專利名稱：一種垂直風力發(fā)電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)電機領域，尤其是垂直型的風力發(fā)電機。
背景技術：
勵磁機是整個發(fā)電機系統(tǒng)的重要組成部分，勵磁機相當于一個小型 發(fā)電機，用于為發(fā)電機轉子繞組提供直流勵磁電流。發(fā)電機轉子的勵磁 繞組通入直流電流，產生接近于正弦分布磁場(稱為轉子磁場)，其有效 勵磁磁通與靜止的電樞繞組相交鏈。轉子旋轉時，轉子磁場隨同一起旋 轉、每轉一周，磁力線順序切割定子的每相繞組，在三相定子繞組內感 應出三相交流電勢。勵磁機對電力系統(tǒng)及發(fā)電機本身的安全穩(wěn)定運行有 很大的影響。勵磁機的主要作用有1)根據發(fā)電機負荷的變化相應的調 節(jié)勵磁電流，以維持機端電壓為給定值；2)控制并列運行各發(fā)電機間無 功功率分配；3)提高發(fā)電機并列運行的靜態(tài)穩(wěn)定性；4)提高發(fā)電機并 列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性；5)在發(fā)電機內部出現故障時，進行滅磁，以減小 故障損失程度；6)根據運行要求對發(fā)電機實行最大勵磁限制及最小勵磁 限制。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種垂直風力發(fā)電機，發(fā)電機的 運行更穩(wěn)定、可靠、安全，發(fā)電機結構簡單且發(fā)電效率更高。
為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是 一種垂直風力發(fā)電機， 包括塔柱、位于塔柱上的一個以上的垂直風力發(fā)電單元，所述垂直風力 發(fā)電單元包括第一軸承、發(fā)電機、第二軸承、第三軸承、葉片，所述第一軸承包括第一軸承外圈、第一軸承內圈， 所述第二軸承包括第二軸承外圈、第二軸承內圈， 所述第三軸承包括第三軸承外圈、第三軸承內圈，
所述葉片下端與第二軸承外圈固定連接，葉片上端與第三軸承外圈固定 連接。
所述發(fā)電機轉子上端與第二軸承外圈連接；所述發(fā)電機下方設有勵磁機， 所述勵磁機包括勵磁機轉子、勵磁機定子，所述勵磁機轉子上端與發(fā)電 機轉子下端連接，勵磁機轉子下端與第一軸承外圈連接。
在發(fā)電機下方安裝勵磁機，為發(fā)電機轉子主勵磁繞組提供勵磁電流， 發(fā)電機轉子主勵磁繞組旋轉而產生交變的磁場，發(fā)電機定子主電樞繞組 切割磁場線產生三相的交流電勢。通過控制勵磁機勵磁電流的輸出，從 而控制發(fā)電機轉子主勵磁繞組的電流，勵磁電流的強弱直接關系主勵磁 繞組所產生的磁場線的強度，進而控制發(fā)電機定子端電壓，使發(fā)電機的 運行更穩(wěn)定、可靠、安全，且發(fā)電效率更高。
作為改進，所述發(fā)電機為外轉子發(fā)電機，發(fā)電機定子固定套在塔柱 上，所述發(fā)電機定子上設有三相主電樞繞組，發(fā)電機轉子上設有主勵磁 繞組；所述勵磁機定子為導磁材料，且固定套在塔柱上，所述勵磁機轉 子上設有副電樞繞組，且勵磁機轉子上的副電樞繞組與發(fā)電機轉子上的 主勵磁繞組電連接。
