專利名稱：一種風力發(fā)電機磁鐵模組的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種風力發(fā)電機磁鐵模組，具體來說是一種啟動力小、發(fā)熱量小的風力發(fā)電機。
背景技術：
風能是一種可再生新能源，具有無污染、環(huán)保等優(yōu)點。在現(xiàn)在這個提倡節(jié)能環(huán)保的時代，如何利用風能已經(jīng)是一個很重要的研究課題。現(xiàn)有技術中，風力發(fā)電機已經(jīng)被廣泛的應用，但是現(xiàn)在的風力發(fā)電機還存在著諸多的缺陷，例如:傳統(tǒng)的風力發(fā)電機采用常規(guī)的繞組形式和磁鋼的組合安裝方式，在風力較小的時候，風力發(fā)電機的葉輪轉動不起來，從而使得發(fā)電機不能運轉。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術中風能發(fā)電機所存在的問題，提供一種啟動力小、發(fā)熱量小的風力發(fā)電機來解決上述問題。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案如下:一種風力發(fā)電機磁鐵模組，包括線圈組件、磁鋼組件、轉軸，所述線圈組件的兩側外均設置有磁鋼組件，其特征在于，所述線圈組件為圓盤形，所述圓盤形線圈組件上設置有用于切割磁感線的電路，所述磁鋼組件包括磁鋼和磁軛，所述磁鋼和磁軛為圓盤形，所述磁鋼上均勻間隔設置有復數(shù)塊磁極，磁鋼設置于磁軛的一側，所述磁軛上設置有磁鋼的一面朝向線圈組件，所述轉軸穿過線圈組件和線圈組件兩側的磁鋼組件的圓心，并且磁鋼組件的磁軛的圓心與轉軸連接。上述的一種風力發(fā)電機磁鐵模組，其特征在于，所述線圈組件為PCB板，所述PCB板的兩側表面均蝕刻有電路。上述的一種風力發(fā)電機磁鐵模組，其特征在于，所述線圈組件包括空心銅管線路，空心銅管內(nèi)有冷水經(jīng)過。上述的一種風力發(fā)電機磁鐵模組，其特征在于，包括兩個以上線圈組件，所述磁鋼組件的數(shù)量是線圈組件的兩倍，一個線圈組件與它兩側的磁鋼組件構成一個發(fā)電模塊，發(fā)電模塊與發(fā)電模塊之間相互連接。上述的一種風力發(fā)電機磁鐵模組，其特征在于，所述發(fā)電模塊與發(fā)電模塊之間的電路通過串聯(lián)連接。上述的一種風力發(fā)電機磁鐵模組，其特征在于，所述發(fā)電模塊與發(fā)電模塊之間的電路通過并聯(lián)連接。上述的一種風力發(fā)電機磁鐵模組，其特征在于，所述磁鋼上的磁極排布如下:N極朝向線圈組件的磁鐵和N極朝向磁軛的磁鐵間隔設置，N極朝向線圈組件的磁鐵兩側還設置有兩塊N極45°朝向中間的磁鐵。上述的一種風力發(fā)電機磁鐵模組，其特征在于，所述磁鋼上的磁極排布如下:N極朝向線圈組件的磁鐵和N極朝向磁軛的磁鐵間隔設置，N極朝向線圈組件的磁鐵兩側還設置有兩塊N極水平朝向中間的磁鐵。本實用新型的有益效果為:通過本實用新型的設計，使得磁場密度大、均勻度高；線圈可以多組輸出、任意組合；風能利用率高、啟動風力低。

圖1為本實用新型實施例1的剖視圖。圖2為本實用新型實施例2的剖視圖；圖3為本實用新型的磁鋼的正面結構圖；圖4為本實用新型的線圈組件的其中一個實施方式示意圖；圖5為本實用新型的線圈組件的另外一個實施方式示意圖；圖6為磁鋼上磁鐵的磁極排布其中一個實施方式不意圖；圖7為磁鋼上磁鐵的磁極排布另外一個實施方式示意圖。
具體實施方式
