一種失速可控式永磁風力發電機的製作方法

2023-12-11 12:40:02

專利名稱：一種失速可控式永磁風力發電機的製作方法
技術領域：
本發明屬於垂直軸風力發電機技術領域，涉及一種垂直軸風力發電機風輪同 軸的直接驅動失速可控式永磁風力發電裝置。
背景技術：
風能是一種清潔、安全、再生綠色能源，取之不盡、用之不竭，已逐漸成為 世界各國大力開發利用的一種新能源。垂直軸風力發動機的三葉風能傳遞腔式
風輪(ZL2006 10017530)具有較高的功率係數，結構簡單、運行可靠且安裝維 護方便等特點，將為風能利用提供成本低廉的垂直軸風力發電機風輪。
目前，傳統的風力發電機組在風輪與發電機之間大多數採用齒輪箱增速裝置 來實現，為了驅動齒輪箱裝置需要消耗一部分風能，造成只有在一定的風速以 上才能驅動發電機工作，使得微風能源不能直接發電作功。

發明內容
本發明目的在於提供一種與垂直軸風力發動機的三葉風能傳遞腔式風輪相 配套的風輪同軸的直接驅動失速可控式永磁風力發電裝置。
為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案 一種失速可控式永磁風力發 電機，包括用於垂直軸風力發動機的多葉片風輪，風輪與垂直軸可旋轉連接， 風輪的葉片下部水平設有支撐環梁，支撐環梁兩環形壁體之間彈性連接有旋轉 可沿徑向向外滑動的發電機轉子組件，垂直軸上通過連接臂固定設有發電機定 子組件，發電機轉子組件與發電機定子組件位置對應設置。所述的轉子組件包括U形磁鋼，所述的定子組件包括纏繞線圈的矽鋼片，線 圈通過接線端子引出給電源負載，U形磁鋼與矽鋼片對口配合設置。
所述支撐環梁兩環形壁體之間徑向設有支撐板軸，u形磁鋼設置在支撐板上，
支撐板穿裝設置在支撐板軸上，在支撐板與支撐環梁外圈壁體之間的支撐板軸 上穿裝有彈簧。
所述的連接臂上下側設有與支撐環梁連接的上下蓋板，上下蓋板中心處與垂 直軸活動連接。
所述的上蓋板中心處與垂直軸通過軸承連接，下蓋板中心處與垂直軸通過密 封件活動連接。
風輪同軸的直接驅動失速可控式永磁風力發電裝置能在1.6m/s 30m/s較大 風速範圍內進行工作並具有失速自控功能，可為電力市場提供新的綠色環保能 源裝置。風力驅動三葉風能傳遞腔式風輪，與該風輪固定在一起的U形磁鋼為 主體的發電機轉子隨之旋轉，與三葉風能傳遞腔式風輪垂直軸固定在一起的發 電機定子和旋轉的發電機轉子之間做切割磁力線的運動，從而產生感應電勢， 通過接線端子引出，便產生電流。
調節控制彈簧的預緊力大小，可使得U形磁鋼和線圈之間的間隙在風速在 1. 6m/s 30m/s範圍內為定值保持正常發電，此時彈簧的預緊力大於或等於轉子 旋轉所產生的離心力。當風速超過額定風速的10 — 15%時，轉子旋轉所產生的 離心力將大於彈簧的預緊力，U形磁鋼和線圈之間的間隙加大，直至線圈不切割 U形磁鋼的磁力線而終止發電，起到失速自動控制、保護髮電裝置的功能。在失 速自控過程中，磁場引力將抵消部分離心力的大小，起到阻尼緩衝的作用。
當風速超過額定風速的10 — 15%時，轉子旋轉所產生的離心力將大於彈簧的預緊力，U形磁鋼和感應線圈之間的間隙加大，致使線圈無法切割磁力線，完
成失速自動控制，起到保護髮電裝置的目的。


圖1為本發明的結構示意圖2為圖1的A部分局部放大圖。
具體實施例方式
實施例如圖l、圖2所示的失速可控式永磁風力發電機，包括用於垂直軸 風力發動機的三葉片風輪17，風輪17與垂直軸3可旋轉連接，上部通過球軸承 2連接，頂部設有頂罩l，風輪17的葉片下部水平設有支撐環梁9-1，支撐環梁