勵磁機垂直的安裝在發(fā)電機下方，且與發(fā)電機同軸同步運行，使得 勵磁機和發(fā)電機的運行更可靠、穩(wěn)定，對于整臺垂直風力發(fā)電機而言， 不僅結構簡單，且發(fā)電機與勵磁機的裝配位置更合理。
作為改進，所述發(fā)電機為外轉子發(fā)電機，發(fā)電機定子固定套在塔柱 上，所述發(fā)電機定子上設有三相主電樞繞組，發(fā)電機轉子上設有主勵磁繞組；所述勵磁機定子固定套在塔柱上，勵磁機定子上設有副勵磁繞組， 所述勵磁機轉子上設有副電樞繞組，副電樞繞組與主勵磁繞組之間設有 旋轉整流裝置。
作為進一步改進，所述塔柱上設有勵磁控制裝置，所述勵磁控制裝 置電壓輸出端與副電樞繞組電連接，所述勵磁控制裝置與主電樞繞組電 連接。
勵磁控制裝置、副勵磁繞組、副電樞繞組、旋轉整流裝置、主勵磁 繞組、主電樞繞組之間形成一個電流控制回路，利用勵磁控制裝置對勵 磁機定子提供直流電，使勵磁機定子產生一個交變磁場，勵磁機轉子旋 轉切割磁場線時產生交流電，完成了勵磁機的交流發(fā)電。勵磁機產生的 交流電經過旋轉整流裝置使得勵磁機轉子上的交流電變成直流電輸送到 發(fā)電機轉子中，由于發(fā)電機轉子的旋轉作用，發(fā)電機轉子將產生旋轉磁 場，發(fā)電機定子上的主電樞繞組相對發(fā)電機轉子做切割磁場線運動，主 電樞繞組上產生大的三相交流電，該三相交流電用于供給外部變電站， 同時又反饋到勵磁控制裝置中，勵磁控制裝置根據所反饋回來的電壓大 小對勵磁機副勵磁繞組的電壓進行控制，從而控制勵磁機轉子對發(fā)電機 轉子的勵磁電流的供給強度，以達到控制發(fā)電機發(fā)電量的目的。
作為改進，所述發(fā)電機轉子上端與第二軸承之間設有上連接法蘭， 且發(fā)電機轉子上端通過上連接法蘭與第二軸承外圈固定連接；所述勵磁 機轉子下端與第一軸承之間設有下連接法蘭，且勵磁機轉子下端通過下 連接法蘭與第一軸承外圈固定連接。
作為進一步改進，所述上連接法蘭和下連接法蘭呈兩端具有不同截 面大小的錐臺型，所述上連接法蘭的小端與第二軸承外圈固定連接，大 端與發(fā)電機轉子上端固定連接；所述下連接法蘭小端與第一軸承外圈固定連接，大端與勵磁機轉子下端固定連接。利用錐臺型的連接法蘭，不 僅可以使發(fā)電機在運行的時候更穩(wěn)定，且可以減小軸承的直徑大小，節(jié) 省成本。
作為改進，所述發(fā)電機下方設有連接法蘭，所述發(fā)電機轉子下端通 過連接法蘭與勵磁機轉子上端固定連接。連接法蘭的添加便于勵磁機的 轉子與發(fā)電機的轉子連接和拆卸。
本發(fā)明與現有技術相比所帶來的有益效果是-
發(fā)電機下方垂直安裝勵磁機，且與發(fā)電機同軸同步運行，使得發(fā)電 機的運行更可靠、穩(wěn)定，壽命更長，對于整臺垂直風力發(fā)電機而言，不 僅結構簡單，且發(fā)電機與勵磁機的裝配位置更合理。
圖1為實施例1垂直風力發(fā)電機主視圖2為圖1的剖視圖3為實施例2垂直風力發(fā)電機主視圖4為圖3的剖視圖5為實施例3垂直風力發(fā)電機剖視圖6為實施例4垂直風力發(fā)電機剖視圖7為勵磁控制系統(tǒng)電氣連接圖。
具體實施例方式
