專利名稱：復(fù)式永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，尤其是復(fù)式永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。
其蘊(yùn)量巨大，全球的風(fēng)能約為2.74X109MW，其中可利用的風(fēng)能為 2X107MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大IO倍。中國風(fēng) 能儲量很大、分布面廣，僅陸地上的風(fēng)能儲量約2.53億千瓦。隨著 全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，風(fēng)能市場也迅速發(fā)展起來。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是利用風(fēng)能 驅(qū)動槳葉帶動主軸，在定子與轉(zhuǎn)子發(fā)生相對位移的時候切割磁力線， 在線圈中產(chǎn)生電流?，F(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)根據(jù)線圈繞制的形式可以分為 一極多線圈和一極一線圈兩種，其中一極多線圈風(fēng)力發(fā)電機(jī)要求轉(zhuǎn)子 具有較高的轉(zhuǎn)速，才可以輸出電能，通常要在風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間 設(shè)置變速箱，提高轉(zhuǎn)子的速度，由于變速箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動負(fù)荷大， 其使用壽命短，故障率高； 一極一線圈的中大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電 機(jī)由于轉(zhuǎn)速慢，通常體積較大，輸出電壓為方波，存在大量的高次諧 波，需要整流逆變以后才可以與電網(wǎng)并網(wǎng)，而整流逆變器不僅生產(chǎn)成 本高，其故障率和使用壽命都不理想。另外，普通的直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)
大都采用一定子一轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，在發(fā)電機(jī)體積非常大的時候，發(fā)電機(jī)
內(nèi)部空間利用率低，無法達(dá)到充分利用空間的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無需變速箱和整流逆變器、充分利用發(fā) 電機(jī)內(nèi)部空間、可直接輸出正弦波交流電并網(wǎng)的復(fù)式永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā) 電機(jī)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案本發(fā)明所述的復(fù)式永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括安裝有槳葉的風(fēng) 輪，風(fēng)輪安裝在主軸的前端，其特征在于主軸通過傳動箱連接發(fā)電 機(jī)軸，發(fā)電機(jī)軸的中段固定連接有轉(zhuǎn)子支座，轉(zhuǎn)子支座的外圈固定連 接轉(zhuǎn)子桶，轉(zhuǎn)子桶為中間帶有轉(zhuǎn)子架的圓桶狀部件，轉(zhuǎn)子架為橫向設(shè) 置在圓桶腔內(nèi)的隔板，其中心帶有用于安裝轉(zhuǎn)子支座的安裝孔，在轉(zhuǎn) 子架上沿直徑方向設(shè)置有兩層以上的轉(zhuǎn)子桶，轉(zhuǎn)子桶的桶腔內(nèi)壁上設(shè) 置永磁體；在轉(zhuǎn)子支座兩側(cè)的發(fā)電機(jī)軸上分別通過軸承安裝有線圈支 架，線圈支架上與各層轉(zhuǎn)子桶對應(yīng)的位置固定安裝定子鐵芯，定子鐵 芯與永磁體之間間隔均勻的氣隙，定子鐵芯中帶有定子線圈；線圈支 架與支座固定連接。
發(fā)電機(jī)軸通過連軸器與傳動箱的輸出軸連接，輸出軸上還安裝有 制動器，連接在風(fēng)輪上的主軸通過軸承安裝在傳動箱中，并通過大齒 輪與安裝在輸出軸上的小齒輪嚙合。
所述的永磁體由多個三角形磁鐵塊排列組合而成。
所述的轉(zhuǎn)子桶為圓桶狀部件，轉(zhuǎn)子架橫向設(shè)置在圓桶腔的中間， 其中心帶有用于安裝轉(zhuǎn)子支座的安裝孔，在轉(zhuǎn)子架兩側(cè)的圓桶腔內(nèi)壁 上均設(shè)置有永磁體。
在轉(zhuǎn)子桶的的外側(cè)覆蓋有通風(fēng)保護(hù)罩，通風(fēng)保護(hù)罩固定連接在線 圈支架上。
轉(zhuǎn)子支座套裝在發(fā)電機(jī)軸上，并通過平鍵固定連接。 采用上述技術(shù)方案以后，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)-
1、 可采用一極一線圈的結(jié)構(gòu)，保證在低轉(zhuǎn)速下輸出可直接并網(wǎng) 的電力，自身損耗低，噪音小，提高了輸出效率和使用壽命、減少了 故障率；
2、 直接輸出正弦交流電，無需整流器和逆變器，從而減少故障 率、延長使用壽命；
