TWI630775B - 大功率盤式發電機 - Google Patents

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Abstract

一種大功率盤式發電機，包括上端蓋和下端蓋，以及層疊設置在所述上端蓋和下端蓋之間的多個轉子組件，相鄰的轉子組件之間設置有定子組件，所述上端蓋與和所述上端蓋相鄰的轉子組件之間也設置有定子組件，所述下端蓋與和所述下端蓋相鄰的轉子組件之間也設置有定子組件；所述大功率盤式發電機還包括定子軸，所述定子組件固定在定子軸上，所述上端蓋和所述下端蓋的內側面分別沿圓周方向均勻的設置有多個磁體塊，所述上端蓋通過第一軸承與所述定子軸的上端連接，所述下端蓋通過第二軸承與所述定子軸的下端連接。本發明的大功率盤式發電機具有多個轉子組和多個定子組，能夠有效地將更多的動能轉化為電能，可以滿足大功率發電的需要。

Description

大功率盤式發電機
本發明涉及盤式發電機，更具體地說，涉及一種大功率盤式發電機。
盤式發電機通常用於垂直軸風力發電系統。現有的盤式發電機一般只有一個定子盤，以及位於定子上方的上轉盤和位於定子盤下方的下轉盤，定子盤上沿周向設置多個線圈，上轉盤和下轉盤則設置多個永磁體，當上轉盤和下轉盤相對定子盤旋轉時，定子盤上的線圈內產生電流。由於定子盤只有一個，使得現有的盤式發電機的功率小，發電量少，發電效率低，不能滿足大功率發電的需求。
本發明的目的在於提供一種大功率盤式發電機，以滿足大功率發電的需要。
一方面，本發明提供的大功率盤式發電機包括上端蓋和下端蓋，以及層疊設置在所述上端蓋和下端蓋之間的多個轉子組件，相鄰的轉子組件之間設置有定子組件，所述上端蓋與和所述上端蓋相鄰的轉子組件之間也設置有定子組件，所述下端蓋與和所述下端蓋相鄰的轉子組件之間也設置有定子組件。
所述大功率盤式發電機還包括定子軸。
所述定子組件包括圓形的定子盤，以及沿所述定子盤圓周方向均勻設置在所述定子盤上的線圈，每個所述定子盤上的線圈個數m為2和3的公倍數，所述定子盤通過軸芯連接件固定在所述定子軸上，所述軸芯連接件套設在所述定子軸上，所述定子盤固定在所述軸芯連接件上。
所述上端蓋和所述下端蓋的內側面分別沿圓周方向均勻的設置有多個磁體塊，所述上端蓋通過第一軸承與所述定子軸的上端連接，所述下端蓋通過第二軸承與所述定子軸的下端連接，所述上端蓋和所述下端蓋上的所述磁體塊的個數都為n，n為2和3的公倍數，且m＞n。
所述轉子組件包括轉子盤，所述轉子盤包括圓筒形的環壁以及由所述環壁內側沿徑向方向向內延伸形成的環形支撐板，相鄰的轉子組件的環壁層疊連接在一起，所述環形支撐板上沿圓周方向均勻的設置有多個磁體塊，每個轉子組件上的磁體塊的個數為n。
所述轉子盤、定子盤和定子軸同軸設置，所述定子盤的設置有線圈的部分伸入到相鄰的兩個轉子盤的環形支撐板之間，所述轉子盤、所述上端蓋以及下端蓋一起相對所述定子盤旋轉時，所述磁體塊的磁場切割所述線圈以在所述線圈中產生電流。
所述上端蓋的上部設置有用於連接動力輸入軸的軸連接部。
在本發明所述的大功率盤式發電機中，所述定子軸具有供所述線圈的電力輸出線通過的通道。
在本發明所述的大功率盤式發電機中，所述上端蓋、下端蓋和所述轉子盤由無磁金屬材料沖壓或壓鑄而成，所述定子盤由陶瓷或電木製成。
另一方面，本發明提供的大功率盤式發電機包括上端蓋和下端蓋，以及層疊設置在所述上端蓋和下端蓋之間的多個轉子組件，相鄰的兩個所述轉子組件之間設置有定子組件，所述上端蓋與和所述上端蓋相鄰的轉子組件之間也設置有定子組件，所述下端蓋與和所述下端蓋相鄰的轉子組件之間也設置有定子組件。
