一种电动与发电一体化的多端口永磁电机

本发明属于电机，尤其涉及新能源并网用一种电动和发电一体化的多端口永磁电机。

背景技术：

1、新能源发电一般采用电力电子逆变装置并网，高比例新能源电力的接入影响了电力系统的安全稳定运行，主要体现在：1)低惯性新能源机组导致系统频率调节能力显著下降；2)新能源机组电力电子逆变装置暂态电压支撑能力不足，易发生暂态过电压而大规模脱网；3)新能源的运行控制及其与电网的交互影响，导致新的振荡问题。

2、为降低电力电子逆变装置对电网造成的影响和提高电网的稳定性，专利(申请号cn202010267106.3和申请号cn202010128409.7)均提出了同步电机对系统(motor-generator pair，mgp)的概念，同步电机对系统包含两台电机，一台电动机，一台电励磁同步发电机，新能源不是通过逆变器直接并网，而是由连接新能源电源(光伏电场，或风电场发电获得的直流电源)的逆变器驱动同步电动机旋转，同步电动机带动同轴连接的同步发电机发电，同步发电机连接至电网，同步发电机输出电压的频率由同步电动机的转速控制，同步发电机输出的电压幅值由同步发电机的励磁调节。同步电机对的方案大大提高了系统的稳定性，但两台独立的同步电机(同步电动机、同步发电机)增加了系统的造价和占地面积，且系统效率和稳定性也有待提高。

技术实现思路

1、发明目的：本发明提出一种电动和发电一体化的多端口永磁电机，其目的在于解决现有同步电机对的方法造价高和占地面积大的、以及效率和稳定性有待提高的问题。

2、技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明提出一种电动与发电一体化的多端口永磁电机，其主体结构包括定子、转子、转轴、轴承、前端盖、后端盖和机壳，转子中包含有永磁体；机壳内设置定子，定子的空腔内设置转子，转子串套在转轴上，转轴两端安装在轴承的内圈内，两个轴承的外圈分别与前端盖和后端盖固定，前端盖和后端盖固定在机壳的两端，转子和转轴相对于定子转动；

4、定子包括绕组和定子铁心，绕组包括电动绕组和发电绕组，电动绕组和发电绕组间隔置于定子铁心的定子槽内，电动绕组和发电绕组结构上交叉，电动绕组产生的磁场交链发电绕组，电动绕组为m相对称绕组，m≥2，发电绕组为三相对称绕组。

5、进一步的，所述磁场交链耦合为永磁体产生的磁通φp与电动绕组产生的磁通φm共同链过发电绕组。

6、进一步的，所述转子包含转子轭、磁极压板、极靴、阻尼绕组和两个端部压板；极靴中内置阻尼绕组，极靴压置于永磁体上，永磁体贴敷在转子轭上；磁极压板压在相邻两块极靴的边沿；两个端部压板置于两个轴向端面。

7、进一步的，所述极靴上开设阻尼绕组孔，阻尼绕组置于阻尼绕组孔内，极靴由硅钢片叠压而成。

8、进一步的，所述阻尼绕组包含阻尼条和端环，端环将同一个磁极下的阻尼条短接，形成网状的阻尼绕组。

9、进一步的，所述电机的每极每相槽数q＝z/(6p)＝b+c/d必须满足如下要求：当q为整数时，q为偶数；当q为分数时，c为偶数，式中z为电机的定子槽数，p为电机的极对数，b为整数，c/d为不可约分数。

10、本发明具体优点如下：

11、1)本发明的电动与发电一体化的多端口永磁电机，一台电机同时具备电动和发电的双重功能，降低了传统同步电机对系统的造价和占地面积。

12、2)本发明的电动与发电一体化的多端口永磁电机，一台电机具备同步电机对(同步电动机和同步发电机)并网电压的调频和调压功能，提高了高比例新能源电网的稳定性。

13、3)本发明的电动与发电一体化的多端口永磁电机，由于采用了永磁电机的概念，相对于传统同步电机对而言，具有更高的效率。

技术特征：

1.一种电动与发电一体化的多端口永磁电机，其主体结构包括定子(1)、转子(2)、转轴(3)、轴承(4)、前端盖(5)、后端盖(6)和机壳(7)，转子(2)中包含有永磁体(203)；机壳(7)内设置定子(1)，定子(1)的空腔内设置转子(2)，转子(2)串套在转轴(3)上，转轴(3)两端安装在轴承(4)的内圈内，两个轴承(4)的外圈分别与前端盖(5)和后端盖(6)固定，前端盖(5)和后端盖(6)固定在机壳(7)的两端，转子(2)和转轴(3)相对于定子(1)转动；其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种电动与发电一体化的多端口永磁电机，其特征在于：所述磁场交链耦合为永磁体(203)产生的磁通φp与电动绕组(101)产生的磁通φm共同链过发电绕组(102)。

3.根据权利要求1所述的一种电动与发电一体化的多端口永磁电机，其特征在于：所述转子(2)包含转子轭(201)、磁极压板(202)、极靴(204)、阻尼绕组(205)和两个端部压板(206)；极靴(204)中内置阻尼绕组(205)，极靴(204)压置于永磁体(203)上，永磁体(203)贴敷在转子轭(201)上；磁极压板(202)压在相邻两块极靴(204)的边沿；两个端部压板(206)置于两个轴向端面。

4.根据权利要求3所述的一种电动与发电一体化的多端口永磁电机，其特征在于：所述极靴(204)上开设阻尼绕组孔(2041)，阻尼绕组(205)置于阻尼绕组孔(2041)内，极靴(204)由硅钢片叠压而成。

5.根据权利要求3所述的一种电动与发电一体化的多端口永磁电机，其特征在于：所述阻尼绕组(205)包含阻尼条(2051)和端环(2052)，端环(2052)将同一个磁极下的阻尼条(2051)短接，形成网状的阻尼绕组(205)。

6.根据权利要求1所述的一种电动与发电一体化的多端口永磁电机，其特征在于：所述电机的每极每相槽数q＝z/(6p)＝b+c/d必须满足如下要求：当q为整数时，q为偶数；当q为分数时，c为偶数，式中z为电机的定子槽数，p为电机的极对数，b为整数，c/d为不可约分数。

技术总结
本发明涉及一种电动与发电一体化的多端口永磁电机，该电机的定子包括绕组和定子铁心，绕组包括电动绕组和发电绕组，电动绕组和发电绕组间隔置于定子铁心的定子槽内，电动绕组和发电绕组结构上交叉，电动绕组产生的磁场交链发电绕组，电动绕组为m相对称绕组，m≥2，发电绕组为三相对称绕组。本发明解决现有同步电机对的方法造价高和占地面积大的、以及效率和稳定性有待提高的问题。

技术研发人员：彭兵,郭振兴,朱冬梅
受保护的技术使用者：沈阳工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16