一种基于多转子发电机实现电源逆变的机电装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于多转子发电机实现电源逆变的机电装置，包括多转子发电机、单向轴承、电动机和电源调制器；发电机和电动机为旋转式；多转子发电机包括至少两个转子，优选盘式发电机；多转子发电机转子的转轴通过单向轴承与电动机转子的转轴同轴心机械固连；电动机由电源调制器控制驱动，电源调制器包括开关电路和逻辑模块，逻辑模块内贮有控制程序；电动机的电源端连接或通过电源调制器连接直流电源；直流电源包括光伏装置、一次电池或二次电池；本实用新型专利技术优选脉冲数字电流控制驱动的电动机以及设置飞轮、整流装置，电源逆变波形好，电能转换效率高。电能转换效率高。电能转换效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多转子发电机实现电源逆变的机电装置


[0001]本技术涉及电源逆变的设计领域，具体涉及一种基于多转子发电机实现电源逆变的机电装置。

技术介绍

[0002]电源逆变器的使用功能是把直流电变换为交流电，行业通称DC
‑
AC，在光伏发电和储能并网应用广泛，常规技术是采用高频电子开关电路制造。
[0003]针对电子逆变器的实用缺陷，不少技术人员开始尝试运用历史上的技术老线路，即采用直流电动机或附加飞轮直接驱动发电机旋转发交流电，该技术方向之所以电能转换效率不低，得益于永磁材料、数字控制技术的进步以及旋翼无人机的专用电动机技术成熟，基于数字控制技术和这类专用电动机更适合应用在具有旋转惯性的负载，人们很自然尝试回归驱动发电机旋转发交流电的技术老线路，意图在电源逆变器领域有所作为；该电源逆变的技术老线路之所以被充分重视，尤其得益于近年数字电流直接驱动的旋转电动机的技术进步，其供电非连续，转矩大，磁阻尼小，当负载为旋转体时更有利于发挥惯性，节省驱动电能。
[0004]机电逆变装置最大的优点是输出波形为正弦波，功率越大越显现技术优势。