下面結合說明書附圖對本發(fā)明作進一步說明。 實施例1
如圖l、 2所示， 一種垂直風力發(fā)電機，包括塔柱7、位于塔柱7上 的一個垂直風力發(fā)電單元，所述垂直風力發(fā)電單元包括第一軸承1、發(fā)電機4、第二軸承5、第三軸承6、葉片8。所述第一軸承1包括第一軸承 外圈11、第一軸承內圈12，所述第二軸承5包括第二軸承外圈51、第二 軸承內圈52，所述第三軸承6包括第三軸承外圈61、第三軸承內圈62。 所述發(fā)電機4為外轉子發(fā)電機，發(fā)電機定子42固定套在塔柱7上，發(fā)電 機定子42上設有三相主電樞繞組(未標示)，發(fā)電機轉子41上設有主勵 磁繞組(未標示)。所述發(fā)電機轉子41上端設有呈錐臺型的上連接法蘭9， 上連接法蘭9的大端與發(fā)電機轉子41上端固定連接，小端與第二軸承外 圈51固定連接。所述發(fā)電機4下方設有連接法蘭3，所述連接法蘭3與 發(fā)電機轉子41下端固定連接。所述連接法蘭3下方設有勵磁機2，所述 勵磁機定子22為導磁材料，且固定套在塔柱7上，所述勵磁機轉子21 上設有副電樞繞組(未標示)，且勵磁機轉子21上端與連接法蘭3垂直 固定連接。所述勵磁機轉子21下端設有呈錐臺型的下連接法蘭10，所述 下連接法蘭10大端與勵磁機轉子21下端固定連接，小端與第一軸承外 圈11垂直固定連接。勵磁機轉子21上的副電樞繞組與發(fā)電機轉子41上 的主勵磁繞組電連接。所述葉片8下端與第二軸承外圈51固定連接，葉 片8上端與第三軸承外圈61固定連接。
葉片8受風力作用開始轉動，葉片8帶動第二軸承外圈51和第三軸 承外圈61 —起作同步轉動，由于第二軸承外圈51通過上連接法蘭9與 發(fā)電機轉子41連接，使得葉片8在轉動的同時，帶動發(fā)電機轉子41 一 起轉動。另外，由于發(fā)電機轉子41又與連接法蘭3連接，連接法蘭3與 勵磁機轉子21連接，從而令葉片8、發(fā)電機4、勵磁機2形成一個整體 并一起作同步轉動。勵磁機2的副電樞繞組圍繞導磁材料的勵磁機定子 22轉動產生直流電流，從勵磁機2中產生的直流電流被輸送到主勵磁繞 組中，主勵磁繞組通入直流電后產生磁場，由于發(fā)電機轉子41的旋轉作用，主勵磁繞組將產生接近于正弦分布的磁場，發(fā)電機定子42上的主電 樞繞組做相對于主勵磁繞組做切割磁場線運動，并在主三相電樞繞組內 感應出三相交流電勢，完成垂直風力發(fā)電機的發(fā)電動作。
通過控制勵磁機2勵磁電流的輸出，從而控制主勵磁繞組的電流， 勵磁電流的強弱直接關系主勵磁繞組所產生的磁場線的強度，進而控制 發(fā)電機定子42端電壓，使發(fā)電機4的運行更穩(wěn)定、可靠、安全，且發(fā)電 效率更高;發(fā)電機4下方垂直安裝勵磁機2，且與發(fā)電機4同軸同步運行， 對于整臺垂直風力發(fā)電機而言，不僅結構簡單，且發(fā)電機4與勵磁機2 的裝配位置更合理。 實施例2
