加堅(jiān)固并且不需要電刷或換向器。但是，IG不是自激勵(lì)的，這意味著它們需要外部電源來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁通。一旦IG開始產(chǎn)生功率，可以由電網(wǎng)或發(fā)電機(jī)自身來提供外部電源。來自定子的旋轉(zhuǎn)磁通可以在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出電流，接著產(chǎn)生磁場(chǎng)。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)地比旋轉(zhuǎn)磁通率更慢，機(jī)構(gòu)就像感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一樣工作。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)地更快，裝置就用作發(fā)電機(jī)，以同步頻率產(chǎn)生功率。在大多數(shù)IG中，在獨(dú)立系統(tǒng)的情況下，通過連接到機(jī)構(gòu)的電容器組來產(chǎn)生磁通。在連接電網(wǎng)的系統(tǒng)中，IG從電網(wǎng)中獲得磁化電流。IG適用于風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，這是因?yàn)樵谶@些應(yīng)用中，速度總是可變因素。內(nèi)激勵(lì)的永磁體感應(yīng)發(fā)電機(jī)(PMIG)的原理是已知的。這種發(fā)電機(jī)按照附加的自由旋轉(zhuǎn)永磁體(PM)轉(zhuǎn)子與常規(guī)感應(yīng)轉(zhuǎn)子相結(jié)合的原理運(yùn)行，其中常規(guī)感應(yīng)轉(zhuǎn)子設(shè)置在感應(yīng)轉(zhuǎn)子和定子之間。PM轉(zhuǎn)子在機(jī)構(gòu)內(nèi)部提供磁通，因此不需要磁化電流，進(jìn)而在總體上改進(jìn)機(jī)構(gòu)的功率因數(shù)。當(dāng)前市場(chǎng)上最常見的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)利用復(fù)雜的變速箱和高速的IM的組合。這些系統(tǒng)通常直接連接到電網(wǎng)，這可以通過能夠滑動(dòng)的頂來實(shí)現(xiàn)，因此實(shí)現(xiàn)了軟聯(lián)網(wǎng)。低速永磁體同步機(jī)構(gòu)(PMSM)可替代地用于風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)布局和設(shè)計(jì)中。

圖1中示出了通常的傳動(dòng)鏈的布局。傳動(dòng)鏈可以表示為感應(yīng)機(jī)構(gòu)或者同步機(jī)構(gòu)。例如如果省略齒輪箱，傳動(dòng)鏈可以表示為PMSM，如果省略轉(zhuǎn)換器，傳動(dòng)鏈可以表示為感應(yīng)機(jī)構(gòu)。PMSM還可以基于全頻電子功率轉(zhuǎn)換器來改變所產(chǎn)生功率的電壓電平和頻率，因此使其直接連接到電網(wǎng)中。在下文中，術(shù)語(yǔ)功率轉(zhuǎn)換器指的是全頻電子功率轉(zhuǎn)換器。不使用齒輪箱的系統(tǒng)(例如所示的系統(tǒng))被稱為直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。更多變型，例如經(jīng)常在風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)業(yè)中使用的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)、PMSM和齒輪箱的組合、或頂和轉(zhuǎn)換器的組合，經(jīng)常在某些市場(chǎng)中以有限的規(guī)模(即，主要是公用規(guī)模)使用。就申請(qǐng)人所知，當(dāng)前使用的風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)通常包括與齒輪箱和/或功率轉(zhuǎn)換器協(xié)同操作的發(fā)電機(jī)。因?yàn)樽畛Ｓ玫娘L(fēng)力渦輪機(jī)通常以低轉(zhuǎn)速操作，所以齒輪箱是必需的以便與高速IM一起使用。在沒有各種轉(zhuǎn)換器的情況下，頂只能作為高速設(shè)備，這是因?yàn)榈退偾抑苯勇?lián)網(wǎng)的感應(yīng)機(jī)構(gòu)的磁化電流的大量增加。另一方面，雖然PMSM可以在低轉(zhuǎn)速下有效地操作，但是不能直接連接到風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的電網(wǎng)中。