微風啟動無芯風力發電機的製作方法

2023-05-10 14:14:31 1

專利名稱：微風啟動無芯風力發電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種微風啟動無芯風力發電機，具體的說是一種大口徑、輕質量、能夠 微風啟動的民用風力發電機。
背景技術：
現有的風力發電機都是利用葉片截取風能，風輪機帶動發電機發電。通常使用的 發電機有水平軸和垂直軸風力發電機，垂直軸風力發電機的發電機大多都是盤式無芯結 構，線圈排列方向垂直於轉軸，線圈外圍和內圍切割磁力線速度不同，雖然能夠微風啟動， 但是效率低，重量偏重，成本高，適合風向不定的城市。水平軸風力發電機普遍包含3個葉 片，少數具有5-6個葉片，葉片是典型的懸臂梁結構，葉片根部承受巨大應力，在強風中易 折斷。因而水平軸風力發電機的葉片根部都很粗壯，這大大增加了重量，尤其對於大功率風 力發電機，葉片越長，轉速反而越低，力矩增大，更增加了葉片根部的應力。大型風力發電機，一般都有變速齒輪箱增速，使發電機得以工作在50HZ，併網發 電。由於齒輪箱普遍比較笨重，因此微風時難以啟動。一般的風力發電機，為了增加磁場交 鏈密度，線圈都是繞在鐵芯上，跟磁鐵會產生吸力，即便是優化磁路，一般都要3米每秒的 風速啟動，另外鐵芯會產生震動，磁滯渦流，總體效率不高。

發明內容
本發明的目的是為了克服上述缺陷，提供一種能夠微風啟動，效率高，製造成本低 的民用風力發電機，其通過以下技術方案實現一種微風啟動無芯風力發電機，包括葉片1，磁鐵2，無芯線圈4，主軸對，還包括外 轉子輪圈13，電機支撐空心杆9徑向支撐所述外轉子輪圈13，電機支撐葉片6斜支撐所述 外轉子輪圈13，且所述電機支撐空心杆9與電機支撐葉片6的另一端支撐於所述轉軸套20 上，葉片1根部梁23插入所述電機支撐空心杆9中，所述磁鐵2具有多個，磁鐵2以其南北 極面平行於外轉子輪圈13旋轉軸線的方向布滿安裝於外轉子輪圈13內壁的外轉子內鐵質 圈21上，且相鄰兩個磁鐵南北極反向，相鄰兩個磁鐵間具有二分之一磁鐵寬度間隙；內定子鐵質圈22，定子支撐片5支撐所述內定子支撐圈22，定子支撐片5另一端 支撐於主軸對，無芯線圈4安裝於所述內定子鐵質圈22上，線圈4具有多組，每組線圈4的 線圈平面與所述內定子鐵質圈22的圓周表面平行；所述內定子鐵質圈22與外轉子內鐵質圈21構成的發電機半徑是葉片1外端部掃 過圓半徑的五分之一至二分之一；整流橋堆二極體12，將多組線圈4的輸出整流成直流輸出。優選的，所述風力發電機主軸M上具有一對雙列角接觸球軸承7，所述電機支撐 空心杆9和電機支撐葉片6分別支撐於兩個軸承。優選的，所述風力發電機的主軸M內沿軸線設有注油管8，主軸M前端具有與注 油管8連通的注油口 14 ；注油管8末端在主軸M末端，油從注油管8末端流出，通過轉軸套20內壁潤滑兩個軸承。優選的，所述定子支撐片5根部具有外防水圈10，轉軸套20—端設有內防水圈 25，所述內防水圈25設於所述外防水圈10內，且內防水圈10的內孔直徑比主軸M直徑大 1毫米左右。優選的，所述外防水圈10底部設有用於流出多餘油和雨水的出水出油孔11。優選的，所述風力發電機固定於迴轉體15上，迴轉體15套設於發電機固定杆18 上，固定杆18上具有兩個推力軸承16支撐所述迴轉體15。優選的，所述發電機固定杆18上設有導電滑環17，迴轉體15內壁上設有銅片刷， 銅片刷與所述導電滑環17彈力接觸。本發明的有益效果是，通過增加了發電機直徑，降低了葉片根部的應力，提高了安 全性；通過無芯線圈，減少了渦流效應，提高了效率。本發明不需要變速箱，減輕了發電機的重量。