所述大功率盤式發電機還包括定子軸。
所述定子組件包括圓形的定子盤，以及沿所述定子盤圓周方向均勻設置在所述定子盤上的線圈，所述定子盤通過軸芯連接件固定在所述定子軸上，所述軸芯連接件套設在所述定子軸上，所述定子盤固定在所述軸芯連接件上。
所述上端蓋和所述下端蓋的內側面分別沿圓周方向均勻的設置有多個磁體塊，所述上端蓋通過第一軸承與所述定子軸的上端連接，所述下端蓋通過第二軸承與所述定子軸的下端連接。
所述轉子組件包括轉子盤，所述轉子盤包括圓筒形的環壁以及由所述環壁內側沿徑向方向向內延伸形成的環形支撐板，相鄰的轉子組件的環壁層疊連接在一起，所述環形支撐板上沿圓周方向均勻的設置有多個磁體塊。
所述轉子盤、定子盤和定子軸同軸設置，所述定子盤的設置有線圈的部分伸入到相鄰的兩個轉子盤的環形支撐板之間，所述轉子盤、所述上端蓋以及下端蓋一起相對所述定子盤旋轉時，所述磁體塊的磁場切割所述線圈以在所述線圈中產生電流。
在本發明所述的大功率盤式發電機中，每個所述定子盤上的線圈個數m為2和3的公倍數。
在本發明所述的大功率盤式發電機中，所述上端蓋和所述下端蓋上的所述磁體塊的個數都為n，n為2和3的公倍數，且m＞n，每個轉子組件上的磁體塊的個數為n。
在本發明所述的大功率盤式發電機中，所述定子軸具有供所述線圈的電力輸出線通過的通道。
在本發明所述的大功率盤式發電機中，所述上端蓋、下端蓋和所述轉子盤由無磁金屬材料沖壓或壓鑄而成。
在本發明所述的大功率盤式發電機中，所述定子盤由陶瓷或電木製成。
在本發明所述的大功率盤式發電機中，所述上端蓋的上部設置有用於連接動力輸入軸的軸連接部。
實施本發明的大功率盤式發電機，具有以下有益效果：本發明的大功率盤式發電機具有多個轉子組和多個定子組，能夠有效地將更多的動能轉化為電能，可以滿足大功率發電的需要。
為了更清楚地說明本發明，下面結合優選實施例和附圖對本發明做進一步的說明。附圖中相似的構件以相同的附圖標記進行表示。本領域具有通常技術者應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發明的保護範圍。
為了對本發明的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本發明的具體實施方式。
下面詳細描述本發明的大功率盤式發電機的實施例，這些實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。
在本發明的大功率盤式發電機的描述中，需要理解的是，術語「前、後、上、下、上端、下端、上部、下部」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構成和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一、第二」等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