為使對本實用新型的結構特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，用以較佳的實施例及附圖配合詳細的說明，說明如下:實施例1:參看圖1，一種風力發(fā)電機磁鐵模組，包括線圈組件100、磁鋼組件200、轉軸300，線圈組件100的兩側外均設置有磁鋼組件200。參看圖4，線圈組件100為圓盤形，圓盤形線圈組件100上設置有用于切割磁感線的電路110，在本實用新型的其中一個優(yōu)選實施方式中，線圈組件100為PCB板，PCB板的兩側表面均蝕刻有電路。參看圖1和圖3，磁鋼組件200包括磁鋼210和磁軛220，磁鋼210和磁軛220均為圓盤形，磁鋼210上均勻間隔設置有復數(shù)塊磁鐵211，磁鋼210就是由復數(shù)塊磁鐵211組合在一起形成的一塊整體的磁鋼210，磁鋼210設置于磁軛220的一側，磁軛220上設置有磁鋼210的一面朝向線圈組件100，轉軸300穿過線圈組件100和線圈組件100兩側的磁鋼組件200的圓心，并且磁鋼組件200的磁軛220的圓心與轉軸300連接。工作的時候，風力帶動轉軸300旋轉，轉軸300帶動磁鋼組件200的磁軛220旋轉，磁軛220再帶動設置于磁軛220上的磁鋼210旋轉，而此時，線圈組件100兩側外的磁鋼組件200之間產(chǎn)生磁場，并且磁鋼組件200還在旋轉之中，所以線圈組件100上的電路110開始切割磁感線，從而達到切割磁感線發(fā)電的效果。參看圖6，為了增強磁鋼組件200之間的磁場強度，在本實用新型的其中一個優(yōu)選實施方式中，磁鋼210上的磁鐵211的磁極排布如下:一塊N極朝向線圈組件100的磁鐵211和一塊N極朝向磁軛220的磁鐵211間隔設置，N極朝向線圈組件100的磁鐵211兩側還設置有兩塊N極45°朝向中間的磁鐵211。參看圖7，為了增強磁鋼組件200之間的磁場強度，在本實用新型的另外一個優(yōu)選實施方式中，磁鋼210上的磁鐵211的磁極排布如下:一塊N極朝向線圈組件100的磁鐵211和一塊N極朝向磁軛220的磁鐵211間隔設置，N極朝向線圈組件100的磁鐵211兩側還設置有兩塊N極水平朝向中間的磁鐵211。通過以上兩種磁極排布的組合，可以提高磁場的強度40%左右，達到了聚合磁場的效果。由于常規(guī)設計的發(fā)電機在工作的時候，由磁軛產(chǎn)生的渦流發(fā)熱，機械傳動產(chǎn)生的摩擦發(fā)熱，導線線圈組件發(fā)熱等.為了進行降溫，參看圖5，本實用新型的線圈組件100也可以為空心銅管110線路，空心銅管110內(nèi)有冷水經(jīng)過。首先銅材質的散熱效果就很好，其次在空心銅管110內(nèi)有冷卻水流過，能夠起到水冷的效果。實施例2:參看圖2，一種風力發(fā)電機磁鐵模組，包括線圈組件100、磁鋼組件200、轉軸300，線圈組件100的兩側外均設置有磁鋼組件200。并且在本實施例中，風力發(fā)電機包括兩個以上線圈組件100，磁鋼組件200的數(shù)量是線圈組件100的兩倍，一個線圈組件100與它兩側的磁鋼組件200構成一個發(fā)電模塊400，發(fā)電模塊400與發(fā)電模塊400之間相互連接。參看圖4，線圈組件100為圓盤形，圓盤形線圈組件100上設置有用于切割磁感線的電路110，在本實用新型的其中一個優(yōu)選實施方式中，線圈組件100為PCB板，PCB板的兩側表面均蝕刻有電路。