CN205977551U - 一种风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种风力发电机，风力发电机包括风力发电机本体、控速器和脉宽调制恒速控制电源；控速器包括筒形的壳体和位于壳体中的“王”字形转叶，“王”字形转叶包括竖直设置的连接轴以及与连接轴固定连接且水平设置的两条转子和一条转轴，转叶旋转时将壳体的内部空间分隔为四个子空间，且每个子空间内设置有至少一个控制转子转速的定子，定子包括磁极和缠绕磁极的激磁线圈；发电机本体包括叶轮、整流变换器和发电机轴，发电机轴与转轴传动连接，脉宽调制恒速控制电源与整流变换器电连接，并用于根据叶轮的转速控制激磁线圈的工作电压。本实用新型提供的风力发电机能够通过控速器控制叶轮的转速，防止发电机损坏。

Description

一种风力发电机
技术领域
本实用新型涉及风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电机。
背景技术
风力发电机受风速大小的影响导致发电机转速的不同，在高风速状态下，为防止设备损坏，一般使用机械刹车使风机停止旋转，系统停止发电，白白浪费风力。
公开号为CN101482097A的中国专利文献公开了一种用于垂直轴风力发电机的制动系统及其制动方法。包括与发电机的转子轴或风轮垂直轴连接的刹车装置，以刹车电磁阀控制的刹车制动臂或刹车制动闸，摩擦片。刹车装置是刹车箍或刹车碟或刹车盘，还包括安全销和控制该安全销的安全销电磁阀。当风速超过最大发电风速需要刹车时，启动刹车电磁阀，控制刹车制动臂或刹车制动碟，通过摩擦片作用，使风机刹车。当风速低于刹车风速不需刹车时，刹车电磁阀关闭，控制刹车制动臂或刹车制动碟，保持初始状态。该技术方案可以在不改变垂直风机抗风能力的前提下，有效降低垂直轴风机在强风速时的振动，提高垂直轴风力发电机的安全性和可靠性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种风力发电机，本实用新型提供的风力发电机能够通过控速器控制叶轮的转速，防止发电机由于转速过快而损坏。
为实现上述目的，本实用新型提供一种风力发电机，所述风力发电机包括风力发电机本体、控速器和脉宽调制恒速控制电源；所述控速器包括筒形的壳体和位于所述壳体中的“王”字形转叶，所述“王”字形转叶包括竖直设置的连接轴以及与所述连接轴固定连接且水平设置的两条转子和一条转轴，所述转轴位于两条转子之间，且一端伸出所述壳体外，另一端位于所述壳体内；所述转叶旋转时将所述壳体的内部空间分隔为四个子空间，且每个所述子空间内设置有至少一个控制所述转子转速的定子，所述定子包括磁极和缠绕所述磁极的激磁线圈；所述发电机本体包括叶轮、整流变换器和发电机轴，所述发电机轴与所述转轴传动连接，所述脉宽调制恒速控制电源与所述整流变换器电连接，并用于根据所述叶轮的转速控制所述激磁线圈的工作电压。
优选地，所述壳体的侧壁设置有用于将水送入所述壳体内部空间的进水口，所述壳体的底部设置有用于将水排出所述壳体内部空间的排水口。
优选地，所述磁极为电工钢材料。
优选地，所述激磁线圈包括电磁线和包围在所述电磁线外部的绝缘层，所述电磁线可导通直流电。
优选地，所述转子与所述定子之间形成工作气隙。
优选地，所述发电机轴通过齿式离合器与所述转轴传动连接。
优选地，所述壳体的两端设置有可拆卸地端盖。
优选地，所述壳体的两端设置的端盖的侧面设置有上呼吸器和下呼吸器。
本实用新型具有如下优点：
采用本实用新型的风力发电机，避免了目前机械制动产生的机械磨损和风能浪费。既保证了风力发电机转速的稳定性，又提高了发电机的电能产出效率。而且本技术中所提出的控速器和脉宽调制(PWM)控制器安装好后，后期运行维护工作量很小，不存在更换刹车部件的问题，减少了工人的工作量，而且性能更加稳定可靠。从长期应用和成本控制的角度出发，采用本实用新型的风力发电机是很有必要的。
附图说明
图1是本实用新型风力发电机整体结构示意图；
图2是本实用新型风力发电机的控速器结构示意图；
其中，1.端盖 2.转子 3.机座 4.定子 5.激磁线圈6.上呼吸器 7.下呼吸器 8.排水口 9.进水口10.发电机本体 11.转轴 12.壳体 13.连接轴14.工作气隙 20.控速器 30.脉宽调制恒速控制电源40.叶轮 50.发电机轴。
具体实施方式
以下具体实施方式用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
如图1和2所示，本实用新型提供一种风力发电机，所述风力发电机包括风力发电机本体10、控速器20和脉宽调制恒速控制电源30；所述控速器20包括筒形的壳体12和位于所述壳体12中的“王”字形转叶，所述“王”字形转叶包括竖直设置的连接轴13以及与所述连接轴13固定连接且水平设置的两条转子2和一条转轴11，所述转轴11位于两条转子2之间，且一端伸出所述壳体12外，另一端位于所述壳体12内；所述转叶旋转时将所述壳体12的内部空间分隔为四个子空间，且每个所述子空间内设置有至少一个控制所述转子2转速的定子4，所述定子4包括磁极和缠绕所述磁极的激磁线圈5；所述发电机本体10包括叶轮40、整流变换器和发电机轴50，所述发电机轴50与所述转轴11传动连接，所述脉宽调制恒速控制电源30与所述整流变换器电连接，并用于根据所述叶轮40的转速控制所述激磁线圈5的工作电压。