3、 由于復(fù)式永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速慢，磁極對數(shù)多，便于實(shí) 現(xiàn)線圈的多級模塊化，串并聯(lián)調(diào)整方便、運(yùn)輸和起吊的難度低，可用 于特大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)；
4、 發(fā)電機(jī)內(nèi)部空間利用率高，結(jié)構(gòu)緊湊，功率大。
5、 可實(shí)現(xiàn)多個發(fā)電機(jī)組合運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)功率調(diào)整模塊化，生產(chǎn)成本低。
6、 采用平衡對稱式的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低。結(jié)構(gòu)簡單、 效率高。
7、 轉(zhuǎn)子和定子直接安裝在同一根軸上，安裝精度高，轉(zhuǎn)子和定 子鐵芯間的氣隙大幅度減小，永磁材料的利用率高?？纱蠓冉档椭?造成本。
8、 采用一級齒輪傳動，傳動比小，無高速運(yùn)轉(zhuǎn)部件，在適當(dāng)提 高發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速度的前提下，可以減小發(fā)電機(jī)的體積，降低故障率，延 長使用壽命。


圖1是本發(fā)明的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的A-A剖視圖； 圖3是三角形磁鐵塊的排列結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖l是本發(fā)明的一個實(shí)施例的剖視圖，為了表達(dá)清楚，圖中的剖 面線未畫；如圖1所示，本發(fā)明所述的復(fù)式永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包 括安裝有槳葉1的風(fēng)輪2，風(fēng)輪2安裝在主軸3的前端。主軸3的后 端通過傳動箱4連接發(fā)電機(jī)軸5。發(fā)電機(jī)軸5通過連軸器與傳動箱4 的輸出軸12連接，輸出軸12上還安裝有制動器13，傳動箱4的輸 入軸與風(fēng)輪的轉(zhuǎn)軸連接。傳動箱4的輸入軸與輸出軸12通過齒輪嚙 合。發(fā)電機(jī)軸5的中段通過平鍵固定連接有轉(zhuǎn)子支座6，轉(zhuǎn)子支座6 為圓盤狀，發(fā)電機(jī)軸5垂直穿插在轉(zhuǎn)子支座6的中心。轉(zhuǎn)子支座6的 外圈固定連接轉(zhuǎn)子桶7;轉(zhuǎn)子桶7為中間帶有轉(zhuǎn)子架15的圓桶狀部 件，轉(zhuǎn)子架15為橫向設(shè)置在圓桶腔中間的隔板，其中心帶有用于安 裝轉(zhuǎn)子支座6的安裝孔，在轉(zhuǎn)子架15上沿直徑方向設(shè)置有兩層以上 的轉(zhuǎn)子桶7,在轉(zhuǎn)子架15兩側(cè)的轉(zhuǎn)子桶7桶腔內(nèi)壁上設(shè)置永磁體8。 永磁體8由多個三角形磁鐵塊排列組合而成，如圖2、圖3所示，三 角形磁鐵塊按照相同磁極依照三角形的底邊順向并排，反向磁極的磁 鐵反向穿插在相臨的兩三角形中間。三角形磁鐵塊的形狀組成按正弦 規(guī)律分布的磁場，使定子鐵芯每一線槽的線圈在切割磁力線時都直接產(chǎn)生正弦交流電。在轉(zhuǎn)子支座6兩側(cè)的發(fā)電機(jī)軸5上分別通過軸承安 裝有線圈支架9，線圈支架9上與各層轉(zhuǎn)子桶7對應(yīng)的位置固定安裝 定子鐵芯，定子鐵芯10與永磁體8之間間隔均勻的氣隙，定子鐵芯 中帶有定子線圈10;線圈支架9與支座12固定連接。。在轉(zhuǎn)子桶7 的的外側(cè)覆蓋有通風(fēng)保護(hù)罩11，通風(fēng)保護(hù)罩11固定連接在線圈支架 9上。
發(fā)電機(jī)軸5的后端還可以通過聯(lián)軸器連接一組或多組相同結(jié)構(gòu) 的發(fā)電機(jī)。
使用時，風(fēng)力吹動槳葉l,使風(fēng)輪2轉(zhuǎn)動，風(fēng)輪2帶動主軸3經(jīng) 過大齒輪31、小齒輪32到輸出軸12的單級增速后，帶動發(fā)電機(jī)軸5 旋轉(zhuǎn)，與發(fā)電機(jī)軸5固定連接的轉(zhuǎn)子支座6以及轉(zhuǎn)子桶7旋轉(zhuǎn)的時候， 安裝在轉(zhuǎn)子桶7內(nèi)壁上的永磁體8產(chǎn)生的磁場經(jīng)過定子線圈10的時 候切割磁力線，在定子線圈IO中產(chǎn)生感應(yīng)電勢。各層定子線圈10可 以串聯(lián)或并聯(lián)使用，達(dá)到充分利用發(fā)電機(jī)內(nèi)部空間的目的。由于永磁 體8是由如圖3所示的三角形磁鐵塊排列組合而成，在定子線圈10 切割磁力線的運(yùn)動方向上，磁極的轉(zhuǎn)換是隨位置的移動逐漸轉(zhuǎn)換的， 而不是一個突變的過程，并按正弦規(guī)律變化。這樣，輸出電流的極性 轉(zhuǎn)變也是一個漸變的過程，只要合理調(diào)整三角形磁鐵塊的底邊和腰的 高度比，就可以在定子線圈10中產(chǎn)生完美的、符合并網(wǎng)要求的正弦 波交流電，無需整流逆變器轉(zhuǎn)換。配合變槳調(diào)速裝置可實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電 機(jī)恒頻、恒速輸出電能。這一部分?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算的方法、公式以及技術(shù)參 數(shù)是本領(lǐng)域的公知技術(shù)，普通技術(shù)人員根據(jù)上述提示完全可以實(shí)現(xiàn)。 在此不再詳細(xì)敘述。
