專利名稱：永磁變阻風力發(fā)電機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發(fā)電機，特別是一種風力發(fā)電機。
技術背景由于風能功率隨風速的立方變化，所以風機的功率輸出隨風速變化的范圍很大。風能的這一特性，使風力發(fā)電機在切入風速和切出風速的發(fā)電功率相差數千倍、頻率變化達近百倍。
目前的風力發(fā)電機都運行在設計的額定功率以下，風力發(fā)電機的額定功率通常對應額定風速；當風速大于額定風速時，風機的控制系統使風翼的狀態(tài)變化以便“溢出”部分風能，使得風力發(fā)電機運行在額定功率下，以避免燒壞發(fā)電機。這時“溢出”的風能未被利用。可見將額定風速設計為切出風速，風能利用程度最大。但是大的額定風速對應大的發(fā)電機額定功率，使發(fā)電機啟動阻力矩增大、切入風速提高，并且當風速低于額定風速時的風力發(fā)電效率降低。另一方面，風機通過增速齒輪提高發(fā)電機的轉速是現在制造風力發(fā)電機組通常采用的方式，它的缺點是增大了發(fā)電機的驅動力矩，降低了風能利用效率。
為此，我們已發(fā)明了一種風力發(fā)電機，它既能改變發(fā)電機的磁阻力以匹配風能的變化和調制發(fā)電頻率，從而提高風力發(fā)電效率和降低恒頻控制的成本。在實現直驅多極的大直徑電樞發(fā)電機時，還要求進一步減小永磁體的磁阻力和用量。
實用新型內容本實用新型的目的是設計一種永磁變阻風力發(fā)電機，它既能改變發(fā)電機的磁阻力以匹配風能的變化和調制發(fā)電頻率，提高風力發(fā)電效率和降低恒頻控制的成本，還能用相對小的永磁體實現直驅多極的大直徑電樞發(fā)電機，降低發(fā)電機的驅動力矩。
本實用新型的目的可以通過采用以下設計方案來實現一種發(fā)電機，它主要由轉子1、定子2和軸承3組成，所述轉子1主要由主軸4、整流器5、小電樞8、電磁體9和端板10組成，所述定子2主要由永磁體組件、結構支撐件11、大電樞12、殼體13、端板14和行程驅動器7組成，所述永磁體組件至少由一個磁體6組成，所述磁體6由永磁體15和軛鐵16組成，所述磁體6上設有至少一個驅動器7，磁體6通過驅動器7與定子2連接，所述的小電樞8由鐵心17和電樞繞組18組成、電磁體9由軛鐵19和勵磁繞組20組成、大電樞12由鐵心21和電樞繞組22組成，所述轉子1的主軸4與軸承3的內圓連接、所述軸承3的外圓與所述定子2的端板14連接，其主要特點是，通過驅動器7驅動的所述磁體6產生相對于主軸4的移動、磁體6與小電樞8之間可以發(fā)生相對位移。所述驅動器7與定子2連接的方式有兩種一種是驅動器7與端板14連接，另一種是驅動器7與殼體13連接。所述磁體6通過驅動器7產生相對于主軸4的移動方式有兩種一種是所述磁體6通過軸向的驅動器7沿所述主軸4的軸向移動，另一種是所述磁體6通過徑向的驅動器7沿所述主軸4的經向移動。
所述定子2中的磁體6的位置，可置于轉子1中的小電樞8外面、也可置于小電樞8里面，前者的磁體6由永磁體15w和軛鐵16w組成、小電樞8由鐵心17n和電樞繞組18組成，后者的磁體6由永磁體15n和軛鐵16n組成、小電樞8由鐵心17w和電樞繞組18組成。
所述轉子1中的小電樞(8)可以與電磁體(9)同軸地置于電磁體(9)的內環(huán)里面、也可以與電磁體(9)同軸地置于電磁體(9)的端部外面。換句話說，小電樞8與電磁體9之間的相對位置可以設置在同層、也可以設置在不同層。
在所述整流器5與小電樞8之間串接導向開關23、在主軸4上設置導電滑環(huán)24，其特點是，當開關23接通整流器5時，本發(fā)電機通過定子2的大電樞12發(fā)電；當開關23接通滑環(huán)24時，本發(fā)電機通過轉子1的小電樞8發(fā)電、并通過滑環(huán)24輸出。導向開關23也可以串接在所述電磁體9與整流器5之間，當開關23接通滑環(huán)24時輸出直流電。由于導向開關23設置在轉子1上，可以通過設在定子2上的無線遙控器控制開關23的導向。
所述永磁體組件可以由1至320個磁體6組成。
所述磁體6的形狀可以是圓弧狀的、也可以是圓環(huán)狀的。
本實用新型的有益效果是，可以根據額定功率和風機驅動機構確定磁體6和大電樞12的直徑而無其它約束和限制、用相對小的永磁體勵磁產生相對大發(fā)電功率、可實現直驅式永磁多極發(fā)電機的大直徑電樞要求而永磁體用量少，通過控制驅動器7可以改變發(fā)電機的磁阻力、發(fā)電功率和發(fā)電頻率，匹配風機功率與發(fā)電機功率和控制發(fā)電頻率，從而達到提高風力發(fā)電效率和降低恒頻控制成本的目的。
