CN1938515A - 风力发电机 - Google Patents
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Abstract
一种风轮机。前后转子通过风以相对的方向旋转。在旋转器中设置的第一和第二轴被构造为以相对的方向旋转,并分别连接到发电机的线圈和磁体部件。具有与设置在发电机的后端处的输出端滑动接触的接触端的定子在与发电机的后端相邻的位置形成。由于发动机的线圈和磁体部件以相对的方向旋转,因此显著地提高了发电效率。此外,因为风轮机的构造被简化,从而提高了生产率并降低了制造成本和工作噪声。此外,由于能够提高对风向变化的敏感性,因此即便是在风向频繁改变的位置也能够保持高的发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种风力发电机,即风轮机。更具体地,本发明涉及一种风轮机,其中发电机的线圈和磁体部件由于前后转子以相对的方向旋转,因而也以相对的方向旋转,从而显著提高发电效率,并且该风轮机的构造被简化以提高生产率、减少制造成本以及降低工作噪声;该风轮机还能够显著提高对于风向变化的敏感性,以即便是在风向频繁改变的地方也能够保持高的发电效率。
背景技术
在本领域中公知的是,传统的风轮机以这样一种方式构造,即,其中设置有磁极的机架安装于被固定在地上的支撑基座的上端,转子被设置在转轴的前端,电枢固定到转轴以面向磁极的中央。
然而,现有的风轮机具有的缺陷在于,当转子在风力的作用下转动转轴以生成电力时,由于固定到转轴的电枢旋转时面向设置在机架中的磁极的中心,因此必然降低发电效率。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题,并进而提出这样一种风轮机,其中前后转子被设置为通过风以相对的方向旋转,在旋转器(rotator)中设置的第一和第二轴被构造为由于前后转子的缘故而以相对的方向旋转,并分别连接到发电机可旋转的线圈和磁体部件,具有接触端的定子在与发电机的后端相邻的位置形成,所述接触端与设置在发电机后端处的输出端滑动接触,因此,由于发动机的线圈和磁体部件由于前后转子以相对的方向旋转而以相对的方向旋转,因此显著地提高了发电效率。此外,因为风轮机的构造被简化,从而提高生产率并降低了制造成本和工作噪声。此外,由于对风向变化的敏感性显著提高,因此即便是在风向频繁改变的位置也能够保持高的发电效率。
技术方案
为了实现上述目标,根据本发明,提供了一种风轮机,可包括:发电机,其设置在盖中并具有设置在所述发电机中的磁体部件和线圈,所述磁体部件和线圈相互独立地旋转,所述发电机具有安装于其前端和后端周围的轴承;以及通过风以相对方向旋转的前转子和后转子;其中,所述盖的前端耦合有旋转器,在所述旋转器中,具有大直径的第一轴和具有小直径的第二轴被设置成相互独立地旋转,所述第二轴的后端连接于发电机轴,所述发电机轴穿过所述发电机的轴向中央部分,并且所述线圈缠绕在所述发电机轴上,所述第一轴的后端通过第一和第二中间轴颈部件连接于所述发电机的所述磁体部件,其中,突出形成有多个耦合件以与所述后转子耦合的后转子耦合部分被固定到所述旋转器的向前突出的前端周边,以及,其中,所述第二轴的向前延伸部分被安装到在前体中限定出的轴向孔中,突出形成有多个耦合件以与所述前转子耦合的前转子耦合部分被固定到所述前体的前端周边。
附图说明
图1为示出根据本发明实施方式的风轮机的侧视图;
图2为示出根据本发明的风轮机的截面图;
图3为示出了应用于本发明的制动模块的图;
图4为示出了应用到本发明的电传输装置的图;
图5为示出了根据本发明的尾翼的变体的图;以及