在傳統(tǒng)風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中使用的齒輪箱和功率轉(zhuǎn)換器在機(jī)械上是復(fù)雜的、昂貴的、經(jīng)常維修的設(shè)備，這增加了整體系統(tǒng)的總成本。齒輪箱還使整個(gè)系統(tǒng)的規(guī)模和損耗增加，例如由于熱量和噪音。另一方面，功率轉(zhuǎn)換器是復(fù)雜的且昂貴的電敏感系統(tǒng)。圖2中示出了通常的PMIG的布局。PMIG包括普通定子、感應(yīng)式鼠籠轉(zhuǎn)子、和附加的自由旋轉(zhuǎn)PM轉(zhuǎn)子，該P(yáng)M轉(zhuǎn)子位于感應(yīng)機(jī)構(gòu)的定子和鼠籠轉(zhuǎn)子之間或在鼠籠轉(zhuǎn)子的內(nèi)部(或鼠籠轉(zhuǎn)子的外部)，如圖3所示。當(dāng)用于風(fēng)力渦輪機(jī)中時(shí)，由風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子提供給發(fā)電機(jī)的機(jī)械軸功率被傳送到鼠籠式感應(yīng)轉(zhuǎn)子，同時(shí)PM轉(zhuǎn)子在其自身軸上自由地且獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。PM轉(zhuǎn)子在發(fā)電機(jī)內(nèi)部提供磁通，并且在如圖4的等效電路布局中所示的定子繞組中感應(yīng)電壓。原則上，這減少了磁化電流并且改進(jìn)了機(jī)構(gòu)的功率因數(shù)。這種發(fā)電機(jī)通常使用標(biāo)準(zhǔn)定子和鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在PM轉(zhuǎn)子和定子或轉(zhuǎn)子之間存在齒槽(轉(zhuǎn)矩)效應(yīng)。齒槽效應(yīng)使PM轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子鐵芯或鼠籠式轉(zhuǎn)子鐵芯鎖止，這在低滑差(slip)速度下產(chǎn)生不穩(wěn)定性。在風(fēng)力或其他發(fā)電機(jī)應(yīng)用中使用PMIG是非常誘人的，因?yàn)榭梢员苊馐褂谬X輪箱或用于并網(wǎng)的功率轉(zhuǎn)換器。因此，該設(shè)備是直接驅(qū)動(dòng)、直接聯(lián)網(wǎng)的風(fēng)能轉(zhuǎn)換器，這是非常吸引人的設(shè)計(jì)。盡管存在這些明顯的優(yōu)點(diǎn)，但是據(jù)本申請(qǐng)人所知，目前還沒有PMIG風(fēng)力發(fā)電機(jī)被使用或測(cè)試。主要原因在于機(jī)構(gòu)的構(gòu)造非常困難。發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于提供一種至少部分克服上述缺陷的永磁體感應(yīng)發(fā)電機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括:通過容納永磁體的自由轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子聯(lián)接的兩個(gè)永磁體機(jī)構(gòu)，兩個(gè)永磁體機(jī)構(gòu)的第一永磁體機(jī)構(gòu)具有與電力系統(tǒng)連接的固定的定子，兩個(gè)永磁體機(jī)構(gòu)的第二永磁體機(jī)構(gòu)具有與機(jī)械系統(tǒng)連接的轉(zhuǎn)子，所述系統(tǒng)的特征在于:兩個(gè)永磁體機(jī)構(gòu)被彼此磁分離。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步特征，永磁體機(jī)構(gòu)是發(fā)電機(jī)，優(yōu)選地，第一永磁體機(jī)構(gòu)是同步發(fā)電機(jī)，第二永磁體機(jī)構(gòu)是感應(yīng)發(fā)電機(jī)，感應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是鼠籠式轉(zhuǎn)子。根據(jù)本發(fā)明的又一特征，自由轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子包括至少兩個(gè)轉(zhuǎn)子部分，每個(gè)轉(zhuǎn)子部分都具有繞其外周間隔開的一組永磁體，自由轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子具有模塊化結(jié)構(gòu)，并且轉(zhuǎn)子部分彼此可拆卸地固定，因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子部分彼此固定時(shí)，兩個(gè)永磁體機(jī)構(gòu)結(jié)合操作，當(dāng)轉(zhuǎn)子部分彼此脫離時(shí)，兩個(gè)永磁體機(jī)構(gòu)單獨(dú)操作。