9- 1和風輪17之間設有連接墊板8，然後通過螺栓4、螺母7、平墊圈5、彈簧 墊圈6固定在風輪17下方，支撐環梁9-1兩環形壁體之間彈性連接有旋轉可沿 徑向向外滑動的發電機轉子9組件，垂直軸3上通過連接臂固定設有發電機定 子10組件，發電機轉子9組件與發電機定子10組件位置對應設置。轉子9組 件包括U形磁鋼9-6，定子10組件包括纏繞線圈10-1的矽鋼片10-2，矽鋼片
10- 2固定在框架10-3上，框架10-3內側連接支撐盤架10-4，支撐盤架10-4內 側連接連接臂10-5，線圈10-1通過接線端子引出給電源負載，U形磁鋼9-6與 矽鋼片10-2對口配合設置。支撐環梁9-1兩環形壁體之間徑向設有支撐板軸9-3， U形磁鋼9-6設置在支撐板9-5上，支撐板9-5穿裝設置在支撐板軸9-3上，在 支撐板9-5與支撐環梁9-1外圈壁體之間的支撐板軸9-3上穿裝有彈簧9-2。連 接臂10-5上下側設有與支撐環梁9-l連接的上下蓋板lK 16，上下蓋板ll、 16 中心處與垂直軸3活動連接，本實施例中上蓋板11中心處與垂直軸3通過球軸 承12、推力球軸承13連接，下蓋板16中心處與垂直軸3通過壓板15和密封墊14定位連接。
先將風輪組件和轉子9在相隔120°對稱分布的三個部位通過螺栓4、平墊 圈5、彈簧墊圈6和螺母7連接，定子10通過壓板15和垂直軸3相連後安裝在
風場中。
風輪17直接驅動同軸型失速可控式永磁風力發電裝置，該裝置由一個與三 葉風能傳遞腔式風輪17固定在一起的以U形磁鋼9-6為主體的發電機轉子9、 與三葉風能傳遞腔式風輪垂直軸3固定在一起的發電機定子10、上端蓋16、下 端蓋11和連接電板等組成。發電機轉子9部件包括設置在U形磁碟架上的U 形磁鋼9-6、轉子整體支撐環梁9-l、 U形磁鋼支撐板軸9-3和彈簧9-2等元件。 發電機定子10部件由矽鋼片10-2、線圈10-1和支撐盤架10-4及連接臂10-5等 組成，風力發電裝置與三葉風能傳遞腔式風輪之間由螺栓、螺母、平墊片和彈 簧墊片來固定。
在風力驅動下，三葉風能傳遞腔式風輪開始旋轉，與該風輪用螺栓4、平墊 圈5、彈簧墊圈6和螺母7連接在一起的轉子總成9隨風輪同時轉動。固定在垂 直軸3上的定子總成10的線圈10-1切割旋轉的U形磁鋼9-6的磁力線而產生 感應電勢，通過接線端子引出給電源負載，實現風力發電功能。
調節控制彈簧9-2的預緊力大小，可使得U形磁鋼9-6和線圈10-1之間的間 隙在風速在1.6m/s 30m/s範圍內為定值保持正常發電，此時彈簧9-2的預緊 力大於或等於轉子旋轉所產生的離心力。當風速超過額定風速的10 — 15%時， 轉子旋轉所產生的離心力將大於彈簧9-2的預緊力，U形磁鋼9-6和線圈IO-I 之間的間隙加大，直至線圈10-1不切割U形磁鋼9-6的磁力線而終止發電，起 到失速自動控制、保護髮電裝置的功能。在失速自控過程中，磁場引力將抵消部分離心力的大小，起到阻尼緩衝的作用。