图6为示出了应用于本发明的前后转子的可改变的转子结构的图。
具体实施方式
下面将参照图1-6描述本发明的优选实施方式。
附图标号1表示柱形盖。发电机2设置在盖1中。
发电机2具有穿过其轴向中央部分的发电机轴5。线圈4缠绕在发电机轴5上,而磁体部件4则安装在发电机2的周边。其上安装有磁体部件4的发电机2的周边被可旋转地构造。
环绕发电机2的前后端的周边安装有轴承,输出端6被设置在发电机轴5的后端以输出所产生的电力。
也就是说,发电机2是以这样一种方式构建的,即缠绕在发电机轴5上的线圈4和安装在发电机2的周边的磁体部件3能够以相对的方向旋转。
旋转器10耦合于盖1的前端。在旋转器10中,具有大直径的第一轴12和具有小直径的第二轴13被安装成能够相互独立地旋转。
后转子耦合部分29经由第三中间轴颈部件16通过销子,而被固定到旋转器10的前端11。后转子耦合部分29的圆周外表面突出形成有多个耦合件30。后转子32通过螺钉组装到耦合件30。
第二轴13前端向前突出超过旋转器10,并且具有轴向孔26的前体25被安装在第二轴13的前端周围并与其耦合。由于从前体25的圆周外表面径向嵌入的耦合销被锁到第二轴13,因此前体25和第二轴13能够相互一体地旋转。
前转子耦合部分27通过第四和第五中间轴颈部件17和18而被固定到前体25的前端的周边。在前转子耦合部分27的圆周外表面突出形成有多个耦合件28。前转子31通过螺钉组装到耦合件28。前帽40耦合于前体25的前端。
前后转子31和32被形成为通过风以相对的方向旋转。在本发明的本优选实施方式中,前转子31具有两个叶片,而后转子32具有三个叶片。
同时,在发电机2和旋转器10之间,第一中间轴颈部件14、制动模块20和第二中间轴颈部件15通过耦合销顺序、接近地定位,并被耦合到发电机2的周边,即用于旋转磁体部件3的部分。第二中间轴颈部件15在其圆周内表面,通过单独的销子被固定到第一轴12。
接下来,随着前后转子31和32以相对的方向旋转,第一和第二轴12和13也以相对的方向旋转。因此,随着第一和第二轴12和13的转动力被传输到发电机2,线圈4和磁体部件3将以相对的方向旋转,以进行发电。这样所带来的有益效果在于,与传统的风轮机相比,大大地提高了发电效率。
制动模块20具有能够朝制动模块20的中心偏置的制动操作器21,制动垫22被附着到制动模块20的周边,以朝制动模块20的中心偏置制动操作器21。
在发电时,制动模块20与第一轴12和磁体部件3一起旋转。当制动垫22被径向向内引入时,制动垫22与制动操作器21接触,从而首先降低磁体部件3的旋转速度。接着,当制动垫22被进一步径向向内地引入时,制动操作器21与发电机轴5接触,从而接着降低了发电机2的线圈4的旋转速度。
如果由于前后转子31和32暴露于强风,而使其速度惊人地增加,则发电机2的磁体3和线圈4的旋转速度也同时增加,从而在发电机上施加过大的负载。考虑到这个原因,如上所述构建的制动模块20起到减慢发动机2的转速,并防止发电机2损坏的作用。当需要停止前后转子31和23时也可以使用制动模块20,以对整个风轮机进行维护和修理。
此外,在本发明中,为了确保从发电机2(在其中磁体3和线圈4旋转)中产生的电力的可靠传输,在发电机2的后端设置定子7。在定子7的前表面突起形成多个接触端8,用以在与输出端6的圆周外表面接触时接纳电能。
同时,后帽41被耦合到盖1的后端,以允许安装用作方向舵(rudder)的尾翼43。具有预定长度的尾杆42被安装并耦合到后帽41的中央部分。尾翼43被设置在尾杆42的后端,以使得盖1的本体能够根据风向而旋转。
对于这一点来说,在本发明中,由于前后轮31和32以相对的方向旋转,因此可能出现仅有少量的风吹到前后转子31和32后方的现象。在这种情况下,由于尾翼43不能适当地执行方向舵的功能,因此风轮机的本体可能会不根据风向旋转。