圖1為發明無芯風力發電機去除電機支撐葉片6，電機支撐空心杆9後的的正視 圖；圖2為本發明無芯風力發電機的側視圖；圖3為本發明無芯風力發電機葉片1的放大圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明。參見圖1，一種微風啟動無芯風力發電機，包括葉片1，磁鐵2，無芯線圈4，主軸M， 還包括外轉子輪圈13，電機支撐空心杆9徑向支撐所述外轉子輪圈13，電機支撐葉片6斜 支撐所述外轉子輪圈13，且所述電機支撐空心杆9與電機支撐葉片6的另一端支撐於所述 轉軸套20上，葉片1根部梁23插入所述電機支撐空心杆9中，所述磁鐵2具有多個，磁鐵 2以其南北極面平行於外轉子輪圈13旋轉軸線的方向布滿安裝於外轉子輪圈13內壁的外 轉子內鐵質圈21上，且相鄰兩個磁鐵南北極反向，相鄰兩個磁鐵間具有二分之一磁鐵寬度 間隙；內定子鐵質圈22，定子支撐片5支撐所述內定子支撐圈22，定子支撐片5另一端 支撐於主軸對，無芯線圈4安裝於所述內定子鐵質圈22上，線圈4具有多組，每組線圈4的 線圈平面與所述內定子鐵質圈22的圓周表面平行；所述內定子鐵質圈22與外轉子內鐵質圈21構成的發電機半徑是葉片1外端部掃 過圓半徑的五分之一至二分之一；整流橋堆二極體12，將多組線圈4的輸出整流成直流輸出。氣流從迴轉體方向吹來，吹動葉片1和電機支撐葉片6，帶動外轉子輪圈13和磁鐵 2轉動(磁力線垂直於主軸)，切割線圈(線圈排列平行於主軸方向)，磁力線通過氣隙切割 線圈，產生電流，多相線圈經過整流橋堆二極體12整流成直流。由於磁鐵2及線圈4非常 多，電機口徑大，轉速很低的情況都能產生讓充電器工作的最低電壓。為防止磁鐵2和線圈4之間很小的氣隙擦碰，電機的軸承要用雙列角接觸球軸承7，它能承受徑向(風的推力)和軸向(外轉子電機重量和轉動時候的離心力)受力，水平 偏移極小，保證磁鐵和線圈之間的1毫米左右的氣隙，長時間工作不會擦碰。磁鐵2和線圈4表面都用環氧樹脂包裹，進風側與外轉子輪圈13 —體形成有擋塵 片3，隔離顆粒大的沙吹進氣隙，防止擦碰線圈和磁鐵。轉軸套20帶動內防水圈25轉動，內 防水圈25的內孔直徑比主軸M直徑大1毫米左右，外防水圈10固定在定子支撐片5上， 水不會進到軸承裡，大雨的時候少量的殘水從出水出油孔11流出來。風力發電機工作一段時間，潤滑油氧化變質，加注潤滑油的時候，旋開注油口 14， 把油加壓力灌入，注油管8沿M中間的空心到兩個軸承7前面，把氧化的潤滑油擠出來，殘 餘的油從轉軸套20帶動的內防水圈25內孔和主軸M之間1毫米左右的縫隙中孔流出，從 出水出油孔11流出來。由於風的方向經常變換，發電機方向也同步的變換，為防止發電機的輸出線絞線， 發電機使用了迴轉體15，頂部固定主軸M，下面用一對推力軸承16支撐整個發電機，推力 軸承16下面位置有兩個導電滑環17固定在發電機固定杆18上，直流輸出導線19從發電 機固定杆18中間引出，導電滑環17對應的迴轉體15位置安裝兩個銅片刷，銅片刷靠彈力 壓在導電滑環17上，風向變換時，導電滑環17都能把電流導出，從直流輸出導線19輸出直 流電。由於是多相線圈，輸出線頭多，3相就有6條輸出線，交流輸出需要的導電滑環17多， 所以經過整流橋堆二極體12整流成直流，只需要正負兩條直流輸出導線19，簡單可靠。由 於風力發電機工作在風吹日曬雨淋的惡劣環境下，接觸性部件越少越好，壽命越長。這樣的 微風啟動風力發電機接觸性部件少，只有軸承4個，導電滑環2個。廣泛用於海島，漁船，灌 溉提水，草原牧區，湖泊，邊防哨所，路燈，野外通訊站，民用併網發電等。