參看圖1和圖3，磁鋼組件200包括磁鋼210和磁軛220，磁鋼210和磁軛220均為圓盤形，磁鋼210上均勻間隔設置有復數(shù)塊磁鐵211，磁鋼210就是由復數(shù)塊磁鐵211組合在一起形成的一塊整體的磁鋼210，磁鋼210設置于磁軛220的一側，磁軛220上設置有磁鋼210的一面朝向線圈組件100，轉軸300穿過線圈組件100和線圈組件100兩側的磁鋼組件200的圓心，并且磁鋼組件200的磁軛220的圓心與轉軸300連接。工作的時候，風力帶動轉軸300旋轉，轉軸300帶動磁鋼組件200的磁軛220旋轉，磁軛220再帶動設置于磁軛220上的磁鋼210旋轉，而此時，線圈組件100兩側外的磁鋼組件200之間產(chǎn)生磁場，并且磁鋼組件200還在旋轉之中，所以線圈組件100上的電路110開始切割磁感線，從而達到切割磁感線發(fā)電的效果。并且由于本實施例中，一個風力發(fā)電機包含有多個發(fā)電模塊400,而發(fā)電模塊400與發(fā)電模塊400之間的電路可以通過串聯(lián)連接也可以通過并聯(lián)連接。這樣的設計在外部風力較大時，可以采用將發(fā)電模塊400與發(fā)電模塊400之間的電路并聯(lián)連接，這樣可以減小輸出電壓，保護了電路，同時還可以對多個用電器進行供電，增大輸出功率；在外部風力較小時，可以采用將發(fā)電模塊400與發(fā)電模塊400之間的電路串聯(lián)連接，這樣可以增大電壓，在外部風力很小的情況下也能達到可利用供電的效果。參看圖6，為了增強磁鋼組件200之間的磁場強度，在本實用新型的其中一個優(yōu)選實施方式中，磁鋼210上的磁鐵211的磁極排布如下:一塊N極朝向線圈組件100的磁鐵211和一塊N極朝向磁軛220的磁鐵211間隔設置，N極朝向線圈組件100的磁鐵211兩側還設置有兩塊N極45°朝向中間的磁鐵211。參看圖7，為了增強磁鋼組件200之間的磁場強度，在本實用新型的另外一個優(yōu)選實施方式中，磁鋼210上的磁鐵211的磁極排布如下:一塊N極朝向線圈組件100的磁鐵211和一塊N極朝向磁軛220的磁鐵211間隔設置，N極朝向線圈組件100的磁鐵211兩側還設置有兩塊N極水平朝向中間的磁鐵211。通過以上兩種磁極排布的組合，可以提高磁場的強度40%左右，達到了聚合磁場的效果。由于常規(guī)設計的發(fā)電機在工作的時候，由磁軛產(chǎn)生的渦流發(fā)熱，機械傳動產(chǎn)生的摩擦發(fā)熱，導線線圈組件發(fā)熱.為了進行降溫，參看圖5，本實用新型的線圈組件100也可以為空心銅管110線路，空心銅管110內(nèi)有冷水經(jīng)過。首先銅材質的散熱效果就很好，其次在空心銅管110內(nèi)有冷卻水流過，能夠起到水冷的效果。本實用新型的有益效果為:(I)目前的風力發(fā)電機，由于采用常規(guī)的繞組形式和磁鋼的組合安裝方式，在發(fā)電機工作時，不可避免的產(chǎn)生大量的熱量，這些主要有:由軛鐵產(chǎn)生的渦流發(fā)熱，機械傳動產(chǎn)生的摩擦發(fā)熱，導線電阻發(fā)熱.并且主要的熱量是由前兩個產(chǎn)生.本實用新型磁鋼固定在軛鐵上，并和軛鐵一起固定在轉軸上，在一對磁鋼的氣隙中間產(chǎn)生恒定均勻的磁場，沒有渦流發(fā)熱.由于是風葉直接帶動轉軸，沒有增速機構，機械摩擦僅僅是軸承的摩擦，所以摩擦發(fā)熱就會很小.因此本實用新型的結構設計決定了整套發(fā)電機的發(fā)熱量比起常規(guī)設計，會大大減少，對冷卻的要求就會降低很多很多。(2)本實用新型的磁鋼組合和安裝方式，使磁鋼的磁能的利用率有極大的提高.磁鋼幾乎所有的磁場都集中在兩組磁鋼和軛鐵組成的氣隙中間，雜散磁場很小.