專利名稱：永磁變阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電機(jī)，特別是一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
技術(shù)背景由于風(fēng)能功率隨風(fēng)速的立方變化，所以風(fēng)機(jī)的功率輸出隨風(fēng)速變化的范圍很大。風(fēng)能的這一特性，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)在切入風(fēng)速和切出風(fēng)速的發(fā)電功率相差數(shù)千倍、頻率變化達(dá)近百倍。
目前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)都運(yùn)行在設(shè)計的額定功率以下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的額定功率通常對應(yīng)額定風(fēng)速；當(dāng)風(fēng)速大于額定風(fēng)速時，風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)使風(fēng)翼的狀態(tài)變化以便“溢出”部分風(fēng)能，使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行在額定功率下，以避免燒壞發(fā)電機(jī)。這時“溢出”的風(fēng)能未被利用?？梢妼㈩~定風(fēng)速設(shè)計為切出風(fēng)速，風(fēng)能利用程度最大。但是大的額定風(fēng)速對應(yīng)大的發(fā)電機(jī)額定功率，使發(fā)電機(jī)啟動阻力矩增大、切入風(fēng)速提高，并且當(dāng)風(fēng)速低于額定風(fēng)速時的風(fēng)力發(fā)電效率降低。另一方面，風(fēng)機(jī)通過增速齒輪提高發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是現(xiàn)在制造風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常采用的方式，它的缺點(diǎn)是增大了發(fā)電機(jī)的驅(qū)動力矩，降低了風(fēng)能利用效率。
為此，我們已發(fā)明了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它既能改變發(fā)電機(jī)的磁阻力以匹配風(fēng)能的變化和調(diào)制發(fā)電頻率，從而提高風(fēng)力發(fā)電效率和降低恒頻控制的成本。在實(shí)現(xiàn)直驅(qū)多極的大直徑電樞發(fā)電機(jī)時，還要求進(jìn)一步減小永磁體的磁阻力和用量。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是設(shè)計一種永磁變阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它既能改變發(fā)電機(jī)的磁阻力以匹配風(fēng)能的變化和調(diào)制發(fā)電頻率，提高風(fēng)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(shí)現(xiàn)直驅(qū)多極的大直徑電樞發(fā)電機(jī)，降低發(fā)電機(jī)的驅(qū)動力矩。
本實(shí)用新型的目的可以通過采用以下設(shè)計方案來實(shí)現(xiàn)一種發(fā)電機(jī)，它主要由轉(zhuǎn)子1、定子2和軸承3組成，所述轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)支撐件11、大電樞12、殼體13、端板14和行程驅(qū)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(shè)有至少一個驅(qū)動器7，磁體6通過驅(qū)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(zhuǎn)子1的主軸4與軸承3的內(nèi)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(diǎn)是，通過驅(qū)動器7驅(qū)動的所述磁體6產(chǎn)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(qū)動器7與定子2連接的方式有兩種一種是驅(qū)動器7與端板14連接，另一種是驅(qū)動器7與殼體13連接。所述磁體6通過驅(qū)動器7產(chǎn)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(qū)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(qū)動器7沿所述主軸4的經(jīng)向移動。
所述定子2中的磁體6的位置，可置于轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(nèi)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(shè)置在同層、也可以設(shè)置在不同層。
在所述整流器5與小電樞8之間串接導(dǎo)向開關(guān)23、在主軸4上設(shè)置導(dǎo)電滑環(huán)24，其特點(diǎn)是，當(dāng)開關(guān)23接通整流器5時，本發(fā)電機(jī)通過定子2的大電樞12發(fā)電；當(dāng)開關(guān)23接通滑環(huán)24時，本發(fā)電機(jī)通過轉(zhuǎn)子1的小電樞8發(fā)電、并通過滑環(huán)24輸出。導(dǎo)向開關(guān)23也可以串接在所述電磁體9與整流器5之間，當(dāng)開關(guān)23接通滑環(huán)24時輸出直流電。由于導(dǎo)向開關(guān)23設(shè)置在轉(zhuǎn)子1上，可以通過設(shè)在定子2上的無線遙控器控制開關(guān)23的導(dǎo)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(shí)用新型的有益效果是，可以根據(jù)額定功率和風(fēng)機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)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(chǎn)生相對大發(fā)電功率、可實(shí)現(xiàn)直驅(qū)式永磁多極發(fā)電機(jī)的大直徑電樞要求而永磁體用量少，通過控制驅(qū)動器7可以改變發(fā)電機(jī)的磁阻力、發(fā)電功率和發(fā)電頻率，匹配風(fēng)機(jī)功率與發(fā)電機(jī)功率和控制發(fā)電頻率，從而達(dá)到提高風(fēng)力發(fā)電效率和降低恒頻控制成本的目的。


圖1是本實(shí)用新型的主要組件示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的一種轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2的A-A截面圖。
圖4是本實(shí)用新型的一種定子的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是圖4的B-B截面圖。
圖6是本實(shí)用新型的一種電磁體的垂直軸向截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是本實(shí)用新型的一種大電樞的垂直軸向截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是本實(shí)用新型的一種永磁體組件的垂直軸向截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是本實(shí)用新型的另一種永磁體組件的垂直軸向截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10是本實(shí)用新型的一種小電樞的垂直軸向截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11是本實(shí)用新型的另一種小電樞的垂直軸向截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12是本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖13是圖12的C-C截面圖。
圖14是本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖15是本實(shí)用新型實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖16是本實(shí)用新型實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖17是圖16的D-D截面圖。
圖18是本實(shí)用新型的一種徑向行程驅(qū)動器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖19是本實(shí)用新型的一種軸向行程驅(qū)動器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖20是本實(shí)用新型的另一種軸向行程驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖21是圖20的俯視圖。
