CN101429927A - 永磁直驱风力发电机 - Google Patents

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CN101429927A CNA2007101140324A CN200710114032A CN101429927A CN 101429927 A CN101429927 A CN 101429927A CN A2007101140324 A CNA2007101140324 A CN A2007101140324A CN 200710114032 A CN200710114032 A CN 200710114032A CN 101429927 A CN101429927 A CN 101429927A
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邹磊
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Abstract

本发明涉及一种风力发电机，尤其是永磁直驱风力发电机。包括安装有桨叶的风轮，风轮安装在主轴的前端。主轴通过连轴器连接发电机轴，发电机轴的中段固定连接有转子支座，转子支座的外侧固定连接转子桶，转子桶的内侧壁上固定连接有永磁体；在转子支座两侧的发电机轴上分别通过轴承安装有线圈支架，线圈支架的外侧安装定子线圈；线圈支架与支座固定连接。本发明保证在低转速下输出电力，无需变速箱，提高输出效率和使用寿命、减少了故障率；直接输出正弦交流电，无需整流逆变器，从而减少故障率、延长使用寿命；便于实现多级模块化，调整方便、运输和起吊的难度低，可用于特大功率风力发电机；转子部分质量轻，电能转换效率高。

Description

永磁直驱风力发电机
技术领域
本发明涉及一种风力发电机，尤其是永磁直驱风力发电机。
背景技术
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量约2.53亿千瓦。随着全球经济的发展，风能市场也迅速发展起来。风力发电机是利用风能驱动桨叶带动主轴，在定子与转子发生相对位移的时候切割磁力线，在线圈中产生电流。现有的风力发电机根据线圈绕制的形式可以分为一极多线圈和一极一线圈两种，其中一极多线圈风力发电机要求转子具有较高的转速，才可以输出电能，通常要在风轮与发电机转子之间设置变速箱，提高转子的速度，由于变速箱结构复杂、运动负荷大，其使用寿命短，故障率高；一极一线圈的中大型风力发电机风力发电机由于转速慢，通常体积较大，输出电压为方波，存在大量的高次谐波，需要整流逆变以后才可以与电网并网，而整流逆变器不仅生产成本高，其故障率和使用寿命都不理想。
发明内容
本发明的目的是提供一种无需变速箱和整流逆变器、可直接输出正弦波交流电并网的永磁直驱风力发电机。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
本发明所述的永磁直驱风力发电机包括安装有桨叶的风轮，风轮安装在主轴的前端，其特征在于：主轴通过连轴器连接发电机轴，发电机轴的中段固定连接有转子支座，转子支座的外圈固定连接转子桶，转子桶的内侧壁上固定连接有永磁体；在转子支座两侧的发电机轴上分别通过轴承安装有线圈支架，线圈支架的外圈安装定子铁芯，定子铁芯中带有定子线圈；线圈支架与支座固定连接，定子线圈的安装位置位于永磁体与主轴之间，定子铁芯与永磁体之间间隔均匀的气隙。
所述的永磁体由多个三角形磁铁块排列组合而成。
所述的转子桶为中间带有转子架的圆桶状部件，转子架为横向设置在圆桶腔内的隔板，其中心带有用于安装转子支座的安装孔，在转子架两侧的圆桶腔内壁上设置永磁体。
在转子桶的的外侧覆盖有通风保护罩，通风保护罩固定连接在线圈支架上。
转子支座套装在发电机轴上，并通过平键固定连接。
在主轴上安装有制动装置。采用上述技术方案以后，本发明具有如下优点：
1、可采用一极一线圈的结构，保证在低转速下输出可直接并网的电力，无需变速箱，自身损耗低，噪音小，提高了输出效率和使用寿命、减少了故障率；
2、直接输出正弦交流电，无需整流逆变器，从而减少故障率、延长使用寿命；
3、由于永磁直驱风力发电机转速慢，磁极对数多，便于实现线圈的多级模块化，串并联调整方便、运输和起吊的难度低，可用于特大功率风力发电机；
4、转子在铁芯的外圈，运动轨迹长、线速度大，电能转换效率高。
5、可实现多个发电机组合运行，实现功率调整模块化，生产成本低。
6、采用平衡对称式的转子结构，运行平稳，噪音低。结构简单、效率高。
7、转子和定子直接安装在同一根轴上，安装精度高，转子和定子铁芯间的气隙大幅度减小，永磁材料的利用率高。可大幅度降低制造成本。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是三角形磁铁块的排列结构示意图。
具体实施方式
图1是本发明的一个实施例的剖视图，为了表达清楚，图中的剖面线未画；如图1所示，本发明所述的永磁直驱风力发电机，包括安装有桨叶1的风轮2，风轮2安装在主轴3的前端。主轴3的后端通过连轴器4连接发电机轴5，发电机轴5的中段通过平键固定连接有转子支座6，转子支座6为圆盘状，发电机轴5垂直穿插在转子支座6的中心。转子支座6的外圈固定连接转子桶7；转子桶7为中间带有转子架15的圆桶状部件，转子架15为横向设置在圆桶腔内的隔板，其中心带有用于安装转子支座6的安装孔，在转子架15两侧的圆桶腔内壁上设置永磁体8。磁体8由多个三角形磁铁块排列组合而成，如图2、图3所示，三角形磁铁块按照相同磁极依照三角形的底边顺向并排，反向磁极的磁铁反向穿插在相临的两三角形中间。三角形磁铁块的形状组成按正弦规律分布的磁场，使定子铁芯每一线槽的线圈在切割磁力线时都直接产生正弦交流电。在转子支座6两侧的发电机轴5上分别通过轴承安装有线圈支架9，线圈支架9的外侧安装定子铁芯，定子铁芯内安装有定子线圈10；线圈支架9与支座12固定连接。定子线圈10的安装位置位于永磁体8与主轴3之间，定子铁芯与永磁体8之间间隔均匀的气隙。在转子桶7的的外侧覆盖有通风保护罩11，通风保护罩11固定连接在线圈支架9上。
另外，为了便于制动，在主轴3上还可以安装多个制动装置13。
发电机轴5的后端还可以通过联轴器连接一组或多组相同结构的发电机。
使用时，风力吹动桨叶1，使风轮2转动，风轮2带动主轴3和发电机轴5旋转，与发电机轴5固定连接的转子支座6以及转子桶7旋转的时候，安装在转子桶7内壁上的永磁体8产生的磁场经过定子线圈10的时候切割磁力线，在定子线圈10中产生感应电势。由于永磁体8是由如图3所示的三角形磁铁块排列组合而成，在定子线圈10切割磁力线的运动方向上，磁极的转换是随位置的移动逐渐转换的，而不是一个突变的过程，并按正弦规律变化。这样，输出电流的极性转变也是一个渐变的过程，只要合理调整三角形磁铁块的底边和腰的高度比，就可以在定子线圈10中产生完美的、符合并网要求的正弦波交流电，无需整流逆变器转换。配合变桨调速装置可实现风力发电机恒频、恒速输出电能。这一部分数据计算的方法、公式以及技术参数是本领域的公知技术，普通技术人员根据上述提示完全可以实现。在此不再详细叙述。
制动装置13可以采用现有技术中的多种制动器。