本实用新型在发电机轴上传动连接控速器，在高风速时使用电力非接触减速，达到减速和稳速的目的。
由于控速器20在运行时要产生大量热量，一种具体实施方式，如图2所示，所述壳体12的侧壁设置有用于将水送入所述壳体12内部空间的进水口9，所述壳体的底部设置有用于将水排出所述壳体12内部空间的排水口8。
控速器20的定子4包括磁极和激磁线圈5。磁极是磁路的一部分，采用电工钢制成，这种材料的导磁系数高，矫顽力小，以满足风机在高转速时有用制动扭矩大，而低转速时无用制动扭矩小的要求。激磁线圈是控速器20的电路部分，工作时通以直流电流，它固定于磁极上，与磁极组成一个整体成为定子。控速器20在运行时要产生大量的热量，因此激磁线圈采用了耐高温的电磁线与相应的绝缘材料，以保证线圈在高温下仍具有良好的绝缘性能。
如图2所示，在定子与转子之间有一定的气隙，称为工作气隙，控速器20主体采用外电枢结构的型式，也就是说，其转子在定子外面旋转。
如图1和图2所示，控速器20的转子通过齿式离合器、法兰盘与发电机轴相联，与发电机同速旋转。转子既是磁路的一部分，又是电路的一部分，采用电工钢制成。它和定子磁极、工作气隙构成刹车的完整磁路。
如图2所示，为了方便拆卸，所述壳体12的两端可以设置有可拆卸地端盖1。
如图2所示，为了便于端盖1散热，所述壳体12的两端设置的端盖1的侧面设置有上呼吸器6和下呼吸器7。
下面将进一步说明本实用新型的原理，但是并不因此限制本实用新型。
本实用新型采用现有的脉宽调制技术，设计激磁线圈供电柜。从风力发电机整流变换器输出侧获取电源，经脉宽调制降压后给激磁线圈供直流电。在这里激磁线圈就是控速器的定子绕组。当风速超过额定风速，直流变换器输出电压超过发电机发出的额定电压，脉宽调制恒速控制电源开始工作，激磁线圈得电，控速器开始工作，进而达到减速和稳速的目的。
本实用新型从消耗电能和稳定发电机转速的角度出发，改善目前风力发电机使用的机械刹车，造成电能白白浪费的实际情况，利用电磁扭矩制动，风速越大，激磁线圈输出的电磁扭矩越大。参考风力发电机的电气规格，设计脉宽调制控制电源的工作电压，按照激磁线圈的最大工作电压，设计脉宽调制的最大输出电压。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种风力发电机，其特征在于，所述风力发电机包括风力发电机本体(10)、控速器(20)和脉宽调制恒速控制电源(30)；所述控速器(20)包括筒形的壳体(12)和位于所述壳体(12)中的“王”字形转叶，所述“王”字形转叶包括竖直设置的连接轴(13)以及与所述连接轴(13)固定连接且水平设置的两条转子(2)和一条转轴(11)，所述转轴(11)位于两条转子(2)之间，且一端伸出所述壳体(12)外，另一端位于所述壳体(12)内；所述转叶旋转时将所述壳体(12)的内部空间分隔为四个子空间，且每个所述子空间内设置有至少一个控制所述转子(2)转速的定子(4)，所述定子(4)包括磁极和缠绕所述磁极的激磁线圈(5)；所述发电机本体(10)包括叶轮(40)、整流变换器、发电机轴(50)，所述发电机轴(50)与所述转轴(11)传动连接，所述脉宽调制恒速控制电源(30)与所述整流变换器电连接，并用于根据所述叶轮(40)的转速控制所述激磁线圈(5)的工作电压。
2.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述壳体(12)的侧壁设置有用于将水送入所述壳体(12)内部空间的进水口(9)，所述壳体的底部设置有用于将水排出所述壳体(12)内部空间的排水口(8)。
3.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述磁极为电工钢材料。
4.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述激磁线圈(5)包括电磁线和包围在所述电磁线外部的绝缘层，所述电磁线可导通直流电。
5.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述转子(2)与所述定子(4)之间形成工作气隙(14)。
6.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述发电机轴(50)通过齿式离合器与所述转轴(11)传动连接。
7.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述壳体(12)的两端设置有可拆卸地端盖(1)。
8.根据权利要求7所述的风力发电机，其特征在于，所述壳体(12)的两端设置的端盖(1)的侧面设置有上呼吸器(6)和下呼吸器(7)。
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CN106121927A (zh) * 2016-08-30 2016-11-16 北京福威斯油气技术有限公司 一种风力发电机
CN113818998A (zh) * 2021-06-23 2021-12-21 国电南京自动化股份有限公司 一种风电发电机安全防护刹车系统

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