CN102738994A

CN102738994A - 积木式风力发电机

Info

Publication number: CN102738994A
Application number: CN2012102419608A
Authority: CN
Inventors: 张国光
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2012-10-17

Abstract

本发明公开的一种积木式风力发电机，包括若干围成一圈的发电机模块，所述每一个发电机模块均包括定子模块、转子模块及线圈绕组，所述若干定子模块是由围成一圈的铁氧体软磁铁组成，若干转子模块位于定子模块内侧也同样围成一圈，相对于现有技术，本发明积木式风力发电机改变了设计思路，提高风力发电机的工作频率至5KHZ~50KHZ，而使每个发电机模块的线圈绕组匝数减少，当线圈绕组匝数减少，就能够使得整个风力发电机的体积及重量减轻。在工作频率为5KHZ~50KHZ的范围内，可以按照风力大小需要调整发电机工作模块的数量，来调整发电机输出功率。

Description

积木式风力发电机

技术领域

本发明涉及一种发电机，具体涉及一种可用于风力发电，并且风能利用率高、发电能力强，在使用时可以根据风力大小加载或卸载而且成本低廉的积木式风力发电机。

背景技术

目前的风力发电机功率都是相对固定的，基本上是不能变功率的。风力发电机是风力到了满负载时的风才能发电，风小了不能发出有用的电，风大了要用阻尼器减速后发电，超过满负载时的风能是也不能利用的。国家电网要求风电的50HZ周波不能超过±0.5HZ的变化范围。能量转换较低。

目前的风力发电机的频率都是50HZ，或低于50HZ的。线圈绕组很大（50HZ以下的更大），体积做不小。一兆瓦以上的风力发电机重量都在几百顿之上。难以符合风力发电机小型化的发展趋势。

故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种小型化的积木式风力发电机。

为实现上述目的，本发明公开的一种积木式风力发电机，包括若干围成一圈的发电机模块，所述每一个发电机模块均包括定子模块、转子模块及线圈绕组，所述若干定子模块围成一圈，若干转子模块位于定子模块内也同样围成一圈，该积木式风力发电机的工作频率为5KHZ~50KHZ。

相对于现有技术，本发明积木式风力发电机改变了设计思路，通过增加发电机模块的数量，使得转子模块旋转一周工作频率随着发电机模块数量的提高而提高，从而提高风力发电机的工作频率至5KHZ~50KHZ，而使每个发电机模块的线圈绕组匝数减少，当线圈绕组匝数减少，就能够使得整个风力发电机的体积及重量减轻。在工作频率为5KHZ~50KHZ的范围内，可以按照需要调整发电机模块的数量。

附图说明

图1为本发明的积木式风力发电机的结构示意图。

图2为本发明积木式风力发电机中发电机模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本发明的积木式风力发电机的设计思路是，只有提高频率（5KHZ~50KHZ），频率与线圈匝数是成反比的，如，频率每增加一倍，线圈匝数下降一倍，频率增加一千倍，线圈匝数仅有原来的千分之一就够了。这样就能够把发电机变小，小小发电机才有可能做成积木式风力发电机。

如图1和图2所示，积木式风力发电机由若干个发电机模块及主轴（未图示）组成，所述发电机模块围绕主轴分布在一个圆环上，每个发电机模块包括构成发电机的转子模块2及定子模块1。它们是由硬、软铁氧体构成，定子模块1在若干转子模块2外围一圈。铁氧体软磁的最佳频率在120KHZ~150KHZ，铁氧体基本上是绝缘体，涡流损耗极小，适合高频率工作。优选的实施例为：目前三相发电机的轴的转速是1000r/min。并且三相发电机的转子模块有三组磁轭。本发明积木式风力发电机扩大转子模块直径（有十几米），用铁氧体硬磁做成U型永磁体。在转子模块的圆周上排成一圈。一共有三千个，即发电机模块共有三千个。磁轭多了一千倍，主轴同样转一周频率提高了一千倍，目前三相发电机工作频率是50HZ。积木式发电机的转子模块上是安装了三千个磁轭，主轴工作在1000r/min下，工作频率就成了50KHZ。由于主轴同样转一周频率提高了一千倍，故定子模块1中的线圈绕组只需现有50HZ三相发电机绕组的千份之一匝，即可以产生现有50HZ三相发电机一半的发电能力，（50HZ三相电机磁轭是推拉式，积木式风力发电机磁轭只有推没有拉。）而由于无需大体积的线圈绕组，则本发明积木式风力发电机的体积以及重量都会大大降低，有利于小型化的发展趋势。并且，本发明中的积木式风力发电机的每一个定子模块1的规格及转子模块2的规格一样，有利于批量生产并安装方便。另外该积木式风力发电机的定子模块1及转子模块2可以根据不同的需要及适用要求进行数量的增减，适用性更强。将定子模块1设计为为凹字形，定子模块1上设有用于缠绕线圈绕组的凹口3，相邻两凹口3间的距离为6~10毫米。凹口3较小，最多只要放几圈线圈绕组即可。

在本发明中，略增加线圈匝数对输出功率不会有变化，增加电压输出，输出电流就变小了。一般控制在0.1~0.3安培。它对整个输出电网内部的输送电缆要求就细了，电缆变轻了，简化工程。每个发电机的线圈绕组都由双向可控硅根据风力大小要求随时随意加载或卸载。达到0%～100%输出功率变化。最小变化功率是0.1%。小发电机的功率是可以调整的。如小发电机为333瓦(W)，则整个发电机是333瓦(W)×3000=1兆瓦(MW)；小电机是100瓦(W)，整个发电机是300千瓦(KW)。在发电机的轴长的方向调整磁铁芯大小可以改变小发电机的功率大小，满足不同功率规格需求。

对于电源，并不直接输出交流电（高频率电源没办法用），而在电机的输出端接一个整流二极管，让它变成高压直流电输送。最后由换流器把直流电能转换成标准的50HZ电送上国家电网。

有益效果：1、体积改小，重量改轻。成本大大下降；2、有更多的风能可以转换成电能。一年中风力8级以下的是绝大部分时间，积木式风力发电机有3级以上的风力（当变速器空载输出1000r/min）就能开始发电。如有需要8级以上也能继续增加绕组加大发电。转换能量大，设备成本低，发电成本低。

以上为本发明积木式风力发电机较佳的实施例，与现有技术相比，本发明风力发电机改变了设计思路，提高风力发电机的工作频率至5KHZ~50KHZ，而使每个发电机的线圈绕组匝数减少，当线圈绕组匝数减少，就能够使得整个风力发电机的体积及重量减轻。在工作频率为5KHZ~50KHZ的范围内，可以按照需要调整发电机模块的数量。

Claims

1.一种积木式风力发电机，其特征在于：包括若干围成一圈的发电机模块，所述每一个发电机模块均包括定子模块、转子模块及线圈绕组，所述若干定子模块围成一圈，若干转子模块位于定子模块内侧也同样围成一圈，该积木式风力发电机的工作频率为5KHZ~50KHZ。

2.根据权利要求1所述的积木式风力发电机，其特征在于：每个发电机模块的线圈绕组根据风力大小要求加载或卸载以使整个积木式风力发电机达到0%～100%输出功率变化，最小输出功率变化为0.1%。

3.根据权利要求1或2所述的积木式风力发电机，其特征在于：所述发电机模块共有三千个，工作频率就成了50KHZ。