考虑到上述情况,在本发明中,尾杆42的中间部分向上或向下弯曲,以使得尾杆42的后端位于前后转子31和32的半径范围之外,如图5所示。在这种状态下,尾翼43被设置在尾杆42的后端。
因此,由于尾翼43位于前后转子31和32的半径范围之外,风将以不受限制的方式吹向尾翼43,所以盖1的本体能够根据风向旋转以保证使用风力发电的效率。
此外,在本发明中,如图2所示,定子7的周边和绕发电机2的后端安装的轴承的周边通过连接件9相互连接,并且第一中间轴颈部件14的周边和绕发电机2的前端周围安装的轴承的周边通过连接件9a相互连接,这样,在发动机2工作时能够降低噪声。
连接柱63被耦合到盖1的中间部位的下部分,支撑凸缘64向内从连接柱63的中间部分突出。支撑于地面并限定有中空部分62的支撑柱60被插入到连接柱63的下端。轴承65被置于支撑凸缘64的上下表面,用于将通过定子7的接触端8输出的电力传输到外部的电传输装置70被安装在支撑柱60的上端。在上轴承65上设置有脱扣防止片66以防止轴承65脱扣。
因此,用于支撑盖1的连接柱63能够可靠旋转并由轴承65支撑。
在电传输装置70中,支撑部件75安装在支撑柱60的上端,并且环形电极76位于支撑部件75的圆周内表面上。滑动部件71可旋转的设置在支撑部件75上。薄的导板74被设置为从滑动部件71的侧表面延伸到下表面。滑动电极72在滑动部件71的下表面突起形成,从而在与导板74连接时与电极76接触。用来将电线与接触端8连接的第一连接销73被提供到导板74,用来连接输出电力的电线的第二连接销77被设置在电极76的侧表面上。
换言之,与定子7的接触端8连接并从其延伸的电线被连接到第一连接销73,用于将生成的电力输出到外部的电线被连接到第二连接销77。
因此,当盖1的本体根据风向旋转时,由于滑动部件71是转动的,因此可以防止电线缠绕。传输到第一连接销73的电力通过滑动电极72(与导板74连接)传输到支撑部件75的电极76。传输到电极76的电力通过与第二连接销77连接的电线输出到外部。
参照图6,在施加到前后转子上的风压超过预定级别时,为了确保将施加到发电机2上的过载去除,前后转子31和32被构造为能够改变它们的角度。为此,在各个分别与前后转子31和32耦合的前后转子耦合部分27和29的表面设置弹性支撑装置50,从而使得弹性支撑装置50能够被压缩以改变前后转子31和32的角度。
弹性支撑装置50可包括液压缸或气压缸(如图6(a)所示),或者可包括具有预定弹力的弹簧51(如图6(b)所示)。
下面将描述如上所述构造的风轮机的操作。
当前后转子31和32通过风而以相对的方向旋转时,旋转器10的第一和第二轴12和13也以相对的方向旋转。因此,发动机2的与第一轴12连接的磁体部件3以一个方向旋转,发动机2的与第二轴13连接的线圈4以另一相对的方向旋转。由于磁体部件3和线圈4是以相对的方向旋转的,因此电力在线圈4中产生并输出到输出端6。输出到输出端6的电力通过定子7的接触端8和电传输装置70输出到外部。
在根据本发明的如上所述地操作的风轮机中,由于整个构造被简化,因此与现有的风轮机相比,能够提高生产率,并能够显著降低制造成本。而且,由于电力是因为磁体部件3和线圈4以相对的方向旋转而产生的,所以能够显著提高发电效率。
此外,还能够减少发动机2的工作噪声,并提高整个组成部件的耐用性,从而提高了风轮机的使用寿命。
工业应用性