如圖3、 4所示， 一種垂直風力發(fā)電機，包括塔柱7、位于塔柱7上 的兩個垂直風力發(fā)電單元，所述兩個同樣的垂直風力發(fā)電單元在塔柱7 上呈垂直布置。所述垂直風力發(fā)電單元包括第一軸承l(wèi)、發(fā)電機4、第二 軸承5、第三軸承6、葉片8。所述第一軸承l(wèi)包括第一軸承外圈11、第 一軸承內圈12，所述第二軸承5包括第二軸承外圈51、第二軸承內圈52， 所述第三軸承6包括第三軸承外圈61、第三軸承內圈62。所述發(fā)電機4 為外轉子發(fā)電機，發(fā)電機定子42固定套在塔柱7上，發(fā)電機定子42上 設有三相主電樞繞組(未標示)，發(fā)電機轉子41上設有主勵磁繞組(未 標示)。所述發(fā)電機轉子41上端設有呈錐臺型的上連接法蘭9，上連接法 蘭9的大端與發(fā)電機轉子41上端固定連接，小端與第二軸承外圈51固 定連接。所述發(fā)電機4下方設有連接法蘭3，所述連接法蘭3與發(fā)電機轉 子41下端固定連接。所述連接法蘭3下方設有勵磁機2，所述勵磁機定 子22為導磁材料，且固定套在塔柱7上，所述勵磁機轉子21上設有副 電樞繞組(未標示)，且勵磁機轉子21上端與連接法蘭3垂直固定連接。所述勵磁機轉子21下端設有呈錐臺型的下連接法蘭IO，所述下連接法蘭 10大端與勵磁機轉子21下端固定連接，小端與第一軸承外圈11垂直固 定連接。勵磁機轉子21上的副電樞繞組與發(fā)電機轉子41上的主勵磁繞 組電連接。所述葉片8下端與第二軸承外圈51固定連接，葉片8上端與 第三軸承外圈61固定連接。本實施例中的垂直風力發(fā)電單元與實施例1 中的垂直風力發(fā)電單元工作原理一樣，本實施例中不再詳細敘述。 實施例3
一種垂直風力發(fā)電機，包括塔柱7、位于塔柱7上的一個垂直風力發(fā) 電單元，所述兩個同樣的垂直風力發(fā)電單元在塔柱7上呈垂直布置。所 述垂直風力發(fā)電單元包括第一軸承l(wèi)、發(fā)電機4、第二軸承5、第三軸承 6、葉片8。所述第一軸承1包括第一軸承外圈11、第一軸承內圈12，所 述第二軸承5包括第二軸承外圈51、第二軸承內圈52，所述第三軸承6 包括第三軸承外圈61、第三軸承內圈62。所述發(fā)電機4為外轉子發(fā)電機， 發(fā)電機定子42固定套在塔柱7上，發(fā)電機定子42上設有三相主電樞繞 組(未標示)，發(fā)電機轉子41上設有主勵磁繞組(未標示)。所述發(fā)電機 轉子41上端設有呈錐臺型的上連接法蘭9，上連接法蘭9的大端與發(fā)電 機轉子上端固定連接，小端與第二軸承外圈51固定連接。所述發(fā)電機4 下方設有連接法蘭3，所述連接法蘭3與發(fā)電機轉子41下端固定連接。 所述連接法蘭3下方設有勵磁機2，所述勵磁機定子22固定套在塔柱7 上，勵磁機定子22上設有副勵磁繞組(未標示)，所述勵磁機轉子21上 設有副電樞繞組(未標示)，副電樞繞組與主勵磁繞組之間設有旋轉整流 裝置14。勵磁機轉子21上端與連接法蘭垂3直固定連接，勵磁機轉子下 端設有呈錐臺型的下連接法蘭10，所述下連接法蘭10大端與勵磁機轉子 21下端固定連接，小端與第一軸承外圈11垂直固定連接。所述葉片8下端與第二軸承外圈51固定連接，葉片8上端與第三軸承外圈61固定 連接。