如圖1、圖2和圖3所示，為本發明的大功率盤式發電機的一個實施例。該實施例的大功率盤式發電機包括上端蓋1和下端蓋2，以及層疊設置在上端蓋1和下端蓋2之間的多個轉子組件3，多個轉子組件3從上到下依次層疊在一起。每個轉子組件3包括一個轉子盤30，轉子盤30包括圓筒形的環壁31以及由環壁31內側沿徑向方向向內延伸形成的環形支撐板32。相鄰的轉子組件3的環壁31層疊連接在一起形成大功率盤式發電機的側壁，環壁31之間可以通過任何適宜的方式連接在一起，例如通過螺栓連接、焊接或其他常規適用的方式連接，最上端的轉子盤30的環壁31與上端蓋1的邊緣連接在一起，最下端的轉子盤30的環壁31與下端蓋2的邊緣連接在一起，上端蓋1、轉子盤30的環壁31和下端蓋2限定了大功率盤式發電機的外輪廓。轉子組件3的轉子盤的環形支撐板32上沿圓周方向均勻的設置有多個磁體塊6，每個轉子組件3上的磁體塊6的個數為n，n為2和3的公倍數，即n可以被2和3整除。上端蓋1和下端蓋2的內側面分別沿圓周方向均勻的設置有多個磁體塊6，上端蓋1和下端蓋2上的磁體塊6的個數都也為n，即上端蓋1和下端蓋2上的磁體塊6的個數與轉子組件3上的磁體塊6的個數相同。磁體塊6為永磁體，例如合金永磁體，可以是由釹鐵硼材料製成，還可以是鐵氧體永磁體。
參看圖1和圖2，本發明的大功率盤式發電機中的相鄰的轉子組件3之間設置有定子組件4，上端蓋1與和上端蓋1相鄰的轉子組件3之間也設置有定子組件4，下端蓋2與和下端蓋2相鄰的轉子組件3之間也設置有定子組件4，大功率盤式發電機還包括定子軸5。定子組件4包括圓形的定子盤40，以及沿定子盤40圓周方向均勻設置在定子盤40上的線圈41，線圈41可以有帶有絕緣層的銅線繞成，每個定子盤40上的線圈41個數m也為2和3的公倍數，且優選m＞n，定子盤40通過軸芯連接件42固定在定子軸5上，軸芯連接件42套設在定子軸5上，定子盤40固定在軸芯連接件42上，具體地，軸芯連接件42具有供定子軸5穿過的通孔，軸芯連接件42套在定子軸5上並固定在定子軸5上，軸芯連接件42還具有與定子盤40連接的法蘭部(flange)，定子盤40與軸芯連接件42的法蘭部固定連接。轉子盤30、定子盤40和定子軸5同軸設置，定子盤40的設置有線圈41的部分伸入到相鄰的兩個轉子盤30的環形支撐板32之間。上端蓋1通過第一軸承71與定子軸5的上端連接，下端蓋2通過第二軸承72與定子軸5的下端連接，這樣上端蓋1和下端蓋2以及位於上端1和下端蓋2之間的轉子組件3可以一起相對定子軸5旋轉。轉子盤30、上端蓋1以及下端蓋2一起相對定子盤40旋轉時，磁體塊6的磁場切割線圈41以在線圈41中產生電流，由此進行發電。為了方便線圈41中產生的電流可以方便的輸送出去，可以在定子軸5上設置供線圈41的電力輸出線通過的通道，例如，定子軸5可以是空心結構，線圈41的電力輸出線可以從定子軸5的中心通過。
在本發明的大功率盤式發電機中，上端蓋1、下端蓋2和轉子盤30由無磁金屬材料沖壓或壓鑄而成，例如可以由鋁、鋁合金、銅、銅合金、不鏽鋼或其他無磁金屬材料通過沖壓或壓鑄工藝製成。定子盤40由絕緣材料製成，例如可以由陶瓷或電木（酚醛塑料）或其他絕緣材料製成。
參看圖1，為了方便與動力輸入軸連接，例如垂直軸風力發電風輪的轉軸，上端蓋1的上部設置有用於連接動力輸入軸的軸連接部8，垂直軸風力發電風輪的轉軸可以與軸連接部8連接，當垂直軸風力發電風輪旋轉時，可以帶動上端蓋1、轉子組件3和下端蓋2一起相對定子組件4旋轉，以產生電力。參看圖4和圖5，其中圖4為一個轉子組件3的磁體塊6所產生的磁場的示意圖，圖5則為整個大功率盤式發電機的所有的轉子組件3一起產生的磁場的示意圖，當垂直軸風力發電風輪帶動轉子組件3轉動時，轉子組件3產生的磁場便隨著轉子組件3一起旋轉起來，由於定子組件4相對靜止，轉子組件3產生的磁場切割定子組件4的線圈41時，就會在線圈41中形成電流，由此，隨著轉子組件3的不停轉動，線圈41 中的電流就源源不斷的產生出來。