氣隙內(nèi)磁場強度均勻，強度大，大型的風力發(fā)電機可以達到12000Gs以上，微型的風力發(fā)電機也可以達到6000GS以上.高而均勻的磁場可以提高風電的效率，為后續(xù)的整流和變流提供穩(wěn)定和充沛的能源。(3)由于風力的不穩(wěn)定性，風力有時很小，有時又很大，風能和風速的立方成正t匕.因此，常規(guī)設計的風力發(fā)電機，能利用的風速范圍很窄.風速低了，啟動不了，風速高了，恐燒毀設備，要強制停機.本實用新型可以解決這個問題，使風力發(fā)電機對風速要求大大降低，風速的可利用范圍大大提高.具體的方法是:每個風力發(fā)電單元多組線圈輸出，整套風力發(fā)電機的輸出組數(shù)就會很多.再由外圍的控制系統(tǒng)根據(jù)每組線圈的輸出電壓，進行不同數(shù)量的線圈輸出串聯(lián)，以達到一定范圍內(nèi)相對穩(wěn)定的輸出電壓.再把這些達到要求輸出電壓的線圈組進行并聯(lián)，就達到了增大輸出功率的目的，盡可能高的利用了風能.例如:在最低風速時，可以有360個線圈串聯(lián)，輸出380伏電壓，在高風速時，2個線圈串聯(lián)就能達到380伏電壓，這時可以有180組并聯(lián)輸出，輸出極高的功率。(4)通常的風力發(fā)電機設計，由于整機的發(fā)熱很大，需要采用的磁鋼要求很高，要求有高的磁能積和很高的He (矯頑力)才能正常穩(wěn)定的長期工作，而這種磁鋼的價格很高，這就造成了整臺風力發(fā)電機的成本很高.本實用新型對磁鋼的要求就不高，使用N牌號或M牌號的釹鐵硼磁鋼就能正常工作.在磁鋼的費用上，可以節(jié)約50%左右.而按常規(guī)設計，使用SH牌號的釹鐵硼，整臺風力發(fā)電機的磁鋼成本通常在25%左右。(5)以前通常設計的風力發(fā)電機，它的磁鋼是安裝在轉子的圓周上，轉子在高速轉動時，會產(chǎn)生很大的離心力，這就要求一方面磁鋼必須安裝得非常牢固，以防止磁鋼松動，又要非常小心，以防止過分大的鎖緊力對磁鋼造成損傷.另一方面，由于轉子的長度比較長，整個轉子必須做動平衡試驗，耗費的時間和費用很高.本實用新型磁鋼安裝在薄圓片的平面上，長徑比很小，只要做靜平衡就可以了方便了磁鋼的安裝和調試.另外轉子工作時受力方向也和常規(guī)的完全不同，只是受到側向的力，而這種力是很容易消除的.另外兩組磁鋼和軛鐵相對組裝，它們之間的氣隙中，磁場強度均勻，強度高，并且可以根據(jù)不同的線圈尺寸，調整不同的氣隙，很方便線圈的設計。(6)通常設計的風力發(fā)電機，由于線圈是嵌在矽鋼片的線槽內(nèi)，矽鋼片和磁鋼之間的吸引力很大，并且有死點.這樣風力發(fā)電機的啟動必須要有很大的風力.同時，根據(jù)資料，目前的風力發(fā)電機的最大可以利用的風力也很低，大約到10級風，再大就不能利用.本實用新型的線圈中沒有鐵磁性材料，線圈和磁鐵沒有作用力，所以很小的風力就可以啟動發(fā)電機.并且，通過線圈輸出的不同組合，可以承受極高的輸出功率.這樣風力發(fā)電機的工作范圍向風力小和風力大兩個方向擴展，大大地提高了風能的利用率，也提高了風力發(fā)電機的利用率，很大程度上節(jié)約了風力發(fā)電的成本。(7)如前面所介紹，在本實用新型中，在風速很低時，主軸的轉速很慢，這時每組線圈的輸出電壓很低，這時很低的電壓是幾乎沒有利用價值的，但是如果把幾百個線圈輸出的電壓串聯(lián)起來(即電壓加起來)，就可以得到一定電壓值的有利用價值的輸出.