所述塔柱上設有勵磁控制裝置13，所述勵磁控制裝置13電壓輸出端 與勵磁機副電樞繞組電連接，所述勵磁控制裝置13與主電樞繞組電連接。 勵磁控制裝置13、副勵磁繞組、副電樞繞組、旋轉整流裝置14、主勵磁 繞組、主電樞繞組之間形成一個電流控制回路，利用勵磁控制裝置13對 勵磁機定子22提供勵磁電流，使勵磁機定子22產生一個交變磁場，勵 磁機轉子21旋轉切割磁場線時產生交流電,完成了勵磁機2的交流發(fā)電。 勵磁機2產生的交流電經過旋轉整流裝置14使得勵磁機轉子21上的交 流電變成直流電輸送到發(fā)電機的發(fā)電機轉子41中，由于發(fā)電機轉子41 的旋轉作用，發(fā)電機轉子41將產生旋轉磁場，發(fā)電機定子42上的主電 樞繞組相對發(fā)電機轉子41做切割磁場線運動，主電樞繞組上產生大的三 相交流電，該三相交流電用于供給外部變電站，同時又反饋到勵磁控制 裝置13中，勵磁控制裝置13根據所反饋回來的電壓大小對勵磁機副勵 磁繞組的電壓進行控制，從而控制勵磁機轉子21對發(fā)電機轉子41的勵 磁電流的供給強度，以達到控制發(fā)電機發(fā)電量的目的。 實施例4
一種垂直風力發(fā)電機，包括塔柱7、位于塔柱7上的兩個垂直風力發(fā) 電單元，所述兩個同樣的垂直風力發(fā)電單元在塔柱7上呈垂直布置。所 述垂直風力發(fā)電單元包括第一軸承1、發(fā)電機4、第二軸承5、第三軸承 6、葉片8。所述第一軸承1包括第一軸承外圈11、第一軸承內圈12，所 述第二軸承5包括第二軸承外圈51、第二軸承內圈52，所述第三軸承6 包括第三軸承外圈61、第三軸承內圈62。所述發(fā)電機4為外轉子發(fā)電機， 發(fā)電機定子42固定套在塔柱7上，發(fā)電機定子42上設有三相主電樞繞組(未標示)，發(fā)電機轉子41上設有主勵磁繞組(未標示)。所述發(fā)電機 轉子41上端設有呈錐臺型的上連接法蘭9，上連接法蘭9的大端與發(fā)電 機轉子上端固定連接，小端與第二軸承外圈51固定連接。所述發(fā)電機4 下方設有連接法蘭3，所述連接法蘭3與發(fā)電機轉子41下端固定連接。 所述連接法蘭3下方設有勵磁機2，所述勵磁機定子22固定套在塔柱7 上，勵磁機定子22上設有副勵磁繞組(未標示)，所述勵磁機轉子21上 設有副電樞繞組(未標示)，副電樞繞組與主勵磁繞組之間設有旋轉整流 裝置14。勵磁機轉子21上端與連接法蘭垂3直固定連接，勵磁機轉子 21下端設有呈錐臺型的下連接法蘭10，所述下連接法蘭10大端與勵磁 機轉子21下端固定連接，小端與第一軸承外圈11垂直固定連接。所述 葉片8下端與第二軸承外圈51固定連接，葉片8上端與第三軸承外圈61 固定連接。
所述塔柱上設有勵磁控制裝置13，所述勵磁控制裝置13電壓輸出 端與勵磁機副電樞繞組電連接，所述勵磁控制裝置13與主電樞繞組電連 接。本實施例中的兩個垂直風力發(fā)電單元與實施例3中的垂直風力發(fā)電 單元工作原理一樣，本實施例中不再詳細敘述。
凡具有本發(fā)明結構且只是作形式上修改的，均屬于本發(fā)明保護 范疇。
1權利要求
1. 一種垂直風力發(fā)電機，包括塔柱、位于塔柱上的一個以上的垂直風力發(fā)電單元，所述垂直風力發(fā)電單元包括第一軸承、發(fā)電機、第二軸承、第三軸承、葉片；所述第一軸承包括第一軸承外圈、第一軸承內圈，所述第二軸承包括第二軸承外圈、第二軸承內圈，所述第三軸承包括第三軸承外圈、第三軸承內圈，所述發(fā)電機包括發(fā)電機定子、發(fā)電機轉子；所述葉片下端與第二軸承外圈固定連接，葉片上端與第三軸承外圈固定連接；其特征在于所述發(fā)電機轉子上端與第二軸承外圈連接；所述發(fā)電機下方設有勵磁機，所述勵磁機包括勵磁機轉子、勵磁機定子，所述勵磁機轉子上端與發(fā)電機轉子下端連接，勵磁機轉子下端與第一軸承外圈連接。
