CN2482763Y - 锥形气隙调隙式发电机 - Google Patents
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Abstract
锥形气隙调隙式发电机,定转子互相面对的表面呈锥面,通过加轴向力于转子,使其产生轴向位移,气隙变化,而具备自调节发电机输出电压的功能。用作风力发电机时,过大的调节力使轴向位移超过定值,将带动回转装置使发电机回转,风叶从迎风方向转过角度,减弱受风力,避免发电机受过大风力破坏。本实用新型自调压的结构简单,运行可靠,可用于风力发电机或动力变化大的小型发电机组。
Description
本实用新型涉及调隙式发电机，更具体地，涉及自稳压及防护过大调节力的锥形气隙调隙式发电机。
在转速变化大的发电机组中，风力发电机的工作特点最为典型，它的转速随风力(风速)随时且无规律地变化，其结果是发电机的电压在大幅度范围内变化。通常的解决办法是在发电机输出端增加稳压电路装置，这种装置不仅增大了成本，增加运行复杂性，也增加损坏的机率，给使用及维护带来诸多问题。众所周知，永磁发电机在结构上简单，效率较高，但是由于其激磁水平恒定，调节难度更大，稳压装置的损耗更大。此外，所有风力发电机必需设有防护过大风力造成发电机损坏的装置，通常的这种装置是一种转动发电机方向的手摇机构，当超过规定风力的风出现时，用人工将发电机摇离迎风方向，防止机器损坏。虽然这种手摇转向装置可以用某种机械化措施实现，例如设风速传感器检测风速，达到规定风速后发出信号，以此信号启动一种旋转机构使发电机转向到与发电机转子相联系的风叶受风面风速下降到规定值停止。然后，继续监测风速，待其降到允许值下时，使发电机恢复原来方向。这样的装置，手动的，检测不易及时、费时、费力，在不及时处理的情况下可能还未到采取防护措施就已发生机器损坏。即便是上述机械化装置，可以自动运转，但装置复杂，运行可靠性差。
本实用新型的目的是提供一种调隙式发电机，其独特结构使发电机随调节力变化而具有电压自调节功能。
本实用新型的另一目的是提供一种调隙式发电机，其调节力由风力经风叶转换而产生，其结构还可使在过大风速时能防护发电机不受损坏。
本实用新型的目的通过以下技术方案达到：
一种调隙式发电机，定、转子隔气隙相面对，其特征是所述转、定子相面对的表面是圆锥面；轴向调节力加在转子上使转子可在电机轴向位移，改变定、转子间的气隙，所述位移受到第一弹力装置施加给转子相反于位移方向的力所限制。
本实用新型发电机还可在转子上设风叶，构成风力发电机，所述轴向调节力是风叶上所承受的风力所造成；所述定、转子的圆锥表面设置成当调节力造成转子轴向位移时，使所述气隙增加。
本实用新型发电机另一方案中转子非迎风的后端面上设一个离合器的主动耦合盘，与所述主动耦合盘隔间隙面对设有从动耦合盘，所述从动耦合盘和电机底座间设置有传动装置，所述转子轴向位移达到规定位移值时，导致主、从动耦合盘耦合，所述从动耦合盘的转动通过传动装置带动发电机回转；有第二弹力装置，由于所述发电机的回转而朝恢复发电机原位置方向蓄势。
本实用新型发电机，通过其自身的独特结构来达到调压、稳压和保护发电机不受过大调节力，例如风力发电机的过大风力，破坏的目的。其机构简单，坚固，运行可靠，稳压和防护的措施在一个构思下实现。本实用新型还提供了一种解决风力永磁发电机的电压调节的方案。本实用新型发电机适合使用于风力发电机外，还适用于小型动力变化较大的发电机组，如汽车、拖拉机等，由附加机构将速度变化转换成轴向推力的场合。
本实用新型发电机，使用独特的简单结构，是成本低、体积小、重量轻、运行维修简便的可自稳压发电机。
图1是本实用新型第一实施例的结构示意图。
图2是本实用新型第二实施例的结构示意图。
图3是本实用新型第三实施例的结构示意图。
下面将结合附图，详细说明本实用新型各实施例。
图1是本实用新型第一实施例的结构示意图，本例是一个风力发电机，是一种外转子结构，转子1外圆周上设有风叶12，风从图1中右侧吹向风叶，使转子旋转。并非必需是外转子结构，内转子结构也是可以的，只是风叶不安装在转子外圆周上，而在转轴上。发电机可以是永磁式或电激磁式，前者在转子内腔面上设永磁块，沿圆周永磁极性呈交替变化，后者为电磁极代替永磁块，激磁绕组以常规方式引出由直流或发电机输出电压经整流等手续后供电。定子2外圆周上的槽内设定子绕组。
如图1所示，定子、转子隔气隙3互相面对的表面是一个锥面，支架10将转子1通过轴承9支承于轴8上，同时通过推力轴承5在轴向压在弹簧6、止圈7组成的第一弹力装置上，其中止圈7用来调整弹簧6的弹力。
在设计的额定风速下，由弹簧6等构成的第一弹力装置维持转子1相对于定子2处在额定的位置以额定转速旋转。运行中当风速增大时，在加于风叶上的轴向推力作用下，转子1经支架10、推力轴承5、抵抗弹簧6而向图1左方即后方位移，造成定、转子间气隙3增大，而降低主激磁磁通，从而使因风速增加及转速增加而增高的电压降下来，构成自调节的结果。
当风力减弱，风速下降，风对风叶的轴向推力相应下降，转子在弹簧6的作用下向图1的右方返回，气隙3减小，使主激磁磁通上升，由于风速下降，发电机转速转速减小而导致的发电机电压降低得以抬升。
