CN203374431U

CN203374431U - 无刷爪极式激磁风力发电装置

Info

Publication number: CN203374431U
Application number: CN201320357856.5U
Authority: CN
Inventors: 陈川琳; 吴志林; 陈智仁
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2013-06-21
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2023-06-21

Abstract

本实用新型公开了一种无刷爪极式激磁风力发电装置，包括风叶、发电机、支架、风向舵、滑环组件、固定座；风叶通过螺纹固定在发电机的转动轴上，发电机固定在支架的一端，支架的另一端与滑环组件连接，滑环组件固连在固定座上，风向舵固定在支架上靠近风叶的一侧。本实用新型通过采用无刷爪极式激磁发电机，使本装置发电不受转速限制，能在不同的转速下正常工作，提高装置在各种环境下工作稳定性；采用风向舵与支架固连在靠近风叶侧的结构，在风向变化时能很好的改变风叶朝向，同时较传统的风力发电机少了舵杆等机构，结构简单、工作空间小；激磁发电机采用定子前置，完全密封的结构，电机无需维护，对环境的适应性强。

Description

无刷爪极式激磁风力发电装置

技术领域

本实用新型涉及能源技术领域，尤其涉及一种无刷爪极式激磁风力发电装置。

背景技术

现有风力发电机采用永磁发电机，配以控制器进行电压调节，蓄电池储能，逆变器转换升压为家用电器所需的电压。该电机由于转子为永磁体，磁场不可控制调节，其输出功率随着风力的增大风机转速加快而增加，如果用电量少于发电量时，多余电能就要通过控制器的电子负载进行释放，以控制系统电压。该方式控制器工作强度大，可靠性差。

永磁风力发电机适用于稳定转速和稳定负载情况下使用，比如大型的风力发电场，风机采用自动调速机构，发电机并网发电。同时永磁体风力发电机由于转子磁场无法控制，发电机输出功率的控制比较困难，不适合于无电网的地区使用，比如无电的海岛、渔排等地方。而且永磁体价格昂贵发电机成本高，控制器生产难度大、价格高，更增加永磁风力发电机的成本。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种无刷爪极式激磁风力发装置，当风力变化和用电量变化时，特制电机能自动控制输出，稳定电压，简化电压调节控制系统，并且它无需在稳定转速和稳定负载条件下发电，满足无电网地区使用需求。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种无刷爪极式激磁风力发电装置，包括风叶、发电机、支架、风向舵、滑环组件、固定座；风叶通过螺纹固定在发电机上，发电机固定在支架的一端，支架的另一端与滑环组件连接，滑环组件固连在固定座上，风向舵固定在支架上靠近风叶的一侧，风叶、发电机、支架和风向舵围绕滑环组件转动。

支架与滑环组件连接的一端为直线段。

发电机包括阶梯轴、限位圈、前端盖、左侧双密封深沟球轴承、内定子、激磁线圈、爪极、定子铁芯、定子线圈、后端盖、整流桥、右侧双密封深沟球轴承、调节器、后端盖和密封环；就发电机总体方向而言，阶梯轴所在位置定义为系统的左端方向，后盖板所在位置定义为系统右端方向；爪极固定在阶梯轴上，在阶梯轴的滚花处与阶梯轴过盈配合，爪极左侧通过阶梯轴的轴肩定位；激磁线圈嵌于内定子上；内定子右端嵌入爪极，左端固定在前端盖上；定子线圈环绕于爪极外侧，定子线圈的轴心与阶梯轴平行；定子铁心嵌于定子线圈内，定子铁心与爪极为间隙配合，定子铁心外表面嵌入前端盖；左侧双密封深沟球轴承套在阶梯轴的左端台阶上，限位圈设置在左侧双密封深沟球轴承的内圈左侧，外圈左侧与前端盖配合；右侧双密封深沟球轴承套在阶梯轴的右端台阶上，其外圈与后端盖配合，其内圈左侧通过阶梯轴的右端台阶的轴肩定位；后端盖通过螺纹分别与前端盖和后盖板连接；整流桥和调节器插装在后端盖的右侧立面；密封环位于前端盖与限位圈之间，通过密封环进行密封。

风叶通过螺纹与阶梯轴左端连接，并通过限位圈定位；支架固连在后端盖外侧。

滑环组件包括滑环后端盖、传统导电环、外壳、滑环前端盖、内定位筒、双密封深沟球轴承、绝缘座、螺帽和定位板；内定位筒为中空筒体，一端设有台阶，传统导电环以内定位筒为中心，固连在内定位筒外壁上，传统导电环一端通过轴肩定位，另一端通过螺帽锁紧；内定位筒的台阶处设有双密封深沟球轴承，双密封深沟球轴承外圈与滑环前端盖配合，内圈卡在台阶面上；外壳一端与滑环前端盖连接，另一端与滑环后端盖连接；绝缘座对称设置在传统导电环的顶部和底部，与外壳固连，定位板固定在外壳上。

