CN218266181U - 风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型发电机技术领域，提供一种风力发电机。风力发电机包括：支撑磁体，为环形结构；定子绕组，设置在支撑磁体的内侧或外侧；叶轮和转子磁体，叶轮可转动设置，叶轮的叶片上设有转子磁体，转子磁体行经定子绕组与支撑磁体之间的间隙，并与定子绕组产生电磁感应，转子磁体与支撑磁体相排斥。相对于现有技术中转子磁体设置在主轴上的形式，设置在叶轮上的转子磁体具有更大的线速度，因此转子磁体相对于定子绕组的转动速度更大，从而使定子绕组产生的电流更大，进而使风力发电机能够适用于低风压或者低风量的工况。

Description

风力发电机

技术领域

本实用新型涉及发电机技术领域，尤其涉及一种风力发电机。

背景技术

直驱型磁悬浮风力发电机通常包括主轴、叶轮、舱体、定子、转子和磁悬浮轴承。其中，主轴通过磁悬浮轴承与舱体可转动连接，且主轴伸出舱体外部。叶轮套装在主轴位于舱体外的部分。转子套装在主轴位于舱体内的部分，定子安装在舱体内并与转子相对设置。风力驱动叶轮转动，叶轮驱动主轴转动，主轴驱动转子相对于定子转动，使转子与定子产生电磁感应。

现有技术中的直驱型磁悬浮风力发电机的转子和叶轮均设置在主轴上，转子与叶轮的角速度相同，但转子的径向尺寸远小于叶轮的径向齿轮。在低风压或低风量的工况下，叶轮转动速度较小，使得转子相对于定子的转动速度较小，导致发电机产生的感应电流较小。因此，现有技术中的直驱型磁悬浮风力发电机不适于在低风压或低风量的工况下进行发电作业。

实用新型内容

本实用新型提供一种风力发电机，用以解决现有技术中直驱型磁悬浮风力发电机不适于在低风压或低风量的工况下进行发电作业的缺陷，实现能够在低风压或低风量的工况下进行发电作业的效果。

本实用新型提供一种风力发电机，包括：

支撑磁体，为环形结构；

定子绕组，设置在所述支撑磁体的内侧或外侧，且所述定子绕组与所述支撑磁体之间具有间隙；

叶轮和转子磁体，所述叶轮可转动设置所述叶轮的叶片上设有所述转子磁体，所述转子磁体行经所述定子绕组与所述支撑磁体之间的间隙，并用于与所述定子绕组产生电磁感应，所述转子磁体与所述支撑磁体相排斥。

根据本实用新型提供的一种风力发电机，限位磁体和轴向磁体，所述轴向磁体与所述叶轮连接，所述限位磁体与所述支撑磁体连接，所述轴向磁体远离所述叶轮的进风侧的一侧设有所述限位磁体，且二者相排斥。

根据本实用新型提供的一种风力发电机，所述轴向磁体靠近所述叶轮的进风侧的一侧也设有所述限位磁体，且二者相排斥。

根据本实用新型提供的一种风力发电机，所述限位磁体为环形结构。

根据本实用新型提供的一种风力发电机，所述转子磁体设置在所述叶片的叶尖处。

根据本实用新型提供的一种风力发电机，所述叶轮的进风侧和出风侧均设有所述支撑磁体。

根据本实用新型提供的一种风力发电机，还包括两端设有开口的筒体，所述支撑磁体和所述叶轮均设置在所述筒体内，所述定子绕组与所述筒体连接。

根据本实用新型提供的一种风力发电机，所述筒体的圆周面上设有向外凸起的壳体，所述定子绕组设置在所述壳体内。

根据本实用新型提供的一种风力发电机，所述定子绕组的数量为多个，多个所述定子绕组沿所述支撑磁体的周向排布。

根据本实用新型提供的一种风力发电机，所述转子磁体为弧形结构。

根据本实用新型提供的一种风力发电机，还包括塔筒，所述塔筒与所述筒体的外圆周壁连接。

本实用新型提供的风力发电机，叶轮的叶片设有转子磁体，转子磁体与支撑磁体之间具有间隙，并且转子磁体与支撑磁体相排斥，即支撑磁体对叶片上的转子磁体产生推力，从而使叶轮与转子磁体能够悬浮在筒体内。在风力驱动叶轮转动的过程中，叶轮驱动转子磁体转动，并行经定子绕组与支撑磁体之间的间隙，与定子绕组产生电磁感应，从而使定子绕组产生感应电流。