在U形磁鋼支撐板軸9-3上，轉子整體支撐環梁9-1和U形磁鋼支撐板(支 撐板座)9-5之間裝有彈簧9-2，當自然界風速適當的時候，彈簧9-2處在一個 被壓縮的自然工作狀態。當自然界風速過小時，風輪17驅動的以U形磁鋼為主 體的發電機轉子9的轉速也會隨著自然界風速的減小而減小，同時風輪17會把 風速過小的信號傳送給控制彈簧9-2裝置，彈簧9-2將做趨向於自然狀態的彈性 恢復運動，驅使以U形磁鋼支撐板帶動以U形磁鋼為主體的發電機轉子向靠近 中心方向運動，從而增大了與自然工作狀態相比較的以U形磁鋼為主體的發電 機轉子9和與三葉風能傳遞腔式風輪垂直軸3固定在一起的發電機定子10之間 的磁場面積，那麼嵌入在以U形磁鋼為主體的發電機轉子9內部的與三葉風能 傳遞腔式風輪垂直軸3固定在一起的發電機定子10切割的磁力線數量就會增 加，產生的電流便會增大，以趨向於正常風速下產生的電流強度。當自然界風 速超過額定風速的10—15%時，風輪驅動的以U形磁鋼為主體的發電機轉子9 的轉速也會隨著自然界風速的增大而增大，同時，風輪17把風速過大的信號傳 送給控制彈簧9-2裝置，彈簧9-2將做在被壓縮的自然工作狀態下的進一步收縮 運動，驅使U形磁鋼支撐板9-5帶動以U形磁鋼為主體的發電機轉子9向遠離 中心方向運動，從而減小了與自然工作狀態相比較的以U形磁鋼為主體的發電 機轉子9和與三葉風能傳遞腔式風輪垂直軸3固定在一起的發電機定子10之間 的磁場面積，那麼嵌入在以U形磁鋼為主體的發電機轉子內部的與三葉風能傳 遞腔式風輪垂直軸3固定在一起的發電機定子IO切割的磁力線數量就會減少， 產生的電流便會減小，以趨向於正常風速下產生的電流強度。從而實現了本裝 置能在L6m/s 30m/s較大風速範圍內進行工作並具有失速自控功能，此時磁場引力在失速自控過程中起到了阻尼緩衝作用,
權利要求
1、一種失速可控式永磁風力發電機，包括用於垂直軸風力發動機的多葉片風輪，其特徵在於風輪與垂直軸可旋轉連接，風輪的葉片下部水平設有支撐環梁，支撐環梁兩環形壁體之間彈性連接有旋轉可沿徑向向外滑動的發電機轉子組件，垂直軸上通過連接臂固定設有發電機定子組件，發電機轉子組件與發電機定子組件位置對應設置。
2、 根據權利要求1所述的一種失速可控式永磁風力發電機，其特徵在於-所述的轉子組件包括U形磁鋼，所述的定子組件包括纏繞線圈的矽鋼片，線圈通過接線端子引出給電源負載，U形磁鋼與矽鋼片對口配合設置。
3、 根據權利要求2所述的一種失速可控式永磁風力發電機，其特徵在於所述支撐環梁兩環形壁體之間徑向設有支撐板軸，u形磁鋼設置在支撐板上，支撐板穿裝設置在支撐板軸上，在支撐板與支撐環梁外圈壁體之間的支撐板軸上穿裝有彈簧。
4、 根據權利要求1-3任一條所述的一種失速可控式永磁風力發電機，其特徵在於所述的連接臂上下側設有與支撐環梁連接的上下蓋板，上下蓋板中心處與垂直軸活動連接。
5、 根據權利要求4所述的一種失速可控式永磁風力發電機，其特徵在於所述的上蓋板中心處與垂直軸通過軸承連接，下蓋板中心處與垂直軸通過密封件活動連接。
全文摘要
一種失速可控式永磁風力發電機，包括用於垂直軸風力發動機的多葉片風輪，風輪與垂直軸可旋轉連接，風輪的葉片下部水平設有支撐環梁，支撐環梁兩環形壁體之間彈性連接有旋轉可沿徑向向外滑動的發電機轉子組件，垂直軸上通過連接臂固定設有發電機定子組件，發電機轉子組件與發電機定子組件位置對應設置。風輪同軸的直接驅動失速可控式永磁風力發電裝置能在1.6m/s～30m/s較大風速範圍內進行工作並具有失速自控功能，可為電力市場提供新的綠色環保能源裝置。
文檔編號H02K1/27GK101539103SQ20081004951
公開日2009年9月23日 申請日期2008年4月10日 優先權日2008年4月10日
發明者侯書奇, 卜文紹, 斌 呂, 楊宗霄, 軍 王 申請人:河南科技大學;侯書奇;呂 斌