根據(jù)本發(fā)明的又一特征，當(dāng)兩個(gè)永磁體機(jī)構(gòu)結(jié)合操作時(shí)，兩個(gè)永磁體機(jī)構(gòu)繞軸以同軸對(duì)齊的方式端對(duì)端地安裝。自由轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子與感應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子同步地旋轉(zhuǎn)，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相對(duì)于同步轉(zhuǎn)動(dòng)的永磁體轉(zhuǎn)子(19)以滑差速度運(yùn)行。根據(jù)本發(fā)明的又一特征，兩組永磁體被機(jī)械地聯(lián)接，以便一起旋轉(zhuǎn)，在第一轉(zhuǎn)子部分上的一組永磁體被配置成激勵(lì)同步發(fā)電機(jī)的固定的定子上的線圈，在第二轉(zhuǎn)子部分上的一組永磁體被配置成激勵(lì)感應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的線圈。第一轉(zhuǎn)子部分以同軸對(duì)齊的方式可拆卸地固定到第二轉(zhuǎn)子部分。根據(jù)本發(fā)明的又一特征，感應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是具有非重疊轉(zhuǎn)子條繞組的感應(yīng)型鼠籠式轉(zhuǎn)子；感應(yīng)型鼠籠式轉(zhuǎn)子具有集中繞組和雙層繞組。電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)被集成入具有轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)中，風(fēng)力渦輪機(jī)固定到感應(yīng)發(fā)電機(jī)的所述轉(zhuǎn)子上。電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是直接驅(qū)動(dòng)的直接聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)。本發(fā)明還提供了一種電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括兩個(gè)轉(zhuǎn)子和定子，兩個(gè)轉(zhuǎn)子的第一轉(zhuǎn)子是感應(yīng)型的鼠籠式轉(zhuǎn)子，兩個(gè)轉(zhuǎn)子的第二轉(zhuǎn)子是自由旋轉(zhuǎn)的永磁體轉(zhuǎn)子，自由旋轉(zhuǎn)的永磁體轉(zhuǎn)子包括兩個(gè)同軸對(duì)齊的、磁分離的轉(zhuǎn)子部分，每個(gè)轉(zhuǎn)子部分都具有繞其外周間隔開的一組永磁體，轉(zhuǎn)子部分被設(shè)置成使得第一轉(zhuǎn)子部分上的一組永磁體激勵(lì)定子上的線圈，第二轉(zhuǎn)子部分上的一組永磁體激勵(lì)感應(yīng)型鼠籠式轉(zhuǎn)子上的線圈。本發(fā)明還提供了一種包括本發(fā)明的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)。附圖簡(jiǎn)要說明圖1是通常的風(fēng)力渦輪機(jī)傳動(dòng)鏈的電學(xué)布局；圖2是通常的永磁體感應(yīng)發(fā)電機(jī)(PMIG)的電學(xué)布局；圖3是通常耦合的永磁體感應(yīng)發(fā)電機(jī)的截面圖；圖4是圖3的永磁體感應(yīng)發(fā)電機(jī)的等效電路布局；圖5是根據(jù)本發(fā)明的分離式永磁體感應(yīng)發(fā)電機(jī)；圖6是根據(jù)本發(fā)明的分離式永磁體感應(yīng)發(fā)電機(jī)的截面圖；圖7示出了(a) IG和(b) SG的穩(wěn)態(tài)dq等效電路和矢量圖；圖8是(a)雙層IG、(b)單層IG和(C)單層SG的截面圖和FE槽；圖9是圖5和6的分離式永磁體感應(yīng)發(fā)電機(jī)的等效電路；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明在感應(yīng)發(fā)電機(jī)中相對(duì)于磁體節(jié)距和槽開度的齒槽轉(zhuǎn)矩靈敏度的三維圖表；圖11是示出圖10的圖表中的齒槽轉(zhuǎn)矩和磁體節(jié)距的二維圖表；圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的平均轉(zhuǎn)矩相對(duì)于磁體節(jié)距變化的圖表；圖13是示出通過設(shè)計(jì)優(yōu