根据上面描述的内容显而易见的是,根据本发明的风轮机提供的有益效果在于,前后转子设置成通过风而以相对的方向旋转,在旋转器(rotator)中设置的第一和第二轴被构造为由于前后转子的缘故而以相对的方向旋转,并分别连接到发电机可旋转的线圈和磁体部件,具有接触端的定子在与发电机的后端相邻的位置形成,所述接触端与设置在发电机后端处的输出端滑动接触,因此,由于发动机的线圈和磁体部件由于前后转子以相对的方向旋转而以相对的方向旋转,因此显著地提高了发电效率。此外,因为风轮机的构造被简化,从而提高生产率并降低了制造成本和工作噪声。此外,由于对风向变化的敏感性显著提高,因此即便是在风向频繁改变的位置也能够保持高的发电效率。
Claims (8)
1.一种风轮机,包括:
发电机,其设置在盖中并具有设置在所述发电机中的磁体部件和线圈,所述发电机具有安装于其前端和后端周围的轴承,所述磁体部件和线圈相互独立地旋转;以及
前转子和后转子,通过风以相对方向旋转;
其中,所述盖的前端耦合有旋转器,在所述旋转器中,具有大直径的第一轴和具有小直径的第二轴被设置成相互独立地旋转,所述第二轴的后端连接于发电机轴,所述发电机轴穿过所述发电机的轴向中央部分,并且所述线圈缠绕在所述发电机轴上,所述第一轴的后端通过第一和第二中间轴颈部件连接于所述发电机的所述磁体部件,
其中,突出形成有多个耦合件以与所述后转子耦合的后转子耦合部分被固定到所述旋转器的向前突出的前端周边,以及
其中,所述第二轴的向前延伸部分被安装到在前体中限定出的轴向孔中,突出形成有多个耦合件以与所述前转子耦合的前转子耦合部分被固定到所述前体的前端周边。
2.如权利要求1所述的风轮机,其中,在所述发电机轴从所述发电机的后端突出来的部分设置有用于输出生成的电力的输出端,所述发电机的后面设置有定子,在所述定子的一个表面形成有多个接触端,所述多个接触端与所述输出端的圆周外表面接触。
3.如权利要求1所述的风轮机,其中,在所述第一和第二中间轴颈部件之间置入有制动模块,所述制动模块包括能够朝所述制动模块的中央部分移动的制动操作器,在所述制动模块的周边附着有制动垫,以将所述制动操作器朝所述制动模块的中央部分偏置,并随后制动所述发电机的所述磁体部件和所述线圈。
4.如权利要求1所述的风轮机,其中,所述发电机的所述定子的周边和所述轴承的周边通过连接件相互连接,以减少工作噪声。
5.如权利要求1所述的风轮机,其中,在所述盖的中间部位的下部耦合有连接柱,在连接柱的中间部位向内突出有支撑凸缘,在所述连接柱的下端插入有支撑于地面并限定有中空部分的支撑柱,在所述支撑凸缘的上下表面设置有轴承,用于将通过所述定子的所述接触端输出的电力传输到外部的电传输装置安装在所述支撑柱的上端。
6.如权利要求5所述的风轮机,其中,在所述电传输装置中,在所述支撑柱的所述上端安装有支撑部件,所述支撑部件的圆周内表面设置有环形的电极,在所述支撑部件上旋转地设置有滑动部件,薄的导板被设置成从所述滑动部件的侧表面延伸到下表面,滑动电极在所述滑动部件的下表面突出形成,从而在与所述导板连接时与所述电极接触,所述导板上设置有用来将电线与所述接触端连接的第一连接销,所述电极的侧表面设置有用来连接输出电力的电线的第二连接销。
7.如权利要求1所述的风轮机,其中,在所述盖的后端耦合有后帽,形成有尾翼并具有预定长度的尾杆安装并耦合到所述后帽,所述尾杆的后端向上或向下弯曲,从而使得所述尾翼位于所述前转子和后转子的半径范围之外。
8.如权利要求1所述的风轮机,其中,在各个所述前转子耦合部分和后转子耦合部分的表面上设置有弹性支撑装置,所述前转子耦合部分和后转子耦合部分分别与所述前转子和后转子耦合,从而使得当施加到所述前转子和后转子上的风压超过预定级别时,所述弹性支撑装置能够被压缩以改变所述前转子和后转子的角度。
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