CN204119098U - 强磁交变风能不间断发电机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种强磁交变风能不间断发电机系统，包括：风力发电装置、第二发电装置、交变强磁发生器、永磁铁，风力发电装置包括转动机构；永磁铁固定在转动机构上，第二发电装置包括第二储能机构，第二储能机构连接交变强磁发生器；交变强磁发生器靠近永磁铁设置，由第二储能机构提供电能产生交变磁场，产生的交变磁场与永磁铁配合，驱动风力发电装置的转动机构转动。本实用新型可在风力发电机转速不稳定时使其能够保持稳定的工作，能有效利用风能，提高对能源的利用率，投资费用和占地面积也较小。

Description

强磁交变风能不间断发电机系统

技术领域

本实用新型属于风力发电技术领域，涉及一种发电机系统，尤其涉及一种强磁交变风能不间断发电机系统。

背景技术

当前，世界各国都在重视环境污染问题，并采取措施进行治理。作为占能源消耗首位的电能是二次能源，是由其他能源转换而成的。目前世界各国电能产生主要是靠火力发电。

火力发电以碳氢化合物为主要成分的煤、重油等为燃料，燃烧后向大气排放SO2有害气体及烟尘，SO2形成酸雨，对农作物、森林、建筑物及金属材料构成危害和腐蚀浪费。CO2有室效应，改变局部气候，造成各种自然灾害。

为了减少火电对大气的污染，世界各国都在积极地发展风力发电。目前，尽管世界各国的风力发电量还不到世界总耗电量的2％，但全世界风力发电装机容量发展和风力发电机技术的成熟和不断完善，在今后10年，风力发电必将成为世界各国更加重视和重点开发的能源之一。

风力发电机不仅可以为菜农、果农、花农的塑料大棚温室埋地热线提高地温，实现冬季种植蔬菜、水果、花卉，促进高效农业的发展，还可以为温室养牛、羊、猪、鸡等提供电力。对城镇、牧区冬季取暖提供电力，这对予保护环境恢复自然生态环境有着十分重要的意义。发展风力发电机及风电前途广阔，前景光明。全世界的风能资源十分丰富，而且风能无污染可再生。

风能是无污染、可再生、零成本的清洁能源之一，但风力发电当前还存在一个缺点:因风力强弱不一导致其输出的电流不稳，更为严重的是，当风力较弱导致风叶的转速较慢时或不转时，发电机无法正常发电。

因此,任何克服现有的风力发电系统存在的缺陷，成为相关领域重要的研究课题。

为此，许多专利公开了各自的技术，如中国专利，申请号为20141007065公开的技术，该专利公开了一种风光互补发电系统供电的空气源热泵热水机，包括如下的内容：太阳光照射太阳能电池产生的电流通过导电线、光伏控制器、光伏逆变器输入汇流器，风力吹动叶片旋转、带动风力发电机产生的电流通过导电线、风电控制器输入汇流器，从汇流器输出的电流通过导电线输入压缩器作为驱动电力，压缩器的运转驱动冷媒在系统中不停地循环，冷媒在蒸发器中蒸发吸取空气中的热能由液态冷媒变成气态冷媒，气态冷媒进入冷凝器后释放出高温热能加热水并冷却成液态冷媒，光伏电流和风力电流在汇流器中汇集作为驱动电力，驱动空气源热泵热水机产生出大量的热水供应用户。

该专利没有能够从根本上克服现有技术存在的因风力强弱不一导致风轮输出的电流不稳的缺陷，效率不高，投资费用高，需要较大的太阳能系统与风流发电系统匹配，难以推广应用。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的风力发电系统，以便克服现有风力系统的上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种强磁交变风能不间断发电机系统，可在风力发电机转速不稳定时使风力发电机能够保持稳定的工作。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