)化和齒槽轉(zhuǎn)矩最小化實(shí)現(xiàn)的機(jī)構(gòu)尺寸的表格；圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的IG的dq電感相對(duì)于dq電流的圖表；圖15是示出根據(jù)本發(fā)明的齒槽轉(zhuǎn)矩和全負(fù)載轉(zhuǎn)矩壁動(dòng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子位置的圖表；圖16是示出根據(jù)本發(fā)明的機(jī)構(gòu)中轉(zhuǎn)矩相對(duì)于滑差百分比的圖表；圖17是示出對(duì)于負(fù)載轉(zhuǎn)矩的范圍根據(jù)本發(fā)明的機(jī)構(gòu)的效率百分比的圖表；圖18是示出根據(jù)本發(fā)明的機(jī)構(gòu)中相對(duì)于負(fù)載的無功功率變化的圖表；以及圖19是實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的根據(jù)本發(fā)明的機(jī)構(gòu)中在低電網(wǎng)電壓條件下SG的朝前電流的圖表。
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例中的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11)還稱作分離式永磁體感應(yīng)發(fā)電機(jī)(“ S PMIG”)，如圖5和圖6所示，其通常包括具有一組轉(zhuǎn)子葉片(15)的風(fēng)力渦輪機(jī)(13)、感應(yīng)型鼠籠式轉(zhuǎn)子(17)、常用永磁體(PM)轉(zhuǎn)子(19)、和聯(lián)網(wǎng)定子(21)。S-PMIG (11)被電-磁地分成兩個(gè)PM發(fā)電機(jī)(25和27)，該兩個(gè)PM發(fā)電機(jī)(25和27 )通過自由旋轉(zhuǎn)的模塊化PM轉(zhuǎn)子(19 )聯(lián)接。第一發(fā)電機(jī)(25 )是同步發(fā)電機(jī)(SG)，其固定的定子(21)電連接到電網(wǎng)。第二發(fā)電機(jī)(27)操作為感應(yīng)發(fā)電機(jī)(IG)，并且其短路轉(zhuǎn)子(17)連接到渦輪機(jī)(13)上，渦輪機(jī)(13)相對(duì)于同步旋轉(zhuǎn)的PM轉(zhuǎn)子(19)以滑差速度運(yùn)行。IG轉(zhuǎn)子(17)通過安裝板(29)連接到渦輪機(jī)(13)上。PM轉(zhuǎn)子(19)包括兩個(gè)同軸固定的轉(zhuǎn)子殼(31和33)，每個(gè)轉(zhuǎn)子殼都具有一組永磁體(39)，這些永磁體在轉(zhuǎn)子殼的內(nèi)表面上繞轉(zhuǎn)子殼的外周間隔開。第一轉(zhuǎn)子殼(31)與SG(25) —起操作，第二轉(zhuǎn)子殼(33)與IG (27)—起操作。IG (27)的PM轉(zhuǎn)子(33)安裝在SG
(25)的PM轉(zhuǎn)子(31)上，而IG (27)的非重疊的轉(zhuǎn)子條繞組和軸(35)安裝在安裝板(29)上；在單層非重疊轉(zhuǎn)子條繞組的情況下，短路單匝轉(zhuǎn)子條線圈可以被單獨(dú)地制造，并且然后插入轉(zhuǎn)子槽中。應(yīng)當(dāng)理解，安裝板(29)還可以用作轉(zhuǎn)子(17)的短路導(dǎo)體。因此，電磁分離的PMIG可以被模制成兩個(gè)分離的解耦機(jī)構(gòu)(如從圖9所示的每相等效電路中可以清楚地看出)。在兩個(gè)機(jī)構(gòu)上的每相感應(yīng)電壓是由旋轉(zhuǎn)的PM轉(zhuǎn)子(19)所引起的。在SG (25)的情況下，在定子(21)中以電網(wǎng)頻率感應(yīng)電壓，并且在IG (27)的情況下，在感應(yīng)轉(zhuǎn)子(17)中以滑差頻率感應(yīng)電壓。在操作期間，渦輪機(jī)(13)的旋轉(zhuǎn)功率被機(jī)械地傳送到感應(yīng)轉(zhuǎn)子(17)和被磁性地傳送到PM轉(zhuǎn)子(19)，從PM轉(zhuǎn)子(19)處，旋轉(zhuǎn)功率再次被磁性地傳送到SG定子(21)，然后傳送到電網(wǎng)。在SG (25)和IG (27)中使用非重疊繞組。應(yīng)當(dāng)理解，這樣在減小嵌齒效應(yīng)和負(fù)載轉(zhuǎn)矩波動(dòng)方面具有極大的優(yōu)勢(shì)。此外，可以減少線圈數(shù)量。低齒槽轉(zhuǎn)矩是至關(guān)重要的，因?yàn)槌藙e的之外，它影響自由旋轉(zhuǎn)的PM轉(zhuǎn)子(19)的穩(wěn)定性(尤其在低滑差速度的情況下)。顯然，IG (27)可以被完全移除，風(fēng)力渦輪機(jī)(13)直接安裝在SG的安裝板(37)上。然后，發(fā)電機(jī)(11)將僅是常規(guī)的的直接驅(qū)動(dòng)的PM風(fēng)力發(fā)電機(jī)。應(yīng)當(dāng)注意，IG轉(zhuǎn)子(17)的軸向長(zhǎng)度比SG定子(21)的更短，二者都處于相同的額定功率；下面將討論這種設(shè)計(jì)優(yōu)化的結(jié)果。下文中的S-PMIG的設(shè)計(jì)優(yōu)化和性能評(píng)價(jià)都是在穩(wěn)定狀態(tài)下且在固定于轉(zhuǎn)子的dq參考坐標(biāo)系中實(shí)現(xiàn)。IG (27)和SG (25)的穩(wěn)態(tài)dq公式分別由公式(I)和公式(2)給出(流出正向電流):