制動器13可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的多種制動器。
權(quán)利要求
1、復(fù)式永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括安裝有槳葉(1)的風(fēng)輪(2)，風(fēng)輪(2)安裝在主軸(3)的前端，其特征在于主軸(3)通過傳動箱(4)連接發(fā)電機(jī)軸(5)，發(fā)電機(jī)軸(5)的中段固定連接有轉(zhuǎn)子支座(6)，轉(zhuǎn)子支座(6)的外圈固定連接轉(zhuǎn)子桶(7)，轉(zhuǎn)子桶(7)為中間帶有轉(zhuǎn)子架(15)的圓桶狀部件，轉(zhuǎn)子架(15)為橫向設(shè)置在圓桶腔內(nèi)的隔板，其中心帶有用于安裝轉(zhuǎn)子支座(6)的安裝孔，在轉(zhuǎn)子架(15)上沿直徑方向設(shè)置有兩層以上的轉(zhuǎn)子桶(7)，轉(zhuǎn)子桶(7)的桶腔內(nèi)壁上設(shè)置永磁體(8)；在轉(zhuǎn)子支座(6)兩側(cè)的發(fā)電機(jī)軸(5)上分別通過軸承安裝有線圈支架(9)，線圈支架(9)上與各層轉(zhuǎn)子桶(7)對應(yīng)的位置固定安裝定子鐵芯，定子鐵芯與永磁體(8)之間間隔均勻的氣隙，定子鐵芯中帶有定子線圈(10)；線圈支架(9)與支座(12)固定連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)式永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在 于發(fā)電機(jī)軸(5)通過連軸器與傳動箱(4)的輸出軸(12)連接， 輸出軸(12)上還安裝有制動器(13)，連接在風(fēng)輪上的主軸(3)通 過軸承安裝在傳動箱(4)中，并通過大齒輪(31)與安裝在輸出軸(12)上的小齒輪(32)嚙合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)式永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特 征在于所述的永磁體(8)由多個三角形磁鐵塊排列組合而成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)式永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特 征在于所述的轉(zhuǎn)子桶(7)為圓桶狀部件，轉(zhuǎn)子架(15)橫向設(shè)置 在圓桶腔的中間，其中心帶有用于安裝轉(zhuǎn)子支座(6)的安裝孔，在 轉(zhuǎn)子架(15)兩側(cè)的圓桶腔內(nèi)壁上均設(shè)置有永磁體(8)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)式永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特 征在于在轉(zhuǎn)子桶(7)的的外側(cè)覆蓋有通風(fēng)保護(hù)罩(11)，通風(fēng)保護(hù) 罩(11)固定連接在線圈支架(9)上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)式永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特 征在于轉(zhuǎn)子支座(6)套裝在發(fā)電機(jī)軸(5)上，并通過平鍵固定連 接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，尤其是復(fù)式永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。該發(fā)電機(jī)軸的中段固定連接有轉(zhuǎn)子支座，轉(zhuǎn)子支座的外圈固定連接轉(zhuǎn)子桶，轉(zhuǎn)子桶的中間帶有轉(zhuǎn)子架，轉(zhuǎn)子架的中心帶有用于安裝轉(zhuǎn)子支座的安裝孔，在轉(zhuǎn)子架上沿直徑方向設(shè)置有兩層以上的轉(zhuǎn)子桶，轉(zhuǎn)子桶的桶腔內(nèi)壁上設(shè)置永磁體；在轉(zhuǎn)子支座兩側(cè)的發(fā)電機(jī)軸上分別通過軸承安裝有線圈支架，線圈支架上與各層轉(zhuǎn)子桶對應(yīng)的位置固定安裝定子鐵芯和定子線圈。本發(fā)明保證在低轉(zhuǎn)速下輸出電力，無需變速箱，直接輸出正弦交流電，提高輸出效率和使用壽命、減少了故障率。
文檔編號F03D9/00GK101440780SQ20071011461
公開日2009年5月27日 申請日期2007年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月22日
發(fā)明者王雪霖 申請人:王雪霖