在本發明的大功率盤式發電機中，每個轉子組件3、上端蓋1和下端蓋2上的磁體塊6的個數優選為n，n為2和3的公倍數，每個定子組件4上的線圈41的個數優選為m，m也為2或3的公倍數，且優選m＞n。但同樣需要理解的是，本發明的大功率盤式發電機的每個轉子組件3、上端蓋1和下端蓋2上的磁體塊6個數並不局限於2和3的公倍數，每個定子組件4上的線圈41的個數也不局限於2和3的公倍數。
本發明的大功率盤式發電機具有多個轉子組和多個定子組，能夠有效地將更多的動能轉化為電能，可以滿足大功率發電的需要。
上面結合附圖對本發明的實施例進行了描述，但是本發明並不侷限於上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域具有通常知識者在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的範圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬於本發明的保護之內。
1‧‧‧上端蓋
2‧‧‧下端蓋
3‧‧‧轉子組件
30‧‧‧轉子盤
31‧‧‧環壁
32‧‧‧支撐板
4‧‧‧定子組件
40‧‧‧定子盤
41‧‧‧線圈
42‧‧‧軸芯連接件
5‧‧‧定子軸
6‧‧‧磁體塊
71‧‧‧第一軸承
72‧‧‧第二軸承
8‧‧‧軸連接部
下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中： 圖1是本發明的大功率盤式發電機的一實施例的結構示意圖； 圖2是圖1所示的大功率盤式發電機的分解示意圖； 圖3是本發明的大功率盤式發電機的定子組件和轉子組件的分解示意圖； 圖4是本發明的大功率盤式發電機的一個轉子組件的磁體塊產生的磁場的示意圖； 圖5是本發明的大功率盤式發電機的所有的轉子組件一起形成的磁場的示意圖。

Claims (10)

  1. 一種大功率盤式發電機，其特徵在於，包括上端蓋(1)和下端蓋(2)，以及層疊設置在所述上端蓋(1)和下端蓋(2)之間的多個轉子組件(3)，相鄰的兩個所述轉子組件(3)之間設置有定子組件(4)，所述上端蓋(1)與和所述上端蓋(1)相鄰的所述轉子組件(3)之間也設置有定子組件(4)，所述下端蓋(2)與和所述下端蓋(2)相鄰的所述轉子組件(3)之間也設置有定子組件(4)；所述大功率盤式發電機還包括定子軸(5)；所述定子組件(4)包括圓形的定子盤(40)，以及沿所述定子盤(40)圓周方向均勻設置在所述定子盤(40)上的線圈(41)，每個所述定子盤(40)上的線圈(41)個數m為2和3的公倍數，所述定子盤(40)通過軸芯連接件(42)固定在所述定子軸(5)上，所述軸芯連接件(42)套設在所述定子軸(5)上，所述定子盤(40)固定在所述軸芯連接件(42)上；所述上端蓋(1)和所述下端蓋(2)的內側面分別沿圓周方向均勻的設置有多個磁體塊(6)，所述上端蓋(1)通過第一軸承(71)與所述定子軸(5)的上端連接，所述下端蓋(2)通過第二軸承(72)與所述定子軸(5)的下端連接，所述上端蓋(1)和所述下端蓋(2)上的所述磁體塊(6)的個數都為n，n為2和3的公倍數，且m>n；所述轉子組件(3)包括轉子盤(30)，所述轉子盤(30)包括圓筒形的環壁(31)以及由所述環壁(31)內側沿徑向方向向內延伸形成的環形支撐板(32)，相鄰的轉子組件(3)的環壁(31)層疊連接在一 起，所述環形支撐板(32)上沿圓周方向均勻的設置有多個磁體塊(6)，每個轉子組件(3)上的磁體塊(6)的個數為n；所述轉子盤(30)、定子盤(40)和定子軸(5)同軸設置，所述定子盤(40)的設置有線圈(41)的部分伸入到相鄰的兩個轉子盤(30)的環形支撐板(32)之間，所述轉子盤(30)、所述上端蓋(1)以及下端蓋(2)一起相對所述定子盤(40)旋轉時，所述磁體塊(6)的磁場切割所述線圈(41)以在所述線圈(41)中產生電流；所述上端蓋(1)的上部設置有用於連接動力輸入軸的軸連接部(8)。