圖1是本實用新型的主要組件示意圖。
圖2是本實用新型的一種轉子的結構示意圖。
圖3是圖2的A-A截面圖。
圖4是本實用新型的一種定子的結構示意圖。
圖5是圖4的B-B截面圖。
圖6是本實用新型的一種電磁體的垂直軸向截面的結構示意圖。
圖7是本實用新型的一種大電樞的垂直軸向截面的結構示意圖。
圖8是本實用新型的一種永磁體組件的垂直軸向截面的結構示意圖。
圖9是本實用新型的另一種永磁體組件的垂直軸向截面的結構示意圖。
圖10是本實用新型的一種小電樞的垂直軸向截面的結構示意圖。
圖11是本實用新型的另一種小電樞的垂直軸向截面的結構示意圖。
圖12是本實用新型實施例一的結構示意圖。
圖13是圖12的C-C截面圖。
圖14是本實用新型實施例二的結構示意圖。
圖15是本實用新型實施例三的結構示意圖。
圖16是本實用新型實施例四的結構示意圖。
圖17是圖16的D-D截面圖。
圖18是本實用新型的一種徑向行程驅動器結構示意圖。
圖19是本實用新型的一種軸向行程驅動器結構示意圖。
圖20是本實用新型的另一種軸向行程驅動器的結構示意圖。
圖21是圖20的俯視圖。
具體實施方案
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述圖1至圖11是本實用新型的主要組件及其結構示意圖。圖1示出本實用新型的發(fā)電機由轉子1、定子2和軸承3組成，圖2和圖3示出一種由主軸4、整流器5、小電樞8、電磁體9、端板10a、端板10b和端板10c組成的轉子1的結構示意圖，圖4和圖5示出一種由磁體6、驅動器7、結構支撐件11、大電樞12、端板14a、端板14b、殼體13a和殼體13b組成的定子2的結構示意圖，圖6是一種由軛鐵19和勵磁繞組20組成的電磁體9的結構示意圖，圖7是一種由鐵心21和電樞繞組22組成的大電樞12的結構示意圖，圖8和圖9是兩種磁體6的結構示意圖，圖10和圖11是兩種小電樞8的結構示意圖。
圖12至圖17是本實用新型的四個實施例的結構示意圖。圖12至圖13、圖16和圖17所示的兩個實施例中的轉子1由主軸4、整流器5、小電樞8、電磁體9、端板10a、端板10b和端板10c組成、其中圖16和圖17的轉子1上還設有導向開關23和導電滑環(huán)24，圖14所示實施例二的轉子1由主軸4、整流器5、小電樞8、電磁體9和兩個端板10組成，圖15所示的實施例三的轉子1由主軸4、整流器5、小電樞8、電磁體9、端板10a、端板10b和兩個端板10c組成；圖12和圖13所示實施例一的定子2由四個圓弧狀磁體6、八個徑向驅動器7、結構支撐件11、大電樞12、端板14a、端板14b、殼體13a和殼體13b組成，八個徑向驅動器7均與殼體13b連接，每個磁體6連接兩個徑向驅動器7，四個磁體6在各自連接的驅動器7協同控制下、沿主軸4的徑向在圖中所示的實線位置(6)與虛線位置(6′)之間的任何位置上移動或停止，圖14所示實施例二的定子2由一個圓環(huán)狀磁體6、兩個軸向驅動器7、結構支撐件11、大電樞12、端板14a、端板14b、殼體13a和殼體13b組成，兩個軸向驅動器7連接在端板14b上，磁體6連接兩個軸向驅動器7，磁體6在驅動器7協同控制下、沿主軸4的軸向在圖中所示的實線位置(6)與虛線位置(6′)之間的任何位置上移動或停止，圖15所示實施例三的定子2由一個圓環(huán)狀磁體6、兩個軸向驅動器7、大電樞12、兩個端板14、殼體13組成，兩個軸向驅動器7連接在下面的端板14上，磁體6在兩個軸向驅動器7協同控制驅動下、沿主軸4的軸向在圖中所示的實線位置(6)與虛線位置(6′)之間的任何位置上移動或停止，圖16和圖17所示實施例四的定子2由一個圓環(huán)狀磁體6、四個軸向驅動器7、結構支撐件11、大電樞12、端板14a、端板14b、殼體13a和殼體13b組成，四個軸向驅動器7連接在殼體13b上，磁體6在四個驅動器7協同控制驅動下、沿主軸4的軸向在圖中所示的實線位置(6)與虛線位置(6′)之間的任何位置上移動或停止。
本實用新型的實施例中使用了兩種磁體6和兩種小電樞8在圖14所示的實施例二中，使用的磁體6是由圖8所示的永磁體15w和軛鐵16w組成的、使用的小電樞8是由圖10所示的鐵心17n和電樞繞組18組成的，實施例二的磁體6在小電樞8的里面；在圖12、圖15至圖17所示的三個實施例的磁體6都在小電樞8的外面，它們使用的磁體6由圖9所示的永磁體15n和軛鐵16n組成、使用的小電樞8由圖11所示的鐵心17w和電樞繞組22組成。