如此设置，本实用新型提供的风力发电机通过将转子磁体设置在叶轮的叶片上，增大了转子磁体与叶轮的旋转中心的径向距离。在叶轮处于同等转速下，相对于现有技术中转子磁体设置在主轴上的形式，设置在叶轮上的转子磁体具有更大的线速度，因此转子磁体相对于定子绕组的转动速度更大，从而使定子绕组产生的电流更大，进而使风力发电机能够适用于低风压或者低风量的工况。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例中提供的风力发电机的结构示意图；

图2是图1所示风力发电机的侧视图。

附图标记：

1、筒体；2、支撑磁体；3、定子绕组；4、叶片；5、轮毂；6、转子磁体；7、限位磁体；8、轴向磁体；9、壳体；10、塔筒。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

现有技术中的直驱型磁悬浮风力发电机的转子和叶轮均设置在主轴上，转子与叶轮的角速度相同，但转子的径向尺寸远小于叶轮的径向齿轮。在低风压或低风量的工况下，叶轮转动速度较小，使得转子相对于定子的转动速度较小，导致发电机产生的感应电流较小。因此，现有技术中的直驱型磁悬浮风力发电机不适于在低风压或低风量的工况下进行发电作业。为了解决现有技术中的直驱型磁悬浮风力发电机不适于在低风压或低风量的工况下进行发电作业的缺陷，本实用新型实施例中提供了一种风力发电机。

下面结合图1至图2描述本实用新型的实施例中提供的风力发电机。

具体而言，风力发电机包括支撑磁体2、定子绕组3、叶轮和转子磁体6。

支撑磁体2为环形结构。

定子绕组3设置在支撑磁体2的内侧或外侧，并且定子绕组3与支撑磁体2之间具有间隙。如图1所示的为定子绕组3设置在支撑磁体的外侧的示例。

叶轮可转动设置。叶轮的叶片4设有转子磁体6。具体地，叶轮的每个叶片4均设有转子磁体6。或者叶轮的多个叶片4设有转子磁体6，并且多个转子磁体6沿叶轮的周向均匀分布。可选地，叶轮包括轮毂5和叶片4，其中，叶片4的数量为至少两个，至少两个叶片4均与轮毂5连接，并且沿轮毂5的周向均匀分布。需要说明的是，叶片4靠近轮毂5的一端为叶根，叶片4远离轮毂的一端为叶尖。可选地，转子磁体6为永磁体。叶轮转动的过程中，转子磁体6行经定子绕组3与支撑磁体2之间的间隙，并且转子磁体6用于与定子绕组3产生电磁感应。即转子磁体6运动的过程中，经过定子绕组3所在的位置时，使定子绕组3内产生动生电动势。转子磁体6与支撑磁体2相排斥，即支撑磁体2对转子磁体6产生推力。

本实用新型实施例中提供的风力发电机，叶轮的叶片4设有转子磁体6，转子磁体6与支撑磁体2之间具有间隙，并且转子磁体6与支撑磁体2相排斥，即支撑磁体2对叶片4上的转子磁体6均产生推力，从而使叶轮与转子磁体6能够悬浮在筒体1内。在风力驱动叶轮转动的过程中，叶轮驱动转子磁体6转动，并行经定子绕组3与支撑磁体2之间的间隙，与定子绕组3产生电磁感应，从而使定子绕组3产生感应电流。

如此设置，本实用新型实施例中提供的风力发电机通过将转子磁体6设置在叶轮的叶片4上，增大了转子磁体6与叶轮的旋转中心的径向距离。在叶轮处于同等转速的条件下，相对于现有技术中转子磁体6设置在主轴上的形式，设置在叶轮上的转子磁体6具有更大的线速度，因此转子磁体6相对于定子绕组3的转动速度更大，从而使定子绕组3产生的电流更大，进而使风力发电机能够适用于低风压或者低风量的工况。