  2. 如請求項1所述的大功率盤式發電機，其中所述定子軸(5)具有供所述線圈(41)的電力輸出線通過的通道。
  3. 如請求項1所述的大功率盤式發電機，其中所述上端蓋(1)、下端蓋(2)和所述轉子盤(30)由無磁金屬材料沖壓或壓鑄而成，所述定子盤(40)由陶瓷或電木製成。
  4. 一種大功率盤式發電機，其特徵在於，包括上端蓋(1)和下端蓋(2)，以及層疊設置在所述上端蓋(1)和下端蓋(2)之間的多個轉子組件(3)，相鄰的兩個所述轉子組件(3)之間設置有定子組件(4)，所述上端蓋(1)與和所述上端蓋(1)相鄰的所述轉子組件(3)之間也設置有定子組件(4)，所述下端蓋(2)與和所述下端蓋(2)相鄰的所述轉子組件(3)之間也設置有定子組件(4)；所述大功率盤式發電機還包括定子軸(5)； 所述定子組件(4)包括圓形的定子盤(40)，以及沿所述定子盤(40)圓周方向均勻設置在所述定子盤(40)上的線圈(41)，所述定子盤(40)通過軸芯連接件(42)固定在所述定子軸(5)上，所述軸芯連接件(42)套設在所述定子軸(5)上，所述定子盤(40)固定在所述軸芯連接件(42)上；所述上端蓋(1)和所述下端蓋(2)的內側面分別沿圓周方向均勻的設置有多個磁體塊(6)，所述上端蓋(1)通過第一軸承(71)與所述定子軸(5)的上端連接，所述下端蓋(2)通過第二軸承(72)與所述定子軸(5)的下端連接；所述轉子組件(3)包括轉子盤(30)，所述轉子盤(30)包括圓筒形的環壁(31)以及由所述環壁(31)內側沿徑向方向向內延伸形成的環形支撐板(32)，相鄰的轉子組件(3)的環壁(31)層疊連接在一起，所述環形支撐板(32)上沿圓周方向均勻的設置有多個磁體塊(6)；所述轉子盤(30)、定子盤(40)和定子軸(5)同軸設置，所述定子盤(40)的設置有線圈(41)的部分伸入到相鄰的兩個轉子盤(30)的環形支撐板(32)之間，所述轉子盤(30)、所述上端蓋(1)以及下端蓋(2)一起相對所述定子盤(40)旋轉時，所述磁體塊(6)的磁場切割所述線圈(41)以在所述線圈(41)中產生電流。
  5. 如請求項4所述的大功率盤式發電機，其中每個所述定子盤(40)上的線圈(41)個數m為2和3的公倍數。
  6. 如請求項5所述的大功率盤式發電機，其中所述上端蓋(1)和所述下端蓋(2)上的所述磁體塊(6)的個數都為n，n為2和3的公倍數，且m>n，每個轉子組件(3)上的磁體塊(6)的個數為n。
  7. 如請求項4所述的大功率盤式發電機，其中所述定子軸(5)具有供所述線圈(41)的電力輸出線通過的通道。
  8. 如請求項4所述的大功率盤式發電機，其中所述上端蓋(1)、下端蓋(2)和所述轉子盤(30)由無磁金屬材料沖壓或壓鑄而成。
  9. 如請求項4所述的大功率盤式發電機，其中所述定子盤(40)由陶瓷或電木製成。
  10. 如請求項4所述的大功率盤式發電機，其中所述上端蓋(1)的上部設置有用於連接動力輸入軸的軸連接部(8)。
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