權利要求
1 一種微風啟動無芯風力發電機，包括葉片(1)，磁鐵O)，無芯線圈，主軸(M)，其 特徵在於還包括外轉子輪圈(13)，電機支撐空心杆(9)徑向支撐所述外轉子輪圈(13)，電機支撐葉片 (6)斜支撐所述外轉子輪圈(13)，且所述電機支撐空心杆(9)與電機支撐葉片(6)的另一 端支撐於所述轉軸套00)上，葉片(1)根部梁插入所述電機支撐空心杆(9)中，所述 磁鐵(2)具有多個，磁鐵O)以其南北極面平行於外轉子輪圈(13)旋轉軸線的方向布滿安 裝於外轉子輪圈(1 內壁的外轉子內鐵質圈上，且相鄰兩個磁鐵南北極反向，相鄰兩 個磁鐵間具有二分之一磁鐵寬度間隙；內定子鐵質圈(22)，定子支撐片( 支撐所述內定子支撐圈(22)，定子支撐片(5)另 一端支撐於主軸(M)，無芯線圈(4)安裝於所述內定子鐵質圈02)上，線圈(4)具有多組， 每組線圈的線圈平面與所述內定子鐵質圈02)的圓周表面平行；所述內定子鐵質圈0 與外轉子內鐵質圈構成的發電機半徑是葉片(1)外端部 掃過圓半徑的五分之一至二分之一；整流橋堆二極體(12)，將多組線圈的輸出整流成直流輸出。
2.根據權利要求1所述的微風啟動無芯風力發電機，其特徵在於所述主軸04)上具 有一對雙列角接觸球軸承(7)，所述電機支撐空心杆(9)和電機支撐葉片(6)分別支撐於兩 個軸承。
3.根據權利要求2所述的微風啟動無芯風力發電機，其特徵在於主軸04)內沿軸線 設有注油管(8)，主軸04)前端具有與注油管(8)連通的注油口(14)；注油管(8)末端設 主軸04)末端，油從注油管(8)末端流出，通過轉軸套00)內壁潤滑兩個軸承。
4.根據權利要求3所述的微風啟動無芯風力發電機，其特徵在於所述定子支撐片(5) 根部具有外防水圈(10)，轉軸套00) —端設有內防水圈(25)，所述內防水圈05)設於所 述外防水圈(10)內，且內防水圈05)內孔直徑比主軸04)直徑大Imm左右。
5.根據權利要求4所述的微風啟動無芯風力發電機，其特徵在於所述外防水圈(10) 底部設有用於流出多餘油和雨水的出水出油孔(11)。
6.根據權利要求5所述的微風啟動無芯風力發電機，其特徵在於所述風力發電機固 定於迴轉體(1 上，迴轉體(1 套設於發電機固定杆(18)上，固定杆18上具有兩個推力 軸承(16)支撐所述迴轉體(15)。
7.根據權利要求6所述的微風啟動無芯風力發電機，其特徵在於所述發電機固定杆 (18)上設有導電滑環(17)，迴轉體(15)內壁上設有銅片刷，銅片刷與所述導電滑環(17) 彈力接觸。
全文摘要
本發明公開了一種微風啟動無芯風力發電機，具體的說是一種大口徑、輕質量、能夠微風啟動的民用風力發電機。包括葉片(1)，磁鐵(2)，無芯線圈(4)，主軸(24)，外轉子輪圈(13)，電機支撐空心杆(9)，所述磁鐵(2)具有多個，磁鐵(2)以其南北極面平行於外轉子輪圈(13)旋轉軸線的方向布滿安裝於外轉子輪圈(13)內壁的外轉子內鐵質圈(21)上，且相鄰兩個磁鐵南北極反向，相鄰兩個磁鐵間具有二分之一磁鐵寬度間隙，本發明的有益效果是，通過增加了發電機直徑，降低了葉片根部的應力，提高了安全性；通過無芯線圈，減少了渦流效應，提高了效率。本發明不需要變速箱，減輕了發電機的重量。
文檔編號H02K1/18GK102146872SQ20111007924
公開日2011年8月10日 申請日期2011年3月31日 優先權日2011年3月31日
發明者史世權 申請人:史世權