Claims (6)

1、永磁直驱风力发电机，包括安装有桨叶(1)的风轮(2)，风轮(2)安装在主轴(3)的前端，其特征在于：主轴(3)通过连轴器(4)连接发电机轴(5)，发电机轴(5)的中段固定连接有转子支座(6)，转子支座(6)的外圈固定连接转子桶(7)，转子桶(7)的内侧壁上固定连接有永磁体(8)；在转子支座(6)两侧的发电机轴(5)上分别通过轴承安装有线圈支架(9)，线圈支架(9)的外圈安装定子铁芯，定子铁芯中带有定子线圈(10)；线圈支架(9)与支座(12)固定连接，定子线圈(10)的安装位置位于永磁体(8)与主轴(3)之间，定子铁芯(10)与永磁体(8)之间间隔均匀的气隙。
2、根据权利要求1所述的永磁直驱风力发电机，其特征在于：所述的永磁体(8)由多个三角形磁铁块排列组合而成。
3、根据权利要求1或2所述的永磁直驱风力发电机，其特征在于：所述的转子桶(7)为中间带有转子架(15)的圆桶状部件，转子架(15)为横向设置在圆桶腔内的隔板，其中心带有用于安装转子支座(6)的安装孔，在转子架(15)两侧的圆桶腔内壁上设置永磁体(8)。
4、根据权利要求1或2所述的永磁直驱风力发电机，其特征在于：在转子桶(7)的的外侧覆盖有通风保护罩(11)，通风保护罩(11)固定连接在线圈支架(9)上。
5、根据权利要求1或2所述的永磁直驱风力发电机，其特征在于：转子支座(6)套装在发电机轴(5)上，并通过平键固定连接。
6、根据权利要求1或2所述的永磁直驱风力发电机，其特征在于：在主轴(3)上安装有制动装置(13)。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101626175B (zh) * 2009-07-22 2011-06-29 常熟市强盛电力设备有限责任公司 直驱式风力发电机组的定转子机构
CN103437958A (zh) * 2013-07-23 2013-12-11 广东技术师范学院 一种直驱型叠层风力发电机
CN109412289A (zh) * 2017-05-09 2019-03-01 铜陵硬核电机科技有限公司 一种可产生正弦磁通的永磁电机磁极排列结构

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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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