所述强磁交变风能不间断发电机系统包括：风力发电装置、第二发电装置、交变强磁发生器和永磁铁；

所述风力发电装置包括转动机构；所述永磁铁固定在所述的风力发电装置的转动机构上；

所述第二发电装置包括第二储能机构，第二储能机构与交变强磁发生器电气连接；

所述交变强磁发生器靠近永磁铁设置，由第二储能机构提供电能产生交变磁场，产生的交变磁场与永磁铁配合，驱动风力发电装置的转动机构转动；

所述交变强磁发生器为现有技术，需要说明的是，所述的所述交变强磁发生器的作用是产生交变磁场，只要能够产生交变磁场，均能够用于本实用新型；

一种强磁交变风能不间断发电机系统，所述系统包括：风力发电装置、第二储能机构、交变强磁发生器、永磁铁、转速传感器和控制器；

所述风力发电装置包括转动机构；转速传感器靠近转动机构设置，用以感应转动机构的转速；

所述控制器分别连接第二储能机构、交变强磁发生器、转速传感器；

所述第二储能机构连接交变强磁发生器；

所述永磁铁固定在所述的风力发电装置的转动机构上；

所述交变强磁发生器靠近永磁铁设置，在第二储能机构提供电能后能产生交变磁场，产生的交变磁场与永磁铁配合，驱动风力发电装置的转动机构转动；

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的强磁交变风能不间断发电机系统，通过设置第二储能装置(如通过太阳能发电装置为第二储能装置充电)，可在风力发电机转速不稳定时使风力发电机能够保持稳定的工作，即使在风力不稳定时也能有效利用风能，提高对能源的利用率，投资费用和占地面积也较小。

附图说明

图1为强磁交变风能不间断发电机系统的结构示意图。

图2为永磁铁通过永磁转盘固定在转轴上的强磁交变风能不间断发电机系统的结构示意图。

图3为风轮上永磁铁的设置示意图。

图4为电磁盘上电磁铁的设置示意图。

图5为强磁交变风能不间断发电机系统的电路图。

图6为CMOS管交变强磁发生电路的电路示意图。

具体实施方式

参见图1～图5，所述强磁交变风能不间断发电机系统包括：风力发电装置1、第二发电装置2、交变强磁发生器3和永磁铁4；

所述风力发电装置1包括转动机构；所述永磁铁固定在所述的风力发电装置1的转动机构上；

所述第二发电装置2包括第二储能机构202，第二储能机构与交变强磁发生器3电气连接；

所述交变强磁发生器3靠近永磁铁设置，由第二储能机构202提供电能产生交变磁场，产生的交变磁场与永磁铁配合，驱动风力发电装置1的转动机构转动；

优选的，参见图1，所述强磁交变风能不间断发电机系统还包括转速传感器5和控制器6；

所述控制器6分别连接第二发电装置2、交变强磁发生器3和转速传感器5；

所述控制器6为工业控制机或者电脑；或者采用单片芯，如台湾合泰公司(HOLTEK)，型号为HT46R47/18SOP的单片芯；

所述第二发电装置2包括设有继电器2022的第二储能机构202，继电器2022与第二储能机构202电气连接，继电器2022分别与交变强磁发生器3和控制器6电气连接；

优选的，所述交变强磁发生器3包括交变强磁发生电路301和电磁盘302，所述电磁盘302包括底板和固定在所述底板上的电磁铁304；电磁铁304由铁芯和缠绕在铁芯上的线圈306组成；交变强磁发生电路301与线圈306电气连接；

所述交变强磁发生器3为现有技术，需要说明的是，所述的所述交变强磁发生器3的作用是产生交变磁场，只要能够产生交变磁场，均能够用于本实用新型；如可以采用图5所示的CMOS管交变强磁发生电路，具体说明如下：

所述交变强磁发生电路包括：第一CMOS管Q1、第二CMOS管Q2、第三CMOS管Q3、第四CMOS管Q4、第一分流电阻R1、第二分流电阻R2、第三分流电阻R3和第四分流电阻R4；

所述第一分流电阻R1、第二分流电阻R2、第三分流电阻R3、第四分流电阻R4的一端分别与所述第一CMOS管Q1、第二CMOS管Q2、第三CMOS管Q3、第四CMOS管Q4的栅极相连接，第一分流电阻R1、第二分流电阻R2、第三分流电阻R3、第四分流电阻R4的另一端分别为第一信号输入端P1、第二信号输入端P2、第三信号输入端P3和第四信号输入端P4(或分别连接第一信号输入端P1、第二信号输入端P2、第三信号输入端P3和第四信号输入端P4)；

所述第一CMOS管Q1的源极与第三CMOS管Q3的源极相连接，且与副蓄电池的正极相连接；

所述第二CMOS管Q2的漏极与第四CMOS管Q4的漏极相连接，且与副蓄电池202的负极相连接；

第一CMOS管Q1的漏极与第二CMOS管Q2的源极相连接，第三CMOS管Q3的漏极与第四CMOS管Q4的源极相连接，连接点分别与线圈的第一端L1和第二端L2相连接；