技术实现思路

[0005]本技术的目的，在于弥补现有电子逆变器受限于功率元器件的固有缺陷，提供一种通过电动机消耗直流电源而联动多转子发电机发出正弦波交流电、实现高效率电源逆变的机电装置，电能转换效率高。
[0006]为实现上述技术目标，本技术提供了一种基于多转子发电机实现电源逆变的机电装置，该机电装置包括多转子发电机、单向轴承、电动机和电源调制器；所述的发电机和电动机为旋转式；所述的多转子发电机包括至少两个转子；所述多转子发电机转子的转轴通过单向轴承与电动机转子的转轴同轴心机械固连；电动机由电源调制器控制驱动，电动机的电源端连接或通过电源调制器连接直流电源；所述的直流电源包括光伏装置、一次电池或二次电池。
[0007]本技术所述的多转子发电机是一种特殊设计的发电机，特点是发电机系统具有至少两个转子；所述的一次电池例如锌空气电池、铝空气电池，所述的二次电池例如锂电池、锌镍电池、铅酸电池及其串并联组合的储能装置；电源调制器的基础功能是控制电动机的转速，包括把直流电源转换为脉冲电流。
[0008]上述技术方案中，所述的多转子发电机为盘式发电机，其包括n个定子、2n或 n+1个转子，n为≥1的正整数；定子和转子呈平面圆盘结构且轴向交替排布；定子包括定子铁芯和若干定子绕组，定子铁芯固定在座架上；转子包括磁轭和若干永磁体，转子的转轴通过轴承固定在座架上。盘式电机是近年技术成熟的一类特种电机，包括电动机和发电机，结构相对紧凑，机械能
‑
电能之间转换效率较高；常规结构具有一个定子、两个转子，所述盘式发电
机不限于一个定子、两个转子结构。
[0009]上述技术方案包括设置飞轮；所述的飞轮为固体成形材料制成的环状大质量转盘，其内环以机械固定方式设置在多转子发电机与单向轴承之间的转轴部位。多转子发电机通常配合转轴加装飞轮应用，可充分利用飞轮的惯性动量，所述大质量是相对电动机转子而言，该技术优选可进一步发挥多转子发电机的特有技术优势；飞轮质量越大越有利于发挥转动惯量，但必须以电动机有效驱动飞轮为前提。
[0010]上述技术方案中，所述的电动机为脉冲数字电流驱动；电动机的电源端通过电源调制器连接直流电源。由脉冲数字电流控制驱动的旋转电动机，业内简称数控电动机，其驱动特点是非连续的脉冲数字电流，磁阻尼小，消耗同样的直流电可获得更大转矩；商品化的数控电动机通常配置专用的电源调制器(也称控制器)，该类专用调制器可视为本技术所述电源调制器的组成部分，甚至全部。
[0011]上述技术方案中，所述的电源调制器包括开关电路和逻辑模块；逻辑模块内贮有控制程序，其控制端连接开关电路；开关电路的输出端电连接电动机电源端，其输入端电连接所述的直流电源。该设计优选是运用电源调制器中逻辑模块对开关电路的控制，使所述的机电装置进一步节省直流电能。
[0012]上述技术方案中，所述逻辑模块的信号输入端通过外围电路连接多转子发电机的电源输出端，或连接监测飞轮转速的电信号装置。该设计优选是运用对发电机的电源输出或飞轮转速的监测，通过逻辑模块的编程控制使电动机节电运行。
[0013]上述的机电装置还包括整流电路；整流电路的控制端电连接逻辑模块，其输入端电连接多转子发电机的电源输出端，其输出端电连接所述的二次电池。机电装置的负载工况非绝对稳恒，存在功耗涨落，外部实时直流电源采用光伏装置同样存在供电涨落，该设计优选是配合二次电池的储能，通过逻辑模块的逻辑程序控制把发电机的实时富余电能暂存，使所述机电装置的交流电输出更稳定。
[0014]本技术的实质性特点是在电源调制器的控制下，通过电动机驱动多转子发电机旋转获得正弦波交流电，由于联动的飞轮具有可观的转动惯量，可以在一定时间间隔内控制电动机非连续消耗直流电，包括采用脉冲数字电流驱动的电动机；电动机转子通过单向轴承驱动多转子发电机的技术意义，正在于电动机在电源调制器控制间歇断电的状态下，单向轴承可充分发挥超越离合的功能，使发电机的转子在大质量飞轮的转动惯量作用下联动运行发电，节省消耗直流电；换言之本技术电源逆变效率较高的技术原因，在于单向轴承和电源调制器的组合运用。
[0015]本技术的电源调制器可通过外围电路或监测飞轮转速的电信号装置监察发电机的工况，控制电动机节能运行；在所述机电装置进一步设置整流装置可把多转子发电机的实时富余电能储存在二次电池，提高电能利用率；安装机电装置的机械架件只要实现有效支撑，材料和结构可以任意。
[0016]本技术的优点在于：通过电源调制器控制电动机和单向轴承的组合作用，可充分发挥飞轮的转动惯量，使多转子发电机高效率变换交流电，采用特种盘式发电机的转换效率更高，交流电波形好，尤其适合制造大功率机电装置。
附图说明
[0017]图1是本技术所述机电装置的一种机械结构局部示意图；
[0018]图2是增加设置飞轮的一种机械结构局部示意图；
[0019]图3是单向轴承部分嵌入电动机飞轮内部安装的一种局部结构示意图；
[0020]图4是所述特种盘式发电机的一种局部结构示意图；
[0021]图5是盘式发电机中定子的一种局部结构示意图；
[0022]图6是盘式发电机中转子的一种局部结构示意图；
[0023]图7是电动机转子通过单向轴承与盘式发电机转子安装的一种局部结构示意图；
[0024]图8是电源调制器的基础结构及控制关系的一种工作逻辑示意图；
[0025]图9是外围电路为逻辑模块提供信号的一种工作逻辑示意图；
[0026]图10是包括整流电路和二次电池的一种工作逻辑控制关系示意图。
[0027]附图标识：
[0028]1、发电机定子
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1a、定子铁芯
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1b、定子绕组2、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多转子发电机实现电源逆变的机电装置，其特征在于，包括多转子发电机、单向轴承(4)、电动机和电源调制器；所述的发电机和电动机为旋转式；所述的多转子发电机包括至少两个转子(3)；所述多转子发电机转子(3)的转轴通过单向轴承(4)与电动机转子(2)的转轴同轴心(8)机械固连；电动机由电源调制器控制驱动，电动机的电源端连接或通过电源调制器连接直流电源；所述的电源调制器包括开关电路和逻辑模块；逻辑模块内贮有控制程序，其控制端连接开关电路；开关电路的输出端电连接电动机电源端，其输入端电连接直流电源；所述的直流电源包括光伏装置、一次电池或二次电池。2.根据权利要求1所述的机电装置，其特征在于，所述的多转子发电机为盘式发电机，其包括n个定子(1)、2n或n+1个转子(3)，n为≥1的正整数；定子(1)和转子(3)呈平面圆盘结构且轴向交替排布；定子(1)包括定子铁芯(1a)和若干...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶亚欧，
申请(专利权)人：苏州用名科技有限公司，
类型：新型
国别省市：