具體實(shí)施方案
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述圖1至圖11是本實(shí)用新型的主要組件及其結(jié)構(gòu)示意圖。圖1示出本實(shí)用新型的發(fā)電機(jī)由轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子1的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4和圖5示出一種由磁體6、驅(qū)動器7、結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意圖，圖8和圖9是兩種磁體6的結(jié)構(gòu)示意圖，圖10和圖11是兩種小電樞8的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12至圖17是本實(shí)用新型的四個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖12至圖13、圖16和圖17所示的兩個實(shí)施例中的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子1上還設(shè)有導(dǎo)向開關(guān)23和導(dǎo)電滑環(huán)24，圖14所示實(shí)施例二的轉(zhuǎn)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(shí)施例三的轉(zhuǎn)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(shí)施例一的定子2由四個圓弧狀磁體6、八個徑向驅(qū)動器7、結(jié)構(gòu)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(qū)動器7均與殼體13b連接，每個磁體6連接兩個徑向驅(qū)動器7，四個磁體6在各自連接的驅(qū)動器7協(xié)同控制下、沿主軸4的徑向在圖中所示的實(shí)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(shí)施例二的定子2由一個圓環(huán)狀磁體6、兩個軸向驅(qū)動器7、結(jié)構(gòu)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(qū)動器7連接在端板14b上，磁體6連接兩個軸向驅(qū)動器7，磁體6在驅(qū)動器7協(xié)同控制下、沿主軸4的軸向在圖中所示的實(shí)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(shí)施例三的定子2由一個圓環(huán)狀磁體6、兩個軸向驅(qū)動器7、大電樞12、兩個端板14、殼體13組成，兩個軸向驅(qū)動器7連接在下面的端板14上，磁體6在兩個軸向驅(qū)動器7協(xié)同控制驅(qū)動下、沿主軸4的軸向在圖中所示的實(shí)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(shí)施例四的定子2由一個圓環(huán)狀磁體6、四個軸向驅(qū)動器7、結(jié)構(gòu)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(qū)動器7連接在殼體13b上，磁體6在四個驅(qū)動器7協(xié)同控制驅(qū)動下、沿主軸4的軸向在圖中所示的實(shí)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(shí)用新型的實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)用新型的實(shí)施例中使用了三種驅(qū)動器7圖18所示的驅(qū)動器7a是一種徑向行程驅(qū)動器，它由機(jī)殼25、行程桿26和電機(jī)27組成，行程桿26的外端與磁體6連接、機(jī)殼25的底端與殼體13固連，通過電機(jī)23驅(qū)動，行程桿26可以相對于機(jī)殼25伸縮，在圖12和圖13所示的實(shí)施例一中，使用的驅(qū)動器7就是這種類型的徑向行程驅(qū)動器；圖19所示的驅(qū)動器7b是一種軸向行程驅(qū)動器，它是一種液壓驅(qū)動的行程驅(qū)動器，由行程桿28、機(jī)殼29和液壓泵30組成，行程桿28的外端與磁體6連接、機(jī)殼29的底端與端板14固連，通過液壓泵30的驅(qū)動，行程桿28可以大行程伸縮，在圖14和圖15所示的兩個實(shí)施例中，使用的驅(qū)動器7就是這種類型軸向行程驅(qū)動器；圖20和圖21所示的驅(qū)動器7c是一種連接在殼體13上的軸向行程驅(qū)動器，它由軸座31、傳動螺桿32、行程滑塊33和電機(jī)34組成，軸座31和電機(jī)34與殼體13固連、行程滑塊33與磁體6連接，通過電機(jī)驅(qū)動傳動螺桿32旋轉(zhuǎn)，使行程滑塊33移動，在圖16和圖17所示的實(shí)施例四中，使用的驅(qū)動器7就是這類的軸向行程驅(qū)動器。
權(quán)利要求1.一種發(fā)電機(jī)，它由轉(zhuǎn)子(1)、定子(2)和軸承(3)組成，其特征在于轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)支撐件(11)、大電樞(12)、殼體(13)、端板(14)和行程驅(qū)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(shè)有至少一個驅(qū)動器(7)，磁體(6)通過驅(qū)動器(7)與定子(2)連接，所述磁體(6)通過驅(qū)動器(7)的驅(qū)動產(chǎn)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(zhuǎn)子(1)的主軸(4)與軸承(3)的內(nèi)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(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于所述定子(2)中的磁體(6)可以設(shè)置在轉(zhuǎn)子(1)中的小電樞(8)外面、也可以設(shè)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(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)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(nèi)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(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)，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(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)，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(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于驅(qū)動器(7)可以是軸向行程驅(qū)動器、也可以是徑向行程驅(qū)動器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于所述磁體(6)上可以設(shè)有1至16個驅(qū)動器(7)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于所述驅(qū)動器(7)在定子(2)中的連接位置是驅(qū)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(shí)用新型公開了一種風(fēng)力永磁變阻發(fā)電機(jī)，它由轉(zhuǎn)子(1)、定子(2)和軸承(3)組成，其特征在于轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)支撐件(11)、大電樞(12)、殼體(13)、端板(14)和行程驅(qū)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(shè)有至少一個驅(qū)動器(7)，磁體(6)通過驅(qū)動器(7)與定子(2)連接，所述磁體(6)通過驅(qū)動器(7)的驅(qū)動產(chǎn)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(diào)制頻率和匹配風(fēng)與電的功率，從而提高風(fēng)力發(fā)電效率。另外，可以用相對小永磁體勵磁，產(chǎn)生相對大的發(fā)電功率，可實(shí)現(xiàn)直驅(qū)多極發(fā)電機(jī)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(quán)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