第一信号输入端P1、第二信号输入端P2、第三信号输入端P3和第四信号输入端P4分别与所述控制器电气连接；

当第一信号输入端P1和第四信号输入端P4有信号时，第一CMOS管Q1与第四CMOS管Q4导通，线圈的第一端L1为正极，第二端L2为负极；当第二信号输入端P2和第三信号输入端P3有信号时，第二CMOS管Q2与第三CMOS管Q3导通，线圈的第一端L1为负极，第二端L2为正极；以此循环变换，即可使得电磁铁产生交替变换的N极、S极的磁场，即电磁铁的N极和S极是交替变换的。

优选的，所述风力发电装置1包括转动机构、与所述转动机构相连接的变速器103、与所述变速器103相连接的发电机104、与所述发电机相连接的主蓄电池105；

所述转动机构为风叶、风轮108或与所述的风叶或风轮相连接的转轴106；

所述永磁铁4固定在风力发电装置的风叶或风轮上，或者通过永磁转401盘固定在转轴106上；

参见图1和图4，作为本实用新型的一种优选方案，所述永磁铁设置在风轮108顶端内缘，所述电磁盘302设置在风轮外侧，通过支架107与永磁铁面对面相对设置，两者之间的间隙大于0mm、小于50mm；

术语“风轮”，包括纵向的转叶和中心轴，所述转叶固定在所述中心轴上，其结构为现有技术，本实用新型不再赘述；

参见图2，作为本实用新型的一种优选方案，所述永磁铁4通过永磁转盘401固定在转轴106上，所述电磁盘302通过支架107与永磁转盘401面对面相对设置，两者之间的间隙大于0mm、小于50mm；

作为本实用新型的一种优选方案，所述永磁铁固定在风叶内侧上，所述电磁盘302通过支架107设置在永磁铁4一侧，与永磁铁4面对面相对设置，两者之间的间隙大于0mm、小于50mm；

优选的，所述永磁铁沿风轮的转叶或风叶，或者永磁转盘106的周边分布，优选的，可以均匀分布或对称分布；

作为本实用新型的一种优选方案，所述第二发电装置2为太阳能发电装置，包括硅晶板201和所述硅晶板电气连接的第二储能机构202，优选的采用蓄电池；

作为本实用新型的一种优选方案，所述系统还包括磁极传感器7，所述磁极传感器7设置在所述的永磁铁的一侧，用于检测永磁铁的极性，所述磁极传感器7与控制器6电气连接，将永磁铁的极性信号传送给控制器6，确保交变强磁发生器3产生的磁场与永磁铁的磁场保持相同。

一种强磁交变风能不间断发电机系统，所述系统包括：风力发电装置1、第二储能机构202、交变强磁发生器3、永磁铁4、转速传感器5和控制器6；

所述风力发电装置1包括转动机构；转速传感器5靠近转动机构设置，用以感应转动机构的转速；

所述控制器6分别连接第二储能机构202、交变强磁发生器3和转速传感器5；

所述第二储能机构202连接交变强磁发生器3；

所述永磁铁固定在所述的风力发电装置的转动机构上；所述转动机构为风叶、风轮108或与所述的风叶或风轮相连接的转轴106；

所述永磁铁4固定在风力发电装置的风叶或风轮上，或者通过永磁转盘固定在转轴上；

所述交变强磁发生器3靠近永磁铁设置，在第二储能机构202提供电能后能产生交变磁场，产生的交变磁场与永磁铁4配合，驱动风力发电装置的转动机构转动；

实施例1

请参阅图1，本实用新型揭示了一种强磁交变风能不间断发电机系统，包括风力发电装置1、太阳能发电装置2、交变强磁发生器3、永磁转盘4、转速传感器5、控制器6和磁极传感器7。

控制器6采用台湾合泰公司(HOLTEK)，型号为HT46R47/18SOP的单片芯；

所述风力发电装置1包括风轮108和与所述的风轮相连接的转轴106，与所述转轴106通过传动机构相连接的变速器103、与所述变速器103相连接的发电机104、与所述发电机相连接的主蓄电池105；

转速传感器5靠近转轴106设置，所述控制器6分别连接太阳能发电装置2、交变强磁发生器3和转速传感器5；

所述太阳能发电装置2包括设有继电器2022的蓄电池，继电器2022分别与交变强磁发生器3和控制器6电气连接；

所述永磁铁设置在风轮108顶端内缘，所述电磁盘302设置在风轮外侧，通过支架107与永磁铁面对面相对设置，两者之间的间隙大于0mm、小于50mm；

所述交变强磁发生器3靠近永磁铁4设置，在第二储能机构202提供电能后能产生交变磁场，产生的交变磁场与永磁铁4配合，推动永磁铁4转动，永磁铁4的转动，在风力不足时，能使风力发电装置1的转轴正常转动。