權(quán)利要求
1.種電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11 )，包括: 兩個(gè)永磁體機(jī)構(gòu)(25、27 )，通過用于容納永磁體(39 )并自由轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子(19 )聯(lián)接； 所述兩個(gè)永磁體機(jī)構(gòu)的第一永磁體機(jī)構(gòu)(25)具有與電力系統(tǒng)連接的固定的定子(27)； 所述兩個(gè)永磁體機(jī)構(gòu)的第二永磁體機(jī)構(gòu)(27)具有與機(jī)械系統(tǒng)連接的轉(zhuǎn)子(17)； 其特征在于:所述兩個(gè)永磁體機(jī)構(gòu)(25、27)被彼此磁分離。
2.權(quán)利要求1所述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11)，其中，所述兩個(gè)永磁體機(jī)構(gòu)(25、27)是發(fā)電機(jī)。
3.權(quán)利要求1或2所述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11)，其中，所述自由轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子(19)包括至少兩個(gè)轉(zhuǎn)子部分(31、33)，每個(gè)轉(zhuǎn)子部分都具有繞其外周間隔開的一組永磁體(39)。
4.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11)，其中，所述自由轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子(19)具有模塊化結(jié)構(gòu)，并且所述轉(zhuǎn)子部分(31、33)彼此可拆卸地固定，從而當(dāng)所述轉(zhuǎn)子部分(31,33)彼此固定時(shí)，所述兩個(gè)永磁體機(jī)構(gòu)(25、27)結(jié)合操作，當(dāng)所述轉(zhuǎn)子部分(31、33)彼此脫離時(shí)，所述兩個(gè)永磁體機(jī)構(gòu)(25、27)單獨(dú)操作。
5.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11)，其中，當(dāng)所述兩個(gè)永磁體機(jī)構(gòu)(25、27)結(jié)合操作時(shí)，所述兩個(gè)永磁體機(jī)構(gòu)(25、27)繞軸(35)以同軸對(duì)齊的方式端對(duì)端地安裝。
6.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng) 所述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11)，其中，所述第一永磁體機(jī)構(gòu)(25)是同步發(fā)電機(jī)，所述第二永磁體機(jī)構(gòu)(27)是感應(yīng)發(fā)電機(jī)，所述感應(yīng)發(fā)電機(jī)(27)的轉(zhuǎn)子是鼠籠式轉(zhuǎn)子。
7.權(quán)利要求6所述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11)，其中，所述自由轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子(19)與所述感應(yīng)發(fā)電機(jī)的所述轉(zhuǎn)子同步地旋轉(zhuǎn)，所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(27)相對(duì)于同步轉(zhuǎn)動(dòng)的永磁體轉(zhuǎn)子(19)以滑差速度運(yùn)行。
8.權(quán)利要求3-7中任一項(xiàng)所述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11)，其中，兩組永磁體被機(jī)械地聯(lián)接，以便一起旋轉(zhuǎn)，在第一轉(zhuǎn)子部分(31)上的一組永磁體(39)被配置成激勵(lì)所述同步發(fā)電機(jī)(25)的所述固定的定子(21)上的線圈，在第二轉(zhuǎn)子部分(33)上的一組永磁體(39)被配置成激勵(lì)所述感應(yīng)發(fā)電機(jī)(27)的轉(zhuǎn)子(17)的線圈。