本實用新型的實施例中使用了三種驅動器7圖18所示的驅動器7a是一種徑向行程驅動器，它由機殼25、行程桿26和電機27組成，行程桿26的外端與磁體6連接、機殼25的底端與殼體13固連，通過電機23驅動，行程桿26可以相對于機殼25伸縮，在圖12和圖13所示的實施例一中，使用的驅動器7就是這種類型的徑向行程驅動器；圖19所示的驅動器7b是一種軸向行程驅動器，它是一種液壓驅動的行程驅動器，由行程桿28、機殼29和液壓泵30組成，行程桿28的外端與磁體6連接、機殼29的底端與端板14固連，通過液壓泵30的驅動，行程桿28可以大行程伸縮，在圖14和圖15所示的兩個實施例中，使用的驅動器7就是這種類型軸向行程驅動器；圖20和圖21所示的驅動器7c是一種連接在殼體13上的軸向行程驅動器，它由軸座31、傳動螺桿32、行程滑塊33和電機34組成，軸座31和電機34與殼體13固連、行程滑塊33與磁體6連接，通過電機驅動傳動螺桿32旋轉，使行程滑塊33移動，在圖16和圖17所示的實施例四中，使用的驅動器7就是這類的軸向行程驅動器。
權利要求1.一種發(fā)電機，它由轉子(1)、定子(2)和軸承(3)組成，其特征在于轉子(1)由主軸(4)、整流器(5)、小電樞(8)、電磁體(9)、端板(10)組成，定子(2)由永磁體組件、結構支撐件(11)、大電樞(12)、殼體(13)、端板(14)和行程驅動器(7)組成，所述永磁體組件至少由一個磁體(6)組成，磁體(6)上設有至少一個驅動器(7)，磁體(6)通過驅動器(7)與定子(2)連接，所述磁體(6)通過驅動器(7)的驅動產生相對于主軸(4)的移動，磁體(6)與小電樞(8)之間可以發(fā)生相對位移，所述電磁體(9)由軛鐵(19)和勵磁繞組(20)組成、大電樞(12)由鐵心(21)和電樞繞組(22)組成，所述轉子(1)的主軸(4)與軸承(3)的內圓連接、所述軸承(3)的外圓與所述定子(2)的端板(14)連接。
2.根據權利要求1所述的發(fā)電機，其特征在于所述定子(2)中的磁體(6)可以設置在轉子(1)中的小電樞(8)外面、也可以設置在小電樞(8)里面，前者的磁體(6)由永磁體(15w)和軛鐵(16w)組成、小電樞(8)由鐵心(17n)和電樞繞組(18)組成，后者的磁體(6)由永磁體(15n)和軛鐵(16n)組成、小電樞(8)由鐵心(17w)和電樞繞組(18)組成。
3.根據權利要求1所述的發(fā)電機，其特征在于所述轉子(1)中的小電樞(8)可以與電磁體(9)同軸地置于電磁體(9)的內環(huán)里面、也可以與電磁體(9)同軸地置于電磁體(9)的端部外面。
4.根據權利要求1所述的發(fā)電機，其特征在于所述永磁體組件可以由1至320個磁體(6)組成。
5.根據權利要求1所述的發(fā)電機，其特征在于所述磁體(6)的形狀可以是圓弧狀的、也可以是圓環(huán)狀的。
6.根據權利要求1所述的發(fā)電機，其特征在于驅動器(7)可以是軸向行程驅動器、也可以是徑向行程驅動器。
7.根據權利要求1所述的發(fā)電機，其特征在于所述磁體(6)上可以設有1至16個驅動器(7)。
8.根據權利要求1所述的發(fā)電機，其特征在于所述驅動器(7)在定子(2)中的連接位置是驅動器(7)可以連接在端板(14)上、也可以連接在殼體(13)上。
專利摘要本實用新型公開了一種風力永磁變阻發(fā)電機，它由轉子(1)、定子(2)和軸承(3)組成，其特征在于轉子(1)由/主軸(4)、整流器(5)、小電樞(8)、電磁體(9)、端板(10)組成，定子(2)由永磁體組件、結構支撐件(11)、大電樞(12)、殼體(13)、端板(14)和行程驅動器(7)組成，所述永磁體組件至少由一個磁體(6)組成，磁體(6)上設有至少一個驅動器(7)，磁體(6)通過驅動器(7)與定子(2)連接，所述磁體(6)通過驅動器(7)的驅動產生相對于主軸(4)的移動，磁體(6)與小電樞(8)之間可以發(fā)生相對位移，可以調制頻率和匹配風與電的功率，從而提高風力發(fā)電效率。另外，可以用相對小永磁體勵磁，產生相對大的發(fā)電功率，可實現直驅多極發(fā)電機的大直徑電樞要求而永磁體用量少。
文檔編號H02K7/12GK2870275SQ20052013596
公開日2007年2月14日 申請日期2005年11月19日 優(yōu)先權日2005年11月19日
發(fā)明者李鋒, 程鈺, 龐兵, 張全德 申請人:李鋒