所述太阳能发电装置2可以为常规的结构，本实施例中，太阳能发电装置2包括硅晶板201和所述硅晶板电气连接的设有继电器2022的蓄电池。

所述交变强磁发生器3包括交变强磁发生电路301和电磁盘302。所述电磁盘302包括底板和固定在所述底板上、由铁芯和缠绕在铁芯上的线圈306组成的电磁铁304，交变强磁发生电路301与线圈306电气连接。

本实施例中，交变强磁发生电路301采用CMOS管交变强磁发生电路(当然也可以利用其它发电电路实现对电磁盘302的控制)。请参见图5。

所述永磁铁4的数量为4～20个(当然也可以是其他数值)，沿周边均匀分布。所述永磁铁4与电磁盘302相对设置，所述相对设置，指的是面对面设置，两者之间的间隙大于0mm、小于50mm。

此外，本实用新型系统还可以包括磁极传感器7，所述磁极传感器7设置在所述的永磁铁4的一侧，用于检测永磁铁4的极性，所述磁极传感器7与控制器6电气连接，将永磁铁的极性信号传送给控制器6。

工作原理如下：

转速传感器5将转动机构的转速信号发送至控制器6，当转速小于设定数值时，控制器将信号发送给太阳能发电装置2的设有继电器2022的蓄电池，蓄电池与交变强磁发生器导通；同时控制器将脉冲信号发送给交变强磁发生器，使交变强磁发生器产生交变的磁场，与永磁铁配合，驱动风力发电装置的转动机构转动，从而驱动风力发电装置的发电机发电；

当转动机构的转速大于等于设置数值时，风力发电装置利用风力进行发电，太阳能发电装置2保持正常发电工作，将发出的电能储存在所述蓄电池中；

本实施例中，本实用新型发电机系统采用较小的太阳能装置，在风力发电机转速不稳定的时候，“助一臂之力”，使风力发电机能够保持稳定的工作，投资费用和占地面积也较小。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中，所述发电机系统不包括太阳能发电装置，通过其他发电装置为第二储能机构202(蓄电池)充电，如可以通过第二风力发电装置为第二储能机构202(蓄电池)充电。

实施例3

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述发电机系统不包括太阳能发电装置，而是通过可充电蓄电池(当然也可以为不可充电的电池)为第二储能机构202(蓄电池)提供电能。可充电蓄电池可以直接由风力发电装置为其充电，或者通过主蓄电池为其充电。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中，所述发电机系统不包括太阳能发电装置，可通过风力发电装置的主蓄电池为第二储能机构202(蓄电池)提供电能，驱动其转动。

实施例5

本实施例与以上实施例的区别在于，本实施例中，所述发电机系统中的风力发电装置可以为其他发电装置，如水力发电装置、潮汐发电装置、地热发电装置等等。

综上所述，本实用新型提出的强磁交变风能不间断发电机系统及其发电方法，通过设置第二储能装置(如通过太阳能发电装置为第二储能装置充电)，可在风力发电机转速不稳定时使风力发电机能够保持稳定的工作，即使在风力较小时也能有效利用风能，提高对能源的利用率，投资费用和占地面积也较小。

这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (10)

1.强磁交变风能不间断发电机系统，其特征在于，包括：风力发电装置(1)、第二发电装置(2)、交变强磁发生器(3)、永磁铁(4)；

所述风力发电装置包括转动机构；所述永磁铁(4)固定在所述的风力发电装置的转动机构上；

所述第二发电装置(2)包括第二储能机构(202)，第二储能机构(202)连接交变强磁发生器(3)；

所述交变强磁发生器(3)靠近永磁铁(4)设置，由第二储能机构(202)提供电能产生交变磁场，产生的交变磁场与永磁铁(4)配合，驱动风力发电装置(1)的转动机构转动。

2.根据权利要求1所述的强磁交变风能不间断发电机系统，其特征在于，所述交变强磁发生器(3)包括交变强磁发生电路(301)和电磁盘(302)，所述电磁盘(302)包括底板和固定在所述底板上的电磁铁(304)；电磁铁(304)由铁芯和缠绕在铁芯上的线圈(306)组成；交变强磁发生电路(301)与线圈(306)电气连接。

3.根据权利要求2所述的强磁交变风能不间断发电机系统，其特征在于，所述的交变强磁发生电路(301)采用CMOS管交变强磁发生电路，包括：第一CMOS管Q1、第二CMOS管Q2、第三CMOS管Q3、第四CMOS管Q4、第一分流电阻R1、第二分流电阻R2、第三分流电阻R3和第四分流电阻R4；