9.權(quán)利要求4-8中任一項(xiàng)所述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11)，其中，第一轉(zhuǎn)子部分(31)以同軸對(duì)齊方式可拆卸地固定到第二轉(zhuǎn)子部分(33)。
10.權(quán)利要求6-9中任一項(xiàng)所述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11),其中,所述感應(yīng)發(fā)電機(jī)(27)的所述轉(zhuǎn)子(17)是具有非重疊轉(zhuǎn)子條繞組的感應(yīng)型鼠籠式轉(zhuǎn)子。
11.權(quán)利要求10所述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11)，其中，所述感應(yīng)型鼠籠式轉(zhuǎn)子(17)具有集中繞組和雙層繞組。
12.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11)，其中，所述電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11)被集成具有轉(zhuǎn)子葉片(15)的風(fēng)力渦輪機(jī)(13)中，所述轉(zhuǎn)子葉片(15)固定到所述感應(yīng)發(fā)電機(jī)(27 )的所述轉(zhuǎn)子(17 )上。
13.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11)，其中，所述電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11)是直接驅(qū)動(dòng)的直接聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)。
14.種電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11 )，包括:兩個(gè)轉(zhuǎn)子(17、19)和定子(21)，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子的第一轉(zhuǎn)子(17)是感應(yīng)型的鼠籠式轉(zhuǎn)子，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子的第二轉(zhuǎn)子(19)是自由旋轉(zhuǎn)的永磁體轉(zhuǎn)子； 所述自由旋轉(zhuǎn)的永磁體轉(zhuǎn)子(19)包括: 兩個(gè)同軸對(duì)齊的、磁分離的轉(zhuǎn)子部分(31、33)，每個(gè)轉(zhuǎn)子部分(31、33)都具有繞其外周間隔開的一組永磁體(39)，所述轉(zhuǎn)子部分(31、33)被設(shè)置成使得第一轉(zhuǎn)子部分(31)上的一組永磁體(39)激勵(lì)所述定子(21)上的線圈，第二轉(zhuǎn)子部分(33)上的一組永磁體(39)激勵(lì)所述感應(yīng)型鼠籠式轉(zhuǎn)子(17)上的線圈。
15.種風(fēng)力渦輪機(jī) ，包括如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(11)，尤其適用于風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括兩個(gè)磁分離的永磁體機(jī)構(gòu)(25、27)，兩個(gè)永磁體機(jī)構(gòu)(25、27)由容納永磁體(39)的自由旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子(19)聯(lián)接。第一機(jī)構(gòu)通常是同步發(fā)電機(jī)，第二機(jī)構(gòu)通常是感應(yīng)發(fā)電機(jī)。同步發(fā)電機(jī)(25)具有連接到諸如電網(wǎng)的電力系統(tǒng)的固定定子(21)，感應(yīng)發(fā)電機(jī)(27)具有連接到諸如風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子(17)。
文檔編號(hào)H02K16/02GK103098356SQ201180038295
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月4日
發(fā)明者馬爾騰·簡(jiǎn)·坎珀, 約翰尼斯·亨德里克·雅各布·珀特吉爾特, 約翰·尼可·斯坦德 申請(qǐng)人:斯泰倫博斯大學(xué)