2. 根據權利要求1所述的一種垂直風力發(fā)電機，其特征在于所述發(fā)電機 為外轉子發(fā)電機，發(fā)電機定子固定套在塔柱上，所述發(fā)電機定子上設有 三相主電樞繞組，發(fā)電機轉子上設有主勵磁繞組；所述勵磁機定子為導 磁材料，且固定套在塔柱上，所述勵磁機轉子上設有副電樞繞組，且勵 磁機轉子上的副電樞繞組與發(fā)電機轉子上的主勵磁繞組電連接。
3. 根據權利要求1所述的一種垂直風力發(fā)電機，其特征在于所述發(fā)電機 為外轉子發(fā)電機，發(fā)電機定子固定套在塔柱上，所述發(fā)電機定子上設有 三相主電樞繞組，發(fā)電機轉子上設有主勵磁繞組；所述勵磁機定子固定 套在塔柱上，勵磁機定子上設有副勵磁繞組，所述勵磁機轉子上設有副 電樞繞組，副電樞繞組與主勵磁繞組之間設有旋轉整流裝置。
4. 根據權利要求3所述的一種垂直風力發(fā)電機，其特征在于所述塔柱上 設有勵磁控制裝置，所述勵磁控制裝置電壓輸出端與副電樞繞組電連 接，所述勵磁控制裝置與主電樞繞組電連接。
5. 根據權利要求1所述的一種垂直風力發(fā)電機，其特征在于所述發(fā)電機 轉子上端與第二軸承之間設有上連接法蘭，且發(fā)電機轉子上端通過上連 接法蘭與第二軸承外圈固定連接；所述勵磁機轉子下端與第一軸承之間 設有下連接法蘭，且勵磁機轉子下端通過下連接法蘭與第一軸承外圈固 定連接。
6. 根據權利要求5所述的一種垂直風力發(fā)電機，其特征在于所述上連接 法蘭和下連接法蘭呈兩端具有不同截面大小的錐臺型，所述上連接法蘭 的小端與第二軸承外圈固定連接，大端與發(fā)電機轉子上端固定連接；所 述下連接法蘭小端與第一軸承外圈固定連接，大端與勵磁機轉子下端固 定連接。
7. 根據權利要求1所述的一種垂直風力發(fā)電機，其特征在于所述發(fā)電機 下方設有連接法蘭，所述發(fā)電機轉子下端通過連接法蘭與勵磁機轉子上 端固定連接。
全文摘要
一種垂直風力發(fā)電機，包括塔柱、位于塔柱上的一個以上的垂直風力發(fā)電單元，所述垂直風力發(fā)電單元包括第一軸承、發(fā)電機、第二軸承、第三軸承、葉片。所述發(fā)電機下方設有連接法蘭，所述連接法蘭與發(fā)電機轉子下端固定連接，所述發(fā)電機轉子上端與第二軸承外圈連接。所述連接法蘭下方設有勵磁機，所述勵磁機包括轉子、定子，所述勵磁機轉子上端與連接法蘭連接，下端與第一軸承外圈連接，所述葉片下端與第二軸承外圈固定連接，葉片上端與第三軸承外圈固定連接。勵磁機垂直安裝在發(fā)電機下方，不僅使發(fā)電機的運行更穩(wěn)定、可靠、安全，且發(fā)電機結構簡單、發(fā)電效率更高。
文檔編號F03D3/00GK101545457SQ20091003930
公開日2009年9月30日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權日2009年5月8日
發(fā)明者鄧允河 申請人:鄧允河