所述第一分流电阻R1、第二分流电阻R2、第三分流电阻R3、第四分流电阻R4的一端分别与所述第一CMOS管Q1、第二CMOS管Q2、第三CMOS管Q3、第四CMOS管Q4的栅极相连接，第一分流电阻R1、第二分流电阻R2、第三分流电阻R3、第四分流电阻R4的另一端分别连接第一信号输入端P1、第二信号输入端P2、第三信号输入端P3和第四信号输入端P4；

所述第一CMOS管Q1的源极与第三CMOS管Q3的源极相连接，且与副蓄电池的正极相连接；

所述第二CMOS管Q2的漏极与第四CMOS管Q4的漏极相连接，且与副蓄电池202的负极相连接；

第一CMOS管Q1的漏极与第二CMOS管Q2的源极相连接，第三CMOS管Q3的漏极与第四CMOS管Q4的源极相连接，连接点分别与线圈的第一端L1和第二端L2相连接；

第一信号输入端P1、第二信号输入端P2、第三信号输入端P3和第四信号输入端P4分别与所述控制器电气连接。

4.根据权利要求1所述的强磁交变风能不间断发电机系统，其特征在于，所述转动机构为风叶、风轮(108)或与所述的风叶或风轮相连接的转轴(106)；

所述永磁铁(4)固定在风叶或风轮上，或者通过永磁转盘(401)固定在转轴(106)上。

5.根据权利要求4所述的强磁交变风能不间断发电机系统，其特征在于，所述永磁铁(4)设置在风轮(108)顶端内缘，所述电磁盘(302)设置在风轮外侧，通过支架(107)与永磁铁面对面相对设置；两者之间的间隙大于0mm、小于50mm；

或者

所述永磁铁(4)通过永磁转盘(401)固定在转轴(106)上，所述电磁盘(302)通过支架(107)与永磁转盘(401)面对面相对设置；两者之间的间隙大于0mm、小于50mm；

或者：

所述永磁铁固定在风叶内侧上，所述电磁盘(302)通过支架(107)设置在永磁铁(4)一侧，与永磁铁(4)面对面相对设置，两者之间的间隙大于0mm、小于50mm。

6.根据权利要求1所述的强磁交变风能不间断发电机系统，其特征在于，所述第二发电装置(2)为太阳能发电装置，包括硅晶板(201)和所述硅晶板电气连接的第二储能机构(202)。

7.根据权利要求1～6任一项所述的强磁交变风能不间断发电机系统，其特征在于，还包括磁极传感器(7)，所述磁极传感器(7)设置在所述的永磁铁的一侧，用于检测永磁铁的极性，所述磁极传感器(7)与一控制器(6)电气连接，将永磁铁的极性信号传送给控制器(6)。

8.根据权利要求1～6任一项所述的强磁交变风能不间断发电机系统，其特征在于，还包括转速传感器(5)和控制器(6)；

所述转速传感器(5)靠近转动机构设置；

所述控制器(6)分别连接第二发电装置(2)、交变强磁发生器(3)和转速传感器(5)。

9.一种强磁交变风能不间断发电机系统，其特征在于，所述系统包括：风力发电装置(1)、第二储能机构(202)、交变强磁发生器(3)、永磁铁(4)、转速传感器(5)和控制器(6)；

所述风力发电装置(1)包括转动机构；转速传感器(5)靠近转动机构设置，用以感应转动机构的转速；

所述控制器(6)分别连接第二储能机构(202)、交变强磁发生器(3)、转速传感器(5)；所述第二储能机构(202)连接交变强磁发生器(3)；

所述永磁铁固定在所述的风力发电装置的转动机构上；所述转动机构为风叶、风轮(108)或与所述的风叶或风轮相连接的转轴(106)；

所述永磁铁(4)固定在风力发电装置的风叶或风轮上，或者通过永磁转盘固定在转轴上；

所述交变强磁发生器(3)靠近永磁铁设置，在第二储能机构(202)提供电能后能产生交变磁场，产生的交变磁场与永磁铁(4)配合，驱动风力发电装置的转动机构转动。

10.根据权利要求9所述的强磁交变风能不间断发电机系统，其特征在于，还包括磁极传感器(7)，所述磁极传感器(7)设置在所述的永磁铁的一侧，用于检测永磁铁的极性，所述磁极传感器(7)与控制器(6)电气连接，将永磁铁的极性信号传送给控制器(6)。