本例发电机可以做得使转子的轴向长度大于定子轴向长度，使在静止状态下，即气隙3最小时，转子在轴向朝位移相反方向即向图1的右方向伸出于定子一个设定长度，目的是在转子向左位移时定转子间有效长度保持不变。
图2是本实用新型第二实施例的结构示意图。第二实施例是在第一实施例全部机构不变的情况下增加了在过大风力作用下发电机的防护机构而成。因此第一实施例中所有结构在本例中不再重复描述，而只描述增加的部分。
在转子1的非迎风侧，即后侧端面上加设主动摩擦盘13，和该主动摩擦盘13隔间隙δ相面对的是设在传动盘14上的从动摩擦盘15。传动盘14经一套传动机构带动发电机底座22绕风机支座轴22回转，同时使第二弹力装置23向对抗发电机底座22的回转方向蓄势。
发电机转子1在加大的风力作用下向后侧位移，这在第一实施例中已描述过，在第二实施例的结构下，随着所述位移而使间隙δ逐渐减小。当间隙δ减小到零时，主、从动摩擦盘13、15接触，传动盘14被转子1带动转动。在传动盘14未能转动时，其在弹簧16及压片17作用下悬浮在轴8上，当传动盘14转动时，带动绕在其上的钢丝绳18卷绕，钢丝绳18通过定滑轮19与尾翼24的机座20相连，通过钢丝绳18的卷绕，传递此运动到发电机底座22，使其绕风机机座20的轴21回转，这个回转使发电机的轴线，即图1所示轴8的轴线和风机尾翼24轴线从成一直线位置转到成一交角，从而使转子1上的风叶12从迎风方向变为转过一角度，例如，接近直角，这便减弱了加到转子1的轴向调节力，直到与第二弹力装置23的反力平衡，转子停下为止，构成对发电机防护过大风力的破坏作用。
一旦风力减弱，由于第二弹力装置23蓄势能量的释放，发电机底座22相应地向迎风方向返回，在主、从动摩擦盘13、15脱离的条件下发电机恢复工作。
在本例中所说的钢丝绳18、定滑轮19等构成的传动盘14的传动装置，此传动装置可以是任何一种机械传动装置，例如各种齿轮、链轮、皮带轮等及其组合。在以上两个实施例中的第一及第二弹力装置可以是任何一种弹簧或其它弹性元件构成的弹力蓄能装置，随变形而蓄能，随作用力消失或减小而使变形恢复。由于它们已为人们所熟知，在本实用新型中不再加以详细描述。
图3是本实用新型第三实施例的结构示意图。本实施例是第二实施例的一种变形，同样，与第二实施例相同的部件使用相同的标号，并不再重复描述其作用，而只描述变形部分。本例中替换第二例里从动摩擦盘15的是一个从动摩擦轮151，它套在替换传动盘14的传动轴141的外周上。传动轴141的轴线和主动摩擦盘13的轴线垂直。与轴141同轴线的有缠绕钢丝绳18的卷盘25，钢丝绳18固定到尾翼24的机座20上，与第二例相同，本例的传动方式使发电机转向较快于第二例。
在第二和第三例中为防止在第二弹力装置23作用下发电机返回原迎风位置过程中超过最佳位置，即发电机轴线在尾翼的纵向平面内，可在尾翼机架20上设限位装置26，从图2及图3中清楚可见，不再多加解释。
本实用新型用实施例加以说明，但不应限于此，本领域一般技术人员可据此对其做出修改与变动，这些修改与变动也在本实用新型构思之内。
Claims (8)
1.一种锥形气隙调隙式发电机，定、转子隔气隙相面对，其特征是所述转、定子相面对的表面是圆锥面；轴向调节力加在转子上使转子可在电机轴向位移，改变定、转子间的气隙，所述位移受到第一弹力装置施加给转子相反于位移方向的力所限制。
2.根据权利要求1所述的调隙式发电机，其特征是转子轴向长度大于定子，当定、转子间气隙最小时，所述转子轴向长度在所述位移相反方向上比定子轴向长度伸出设定的长度。
3.根据权利要求1-2中任一所述的调隙式发电机，其特征是在所述转子上设风叶；所述轴向调节力由风叶上所承受的风力所造成；所述定、转子间的圆锥表面设置成当调节力造成转子轴向位移时，使所述气隙增加。
4.根据权利要求1-2中任一所述的调隙式发电机，其特征是转子相对调节力作用方向的后方端面上设一个离合器的主动耦合盘，与所述主动耦合盘隔间隙面对设有从动耦合盘，所述从动耦合盘和电机底座间设置有传动装置，所述转子轴向位移达到规定位移值时，导致主、从动耦合盘产生耦合作用，所述从动耦合盘的转动通过传动装置带动发电机回转；有第二弹力装置，由于所述发电机的回转而朝恢复发电机原位置方向蓄势。
5.根据权利要求3中任一所述的调隙式发电机，其特征是转子相对调节力作用方向的后方端面上设一个离合器的主动耦合盘，与所述主动耦合盘隔间隙面对设有从动耦合盘，所述从动耦合盘和电机底座间设置有传动装置，所述转子轴向位移达到规定位移值时，导致主、从动耦合盘产生耦合作用，所述从动耦合盘的转动通过传动装置带动发电机回转；有第二弹力装置，由于所述发电机的回转而朝恢复发电机原位置方向蓄势。
6.根据权利要求5所述的调隙式发电机，其特征是所述离合器的主、从动耦合盘是摩擦盘，二摩擦盘间的间隙为零时产生所述的耦合作用。
7.根据权利要求6所述的调隙式发电机，其特征是所述离合器的主、从动摩擦盘是同轴的两个盘。
8.根据权利要求6所述的调隙式发电机，其特征是所述离合器的从动摩擦盘其轴线与主动摩擦盘轴线垂直。
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