支架与内定位筒配合，并用紧定螺钉锁紧固定，固定座通过定位板与滑环组件连接。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点： 1、通过采用无刷爪极式激磁发电机，使本装置发电不受转速限制，能在不同的转速下正常工作，提高装置在各种环境下工作稳定性。克服地域限制，有利于推广使用。

2、使用激磁电机内带调节器，稳定电压，适合于无电网的地区和负载不稳定的情况下使用，同时简化现有的控制器，结构紧凑，节约成本。

3、本实用新型的激磁发电机，采用无刷，定子前置，完全密封的结构，电机无需维护，对环境的适应性强。

4、采用风向舵与支架固连在靠近风叶侧的结构，在风向变化时能很好的改变风叶朝向，同时较传统的风力发电机少了舵杆等机构结构简单，工作空间小。

附图说明

图1是本实用新型一种无刷爪极式激磁风力发电装置的结构示意图。

图2是本实用新型一种无刷爪极式激磁风力发电装置的电机结构示意图。

图3是本实用新型一种无刷爪极式激磁风力发电装置的滑环组件示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

结合图1，一种无刷爪极式激磁风力发电装置，包括风叶1、发电机2、支架3、风向舵4、滑环组件5、固定座7。风叶1通过螺纹固定在发电机2上，发电机2固定在支架3的一端，支架3的另一端与滑环组件5连接，滑环组件5固连在固定座7上，风向舵4固定在支架3上靠近风叶1的一侧，风叶1、发电机2、支架3和风向舵4围绕滑环组件5转动。

支架3由半圆形管件与直线段管件组成，风向舵4为半圆形薄板，风向舵4嵌在支架3的半圆形管件上。

结合图2，上述发电机2包括阶梯轴8、限位圈9、前端盖10、左侧双密封深沟球轴承11、内定子12、激磁线圈13、爪极14、定子铁芯15、定子线圈16、后端盖17、整流桥18、右侧双密封深沟球轴承19、调节器20、后端盖21和密封环34；就整电机2总体方向而言，阶梯轴8所在位置定义为系统的左端方向，后盖板21所在位置定义为系统右端方向；爪极14固定在阶梯轴8上，在阶梯轴8的滚花处与阶梯轴8过盈配合，爪极14左侧通过阶梯轴8的轴肩定位；激磁线圈13嵌于内定子12上；内定子12右端嵌入爪极14，左端固定在前端盖10上；定子线圈16环绕于爪极14外侧，定子线圈16的轴心与阶梯轴8平行。定子铁心15嵌于定子线圈16内，定子铁心15的内表面与爪极14外表面间隙配合，定子铁心15的外表面嵌入前端盖10，定子铁心15位于前端盖10和后端盖17之间，被前端盖10和后端盖17夹紧；左侧双密封深沟球轴承11套在阶梯轴8的左端台阶31上，其内圈左侧设有限位圈9，外圈左侧与前端盖10配合；右侧双密封深沟球轴承19套在阶梯轴8的右端台阶32上，其外圈与后端盖17配合，其内圈左侧通过阶梯轴8的右端台阶32的轴肩定位；后端盖17通过螺纹分别与前端盖10和后盖板21连接。整流桥18和调节器20插装在后端盖17的右侧立面。密封环34位于前端盖10与限位圈9之间，通过密封环34进行密封。

风叶1通过螺纹与阶梯轴8左端连接，并通过限位圈9定位。支架3焊接在后端盖17外侧上。

结合图3，滑环组件5包括滑环后端盖22、传统导电环23、外壳24、滑环前端盖25、内定位筒26、双密封深沟球轴承27、绝缘座28、螺帽29和定位板33；内定位筒26为中空筒体，一端设有台阶，传统导电环23以内定位筒26为中心，固连在内定位筒26外壁上，传统导电环23一端通过轴肩定位，另一端通过螺帽29锁紧；内定位筒26的台阶处设有双密封深沟球轴承27，双密封深沟球轴承27外圈与滑环前端盖25配合，内圈卡在台阶面上；外壳24一端滑环前端盖25，另一端连接滑环后端盖22；绝缘座28对称设置在传统导电环23的顶部和底部，与外壳24固连。定位板33固定在外壳24上。

