CN204012980U - 利废利旧的低成本永磁风力发电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种利废利旧的低成本永磁风力发电机，这是由一台废旧的鼠笼式异步电动机改制而成的，由转子和定子两个主要部分组成，其中转子上配置12磁极，磁极的材料为钕铁硼磁钢，均布于圆周、极性相间配置，转子的铁芯通过4个拉紧螺栓把紧固定；定子上有36槽，按6个相邻槽为一组共6组，如摘要附图所示单独绕制，最后连接成星形或三角形，根据风速大小，可自动切换接线以确保输出的功率最大。
Description
技术领域
本实用新型属于电机制造技术领域，具体涉及到利用废旧的鼠笼式异步电动机改制成低成本的永磁风力发电机。
背景技术
小型风力发电系统可能成为较大的电力资源。目前，包括美国等多个工业发达国家，由于政府的特殊政策导向，小型发电机的应用在迅速增加。美国在2008年小型风轮发电机容量增加17.3MW，几乎每年以78％的速度增长，(全球风电市场的增长率为53％)。而这些容量的增加大部分是来自10kW以下的风力发电机。小型风力发电机对千家万户的每个家庭，商务和农场的业主都是很有吸引力的。现在我国应用较广泛的是风光互补的电源系统，用于路灯的照明，边防哨所的日常用电，野外作业或输电供电不便的各种场所，利用风电、光伏发电等可再生新能源愈益普及、深入。
发电机是风力发电系统的核心，建立风力发电系统的最大挑战是制造发电机。发电机也是整个风电系统中价格最昂贵的重要部件，如何能设计、制造出性价比最佳的小型风力发电机，一直是我们致力于研发的主要课题。
一般市面上销售的风力发电机，普遍存在的缺点是在低风速下发电机的输出电压偏低，往往达不到蓄电池的额定电压，因而不能给蓄电池充电，起不到充电储能的作用。本实用新型的着眼点首先是解决成本问题。本着利废利旧的原则，我们从城市的废旧货市场或工厂的 废品仓库，寻找那种作为广泛动力源用的鼠笼式异步电动机，大部分因为线路烧损而成为废品闲置，只需很低的价格就能买到。另外，利用本实用新型的永磁电机技术，通过绕组重绕、结构上的改进，则能变废为宝，成为性能良好、广泛需求的永磁风力发电机。
发明内容
本实用新型是由一台鼠笼式交流异步电动机改制成一台永磁式风力发电机，因此类电动机最容易寻求，价格也最便宜。且电动机的机壳、转轴、轴承、转子和定子的硅钢片铁芯等，在改制成永磁风力发电机时全部可有效利用，这就为[低成本]打下了基础。
在改制重绕的过程中，首先须按照容量要求选用合适规格的导线和合适尺寸的高质量磁钢，以确保改制后的永磁发电机性能。其次应注意的是：永磁发电机的磁极数与转子上配置的磁钢数是相同的，磁极数必须是整数，沿转子圆周相互对立均布。此外，因三相绕组较之单相、两相绕组，最有效的利用了定子面积，效率也最高，故定子上的槽数必须是磁极数的3倍。
我们选择了两台废旧的鼠笼式异步电动机，利废利旧改制成低成本永磁风力发电机，该永磁风力发电由定子和转子两个主要部件组成。定子上有36槽，转子直径均为100mm，转子有效长度一台为50mm，另一台为100mm，转子圆周长320mm，转子铁芯上铣削了12个磁极槽，槽内配置12块钕铁硼磁钢，N、S极性相间交错配置，且圆周均布。转子铁芯叠片通过4个拉紧螺栓把紧固定，使铁芯形成一牢固的整体。所设计改制的两台发电机参数如表1所列。
表1：研制的500W和1500W永磁风力发电机基本规格
*这些线圈采用3根19号线规的漆包铜导线并绕，故21匝需63根线。每个线圈的电阻为1.8Ω，6个线圈并联的每相绕组电阻为0.3Ω。
通过样机的制作和实验结果表明，本实用新型由鼠笼式异步电动机改制的永磁风力发电机，性能良好，完全符合设计值要求。而且每台样机的制造成本均较低，约合人民币500元/台，说明电机的性价比优良。
附图说明
图1为改制后永磁风力发电机的转子结构图
图中，1-转子磁钢；2-转子铁芯；3-转子端盖板；4-拉紧螺栓；5-转轴。
图2为改制后永磁风力发电机定子相邻6个槽内配置的3个线圈
图中，1-转子上的磁钢；2-定子线圈；3-定子槽。
具体实施方式
本实用新型的永磁风力发电机，结构上主要由两个部件：转子和定子组成。首先将鼠笼式异步电动机的转子装在铣床上，按照设计的磁极数沿转子长度方向铣削12个磁钢槽按北极和南极、极性相间 依次嵌入槽中；由环氧树脂胶将磁钢牢固定位，以克服运转中作用在磁钢上的离心力(见图1)。最后用砂纸打磨转子表面，达到要求的表面光洁度，并在表面上涂以防护油漆。
定子的制备；从绕组能充分发挥效果考虑，将定子上的所有36槽按6个相邻槽为一组进行分组，然后每一组按照图2单独绕制，如图所示，3个叠置线圈插入这6个槽中，每个线圈有一头和一尾，标记为导线的始端和末端，这些头和尾分别标示为H1、H2、H3和T1、T2、T3。类似地，另外的5个组，每组6个槽都进行绕线，分别将线圈的头和尾标示为H4、H5、H6、、、、、、H18和T4、T5、T6、、、、、、T18。现在，将线圈始端H1、H4、H7、H10、H13和H16连接在一起，而将H2、H5、H8、H11、H14和H17连在一起；再将H3、H6、H9、H12、H15和H18连接在一起；类似地线圈的尾端也按此法连接在一起，则形成3个组合。也即，我们从定子上引出的导线已有6个端部一3个代表尾端，另3个代表始端。
获得发电机的功率输出有两种方式：如将3个尾端连在一起，则为星形(Y)接法，三相电流由3个始端输出，在低风速下星形接法是可取的；另外是一个首端接到另一个的尾端，则成为三角形(△)接法，这一接法能输出较大的功率，适合于风速较大的转子速度下，实际运转中可通过风速传感器进行自动切换，更合适、更有效地利用风能。
Claims (3)
1.一种利废利旧的低成本永磁风力发电机，由定子和转子两个主要部件组成，其特征在于：转子铁芯上铣削了12个磁极槽，槽内配置12块钕铁硼磁钢，N、S极性相间交错配置，且圆周均布，转子铁芯叠片通过4个拉紧螺栓把紧固定，使铁芯形成一牢固的整体。
2.根据权利要求1所述的低成本永磁风力发电机，其特征在于定子按相邻6个槽配置3个线圈。
3.根据权利要求1所述的低成本永磁风力发电机，其特征在于定子接线最后接成星形接法和三角形接法，随着风速大小的变化，可自动切换成星形接法或三角形接法，以确保输出功率最佳。
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| CN201420390550.4U CN204012980U (zh) | 2014-07-16 | 2014-07-16 | 利废利旧的低成本永磁风力发电机 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111106680A (zh) * | 2020-01-07 | 2020-05-05 | 湖州南洋电机有限公司 | 洗衣机用电机 |
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