在本实用新型提供的一些实施例中，风力发电机还包括轴向磁体8和限位磁体7。

轴向磁体8与叶轮连接，限位磁体7与支撑磁体2连接。轴向磁体8远离叶轮的进风侧的一侧设有限位磁体7，且轴向磁体8和所述限位磁体7相排斥。

通过轴向磁体8和限位磁体7的排斥作用，能够平衡叶轮所承受的来自进风侧的轴向推力，使叶轮稳定旋转，从而使风力发电机能够稳定运行。除此之外，叶轮通过支撑磁体2与转子磁体6的排斥作用悬浮在筒体1内，并且通过限位磁体7和轴向磁体8的排斥作用抵抗风力产生的轴向推力，所以叶轮与筒体1之间没有机械接触，因此叶轮与筒体1之间不会产生摩擦作用，使得风力发电机的能量损耗更小，且不会产生机械磨损，运行更平稳。

在本实用新型提供的一些实施例中，轴向磁体8靠近叶轮的进风侧的一侧也设有限位磁体7，并且轴向磁体8和所述限位磁体7相排斥。如此设置，一方面，轴向磁体8两侧的限位磁体7的排斥力能够相互平衡，使得叶轮能够稳定地在两个限位磁体7之间运行。另外，通过使叶轮在两个限位磁体7之间运行，使得叶轮能够抵抗来自进风侧和出风侧两个方向的轴向力。

进一步地，限位磁体7为环形结构。如此设置，无论叶轮转动至哪个位置，限位磁体7均能够与轴向磁体8产生排斥作用，从而使得限位磁体7始终能够对叶轮进行轴向限位。

可选地，轴向磁体8贯通叶片4，且轴向磁体8的一端位于叶片4的迎风侧，另一端位于叶片4的背风面。轴向磁体8的两端分别与位于叶轮两侧的限位磁体7相排斥。或者，轴向磁体8包括一对磁体，一对磁体分别设置在叶片4的迎风面和背风面上。一对磁体分别与位于叶轮两侧的限位磁体7相排斥。

可选地，轴向磁体8为永磁体。限位磁体7可以为永磁体或者电磁体。

在本实用新型提供的一些实施例中，风力发电机还包括筒体1。

其中，筒体1的两端均设有开口，以分别用于进风和出风。

支撑磁体2和叶轮均设置在筒体1内。定子绕组3与筒体1连接。可选地，支撑磁体2与筒体1的内壁相连接。

如此，相对于现有技术中直驱型磁悬浮风力发电机的定子和转子均设置在舱体内，使得定子的体量受限，本实用新型中的风力发电机，将定子绕组3设置在筒体1上，由于筒体1能够容纳叶轮，所以筒体1的体积较大，因此筒体1能够设置更多的定子绕组3并可使定子绕组3的面积更大，从而能够提高风力发电机的发电量。

在本实用新型提供的一些实施例中，转子磁体6设置在叶片4的叶尖处。叶片4的叶尖是指叶片4远离轮毂的一端。如此设置，使得转子磁体6与叶轮的旋转中心距离最远，在叶轮处于同等转速的条件下，将转子磁体6设置在叶尖处，能够使转子磁体6具有最大的线速度，从而使转子磁体6与定子绕组3的相对速度更大，进而能够使电子绕组产生更大的电流，保证风力发电机在低风量或低风压工况下的发电效果。

在本实用新型提供的一些实施例中，叶轮的进风侧和出风侧均设有支撑磁体2。如此设置，安装在叶轮的转子磁体6能够朝叶轮的两侧延伸，如此，一方面使得叶轮的平衡性更好，不会出现一侧偏重的问题，同时通过一对支撑磁体2在两侧支撑转子磁体6，能够为转子磁体6和叶轮提供更稳定的支撑效果。另一方面通过使转子磁体6朝叶轮的两侧延伸，能够增大转子磁体6的面积，使得与转子磁体6配合的定子绕组3的面积可以设置的更大，从而可以增加风力发电机的发电量。