在很高風速時，主軸的轉速很高，這時一個線圈的輸出電壓就有可能達到上百伏特甚至幾百伏特，這樣只有幾個或者一個線圈的輸出就達到了輸出要求，這時把幾個線圈組成一組再并聯(lián)甚至每個線圈都并聯(lián)起來，風力發(fā)電機就有了極高的輸出功率.把風力發(fā)電機的定子線圈分成多組線圈，在分別連接到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)每組線圈的輸出電壓大小，進行分組，進行串聯(lián)或并聯(lián)，可以極大改善風力發(fā)電機的工作狀況，提高了風力發(fā)電機的性能，風力發(fā)電機的輸出能量可以有幾百倍的變化。(8)線圈在幾乎平行的磁場中直接做切割磁力線運動，由于線圈中沒有鐵芯，轉子磁鐵不會被常規(guī)設計中線圈里的鐵芯吸引.所以理論上，本實用新型的風力發(fā)電機，可以在極微的風力中啟動，只要克服軸承的阻力既可以工作。(9)按照前面的介紹，本實用新型的風力發(fā)電機，其輸出的功率從最小到最大，可以有1000倍的差距.所以它最低可以在2級風力正常工作，也可以在11級甚至以上的強風中工作.在強風中工作時，由于沒有齒輪增速機構，風葉的轉速也不會無限提高，因此不會出現(xiàn)發(fā)電機轉子打飛車的現(xiàn)象。(10)在本實用新型中，由風葉直接驅動發(fā)電機的轉子，發(fā)電機的構造及其簡單，只有軛鐵和磁鋼組成的轉子，定子線圈，定位轉子和線圈的機殼，適當?shù)睦鋮s系統(tǒng)組成，所以整個發(fā)電機的結構很緊湊，發(fā)電機的重量很輕.這對發(fā)電機的安裝和維護產(chǎn)生了極大的方便.并大大的節(jié)約了制造成本。(11)由于在大多數(shù)時候，風力比較小，風葉的轉速會很低.因此常規(guī)的風力發(fā)電機的設計，需要有很多齒輪組成的增速機構，來提高轉子的轉速，達到可利用的輸出電壓，這樣在齒輪傳動過程中，造成了很多的能量損失，增加了發(fā)熱，磨損，噪音等.本實用新型中，由于采用了獨特的線圈分多組和有控制系統(tǒng)智能組合的辦法，使得發(fā)電機轉子在很低的轉速下，也能得到可利用的輸出電壓，所以可以把齒輪增速機構省略，同時，在強風下發(fā)電機的轉子也不會出現(xiàn)飛車現(xiàn)象.這樣，在機械傳動的能量損耗就就會沒有了，運行中由機械產(chǎn)生的噪音也消失了，發(fā)電機的自重也省去了一大半，造價也低了很多.而且去掉了機械增速部分，發(fā)電機的維護周期也變得很長很長.常規(guī)的風力發(fā)電機，齒輪增速部分是經(jīng)常出故障的地方。(12)在本實用新型中，由于沒有了渦流發(fā)熱，機械的摩擦發(fā)熱，所有的僅僅是線圈有電流流過時歐姆發(fā)熱，因此發(fā)電機的發(fā)熱功率大大減少，發(fā)出的熱量也大大減少，這樣冷卻系統(tǒng)的負擔就很輕，冷卻系統(tǒng)就可以設計得很簡單。(13)在本實用新型中，由于發(fā)熱少，冷卻系統(tǒng)可以很簡單，甚至不需要冷卻系統(tǒng)，因此可以把發(fā)電機生產(chǎn)成密封型的，這樣對延長發(fā)電機的壽命有很大的幫助.同時由于沒有機械傳動部分，發(fā)電機運行是噪音也有極大的降低。(14)在示意圖中可以看出，本實用新型設計簡單，加工方便，組裝簡便，因此發(fā)電機的生產(chǎn)成本低廉。(15)本實用新型涉及一種發(fā)電機，可以應用于穩(wěn)定能源，如水力發(fā)電，汽輪發(fā)電，也可以應用在不穩(wěn)定能源，如風能，潮汐能，波浪能等.發(fā)電機的應用范圍很廣。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型的范圍內(nèi)。本實用新型要求的保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