支架3的直线段管件与内定位筒26配合，并用紧定螺钉30锁紧固定。固定座7通过定位板33与滑环组件5连接。

无刷爪极式激磁风力发电装置的风叶1通过阶梯轴8，带动爪极14转动，使定子线圈16的相对爪极14做切割磁感线运动，定子线圈16产生三相交流电，经过电机内部的整流桥18三相桥式整流，输出平稳的直流电，给蓄电池充电或逆变器工作供电；电机2的输出端通过支架3与内定位筒26的传统导电环23连接，传统导电环23通过电刷与绝缘座28的电极连接，最后从滑环组件5的输出端输出，可连接电瓶蓄电，或使用逆变器供家电使用；当风力变化和用电量变化引起输出电压波动时，电机2内的调节器20从电机输出端采样，自动调节转子的激磁电流，控制转子磁场，从而控制输出，达到稳定电压的目的；当风向改变时，风叶1、电机2、支架3在风向舵4的引导下绕滑环组件5转动至迎风位置；电机2的无刷、密封结构，安全可靠，使用寿命长，且免维护。

现有的激磁电机都是1000转/分以上的转速才发电，大型永磁体发电机要配备调速器才能达到发电转速，使用本装置，可以保证在300转/分的低转速下发电；与现有的风力发电机比较，无需调速器的也能保证低转速发电。相同容量的发电机，永磁的成本比激磁的高2~5倍，特别是大容量的电机，差距越明显。

Claims

1.一种无刷爪极式激磁风力发电装置，其特征在于：包括风叶（1）、发电机（2）、支架（3）、风向舵（4）、滑环组件（5）、固定座（7）；风叶（1）通过螺纹固定在发电机（2）的转动轴上，发电机（2）固定在支架（3）的一端，支架（3）的另一端与滑环组件（5）连接，滑环组件（5）固连在固定座（7）上，风向舵（4）固定在支架（3）上靠近风叶（1）的一侧。

2.根据权利要求1所述的无刷爪极式激磁风力发电装置，其特征在于：发电机（2）包括阶梯轴（8）、限位圈（9）、前端盖（10）、左侧双密封深沟球轴承（11）、内定子（12）、激磁线圈（13）、爪极（14）、定子铁芯（15）、定子线圈（16）、后端盖（17）、整流桥（18）、右侧双密封深沟球轴承（19）、调节器（20）、后端盖（21）和密封环（34）；就发电机（2）总体方向而言，阶梯轴（8）所在位置定义为系统的左端方向，后盖板（21）所在位置定义为系统右端方向；爪极（14）固定在阶梯轴（8）上，在阶梯轴（8）的滚花处与阶梯轴（8）过盈配合，爪极（14）左侧通过阶梯轴（8）的轴肩定位；激磁线圈（13）嵌于内定子（12）上；内定子（12）右端嵌入爪极（14），左端固定在前端盖（10）上；定子线圈（16）环绕于爪极（14）外侧，定子线圈（16）的轴心与阶梯轴（8）平行；定子铁心（15）嵌于定子线圈（16）内，定子铁心（15）与爪极（14）为间隙配合，定子铁心（15）外表面嵌入前端盖（10）；左侧双密封深沟球轴承（11）套在阶梯轴（8）的左端台阶（31）上，限位圈（9）设置在左侧双密封深沟球轴承（11）的内圈左侧，外圈左侧与前端盖（10）配合；右侧双密封深沟球轴承（19）套在阶梯轴（8）的右端台阶（32）上，其外圈与后端盖（17）配合，其内圈左侧通过阶梯轴（8）的右端台阶（32）的轴肩定位；后端盖（17）通过螺纹分别与前端盖（10）和后盖板（21）连接；整流桥（18）和调节器（20）插装在后端盖（17）的右侧立面；密封环（34）位于前端盖（10）与限位圈（9）之间，通过密封环（34）进行密封。

3.根据权利要求1或2所述的无刷爪极式激磁风力发电装置，其特征在于：风叶（1）通过螺纹与阶梯轴（8）左端连接，并通过限位圈（9）定位；支架（3）固连在后端盖（17）外侧。

4.根据权利要求1所述的无刷爪极式激磁风力发电装置，其特征在于：滑环组件（5）包括滑环后端盖（22）、传统导电环（23）、外壳（24）、滑环前端盖（25）、内定位筒（26）、双密封深沟球轴承（27）、绝缘座（28）、螺帽（29）和定位板（33）；内定位筒（26）为中空筒体，一端设有台阶，传统导电环（23）以内定位筒（26）为中心，固连在内定位筒（26）外壁上，传统导电环（23）一端通过轴肩定位，另一端通过螺帽（29）锁紧；内定位筒（26）的台阶处设有双密封深沟球轴承（27），双密封深沟球轴承（27）外圈与滑环前端盖（25）配合，内圈卡在台阶面上；外壳（24）一端与滑环前端盖（25）连接，另一端与滑环后端盖（22）连接；绝缘座（28）对称设置在传统导电环（23）的顶部和底部，与外壳（24）固连，定位板（33）固定在外壳（24）上。

5.根据权利要求1或4所述的无刷爪极式激磁风力发电装置，其特征在于：支架（3）与内定位筒（26）配合，并用紧定螺钉（30）锁紧固定，固定座（7）通过定位板（33）与滑环组件（5）连接。