可选地，支撑磁体2可以是电磁体。当然，支撑磁体2也可以是永磁体。

在本实用新型提供的一些实施例中，筒体1的圆周面上设有向外凸起的壳体9，定子绕组3设置在壳体9内。如此设置，能够在不增大筒体1直径尺寸的前提下，使定子绕组3外移而与转子磁体6电磁感应配合，从而能够保证筒体1的直径尺寸更小，筒体1的重量更轻。进一步地，壳体9与筒体1相连通。如此，在对风力发电机进行检修或者维修时，检修人员进入到筒体1内即可对支撑磁体2、定子绕组3、叶轮、转子磁体6、限位磁体7和轴向磁体8等部件进行检修或维修，无需爬出筒体1外部，从而提高对风力发电机检修和维修的安全性，降低检修和维修的难度和成本。

在本实用新型提供的一些实施例中，定子绕组3的数量为多个，多个定子绕组3沿支撑磁体2的周向排布。如此设置，转子磁体6随叶轮转动一周能够与多个定子绕组3产生电磁感应，使得多个定子绕组3进行发电，从而提高风力发电机的发电量。

在本实用新型提供的一些实施例中，限位磁体7与支撑磁体2连接。即限位磁体7通过支撑磁体2与筒体1连接。如此设置，能够使风力发电机的结构更简单紧凑。可选地，支撑磁体2可以通过螺纹紧固件连接的方式与筒体1的内壁连接，限位磁体7通过螺纹紧固件连接的方式与支撑磁体2连接。

在本实用新型提供的一些实施例中，参考图2所示，转子磁体6为弧形结构。如此设置，更便于转子磁体6在定子绕组3与支撑磁体2之间运行。

在本实用新型提供的一些实施例中，风力发电机还包括塔筒10。塔筒10与筒体1的外圆周壁连接。通过塔筒10支撑筒体1，能够将筒体1设置在适宜的高度位置。可选地，塔筒10通过螺纹紧固件连接的方式与筒体1连接。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种风力发电机，其特征在于，包括：

支撑磁体(2)，为环形结构；

定子绕组(3)，设置在所述支撑磁体(2)的内侧或外侧，且所述定子绕组(3)与所述支撑磁体(2)之间具有间隙；

叶轮和转子磁体(6)，所述叶轮可转动设置，所述叶轮的叶片(4)上设有所述转子磁体(6)，所述转子磁体(6)行经所述定子绕组(3)与所述支撑磁体(2)之间的间隙，并用于与所述定子绕组(3)产生电磁感应，所述转子磁体(6)与所述支撑磁体(2)相排斥。

2.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，还包括限位磁体(7)和轴向磁体(8)，所述轴向磁体(8)与所述叶轮连接，所述限位磁体(7)与所述支撑磁体(2)连接，所述轴向磁体(8)远离所述叶轮的进风侧的一侧设有所述限位磁体(7)，且二者相排斥。

3.根据权利要求2所述的风力发电机，其特征在于，所述轴向磁体(8)靠近所述叶轮的进风侧的一侧也设有所述限位磁体(7)，且二者相排斥；

和/或，所述限位磁体(7)为环形结构。

4.根据权利要求1-3任一项所述的风力发电机，其特征在于，所述转子磁体(6)设置在所述叶片(4)的叶尖处。

5.根据权利要求1-3任一项所述的风力发电机，其特征在于，所述叶轮的进风侧和出风侧均设有所述支撑磁体(2)。

6.根据权利要求1-3任一项所述的风力发电机，其特征在于，还包括两端开口的筒体(1)，所述支撑磁体(2)和所述叶轮均设置在所述筒体(1)内，所述定子绕组(3)与所述筒体(1)连接。

7.根据权利要求6所述的风力发电机，其特征在于，所述筒体(1)的圆周面上设有向外凸起的壳体(9)，所述定子绕组(3)设置在所述壳体(9)内。

8.根据权利要求1-3任一项所述的风力发电机，其特征在于，所述定子绕组(3)的数量为多个，多个所述定子绕组(3)沿所述支撑磁体(2)的周向排布。

9.根据权利要求1-3任一项所述的风力发电机，其特征在于，所述转子磁体(6)为弧形结构。

10.根据权利要求6所述的风力发电机，其特征在于，还包括塔筒(10)，所述塔筒(10)与所述筒体(1)的外圆周壁连接。

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