權利要求1.一種風力發(fā)電機磁鐵模組，包括線圈組件、磁鋼組件、轉軸，所述線圈組件的兩側外均設置有磁鋼組件，其特征在于，所述線圈組件為圓盤形，所述圓盤形線圈組件上設置有用于切割磁感線的電路，所述磁鋼組件包括磁鋼和磁軛，所述磁鋼和磁軛為圓盤形，所述磁鋼上均勻間隔設置有復數(shù)塊磁極，磁鋼設置于磁軛的一側，所述磁軛上設置有磁鋼的一面朝向線圈組件，所述轉軸穿過線圈組件和線圈組件兩側的磁鋼組件的圓心，并且磁鋼組件的磁軛的圓心與轉軸連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種風力發(fā)電機磁鐵模組，其特征在于，所述線圈組件為PCB板，所述PCB板的兩側表面均蝕刻有電路。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種風力發(fā)電機磁鐵模組，其特征在于，所述線圈組件包括空心銅管線路，空心銅管內(nèi)有冷水經(jīng)過。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的一種風力發(fā)電機磁鐵模組，其特征在于，包括兩個以上線圈組件，所述磁鋼組件的數(shù)量是線圈組件的兩倍，一個線圈組件與它兩側的磁鋼組件構成一個發(fā)電模塊，發(fā)電模塊與發(fā)電模塊之間相互連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種風力發(fā)電機磁鐵模組，其特征在于，所述發(fā)電模塊與發(fā)電模塊之間的電路通過串聯(lián)連接。
6.根據(jù)權利要求4所述的一種風力發(fā)電機磁鐵模組，其特征在于，所述發(fā)電模塊與發(fā)電模塊之間的電路通過并聯(lián)連接。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的一種風力發(fā)電機磁鐵模組，其特征在于，所述磁鋼上的磁極排布如下=N極朝向線圈組件的磁鐵和N極朝向磁軛的磁鐵間隔設置，N極朝向線圈組件的磁鐵兩側還設置有兩塊N極45°朝向中間的磁鐵。
8.根據(jù)權利要求5或6所述的一種風力發(fā)電機磁鐵模組，其特征在于，所述磁鋼上的磁極排布如下=N極朝向線圈組件的磁鐵和N極朝向磁軛的磁鐵間隔設置，N極朝向線圈組件的磁鐵兩側還設置有兩塊N極水平朝向中間的磁鐵。
專利摘要一種風力發(fā)電機磁鐵模組，包括線圈組件、磁鋼組件、轉軸，線圈組件的兩側外均設置有磁鋼組件，線圈組件為圓盤形，圓盤形線圈組件上設置有用于切割磁感線的電路，磁鋼組件包括磁鋼和磁軛，磁鋼和磁軛為圓盤形，磁鋼上均勻間隔設置有復數(shù)塊磁極，磁鋼設置于磁軛的一側，磁軛上設置有磁鋼的一面朝向線圈組件，轉軸穿過線圈組件和線圈組件兩側的磁鋼組件的圓心，并且磁鋼組件的磁軛的圓心與轉軸連接。本實用新型的有益效果為通過本實用新型的設計，使得磁場密度大、均勻度高；線圈可以多組輸出、任意組合；風能利用率高、啟動風力低。
文檔編號H02K3/26GK202957681SQ20122054159
公開日2013年5月29日 申請日期2012年10月22日 優(yōu)先權日2012年10月22日
發(fā)明者王秋安 申請人:寧波市鄞州泰源磁業(yè)有限公司