移动式风能发电站专用平衡风能发电机制造技术

本发明专利技术涉及一种可以在长距离高速行驶的运载车辆中，建立移动式风能发电站的技术和专用平衡风能发电机的技术。移动式风能发电站可以利用在高速行驶的运载车辆上所产生的空气阻力变为空气动力的风能发电技术，为运载车辆中的空调和照明系统提供电能，以达到减少燃油消耗和供电网对列车的供电负荷。移动式风能发电站是一种全新的风能利用方式和技术，要想实现移动式风能发电技术的应用就必须解决三个主要问题。1、消除空气对发电机电磁阻力影响。2、提高风能发电机的发电效率它直接关系到移动风能发电站的技术是否得到应用。3、消除空气对发电机干扰阻力的影响才能更有效的发挥风能发电的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力发电领域，但是有别于一般风能发电厂的技术。移动式风能发电站可以建立在高速行驶的列车上，利用列车行驶所产生的空气阻力通过平衡风能发电机变为空气动力的风能发电技术，为列车中的空调和照明系统提供电能。以达到减少列车对燃油消耗和供电网对列车的供电负荷。是一种全新的风能利用方式和技术。
技术介绍
1、风能发电已不是什么新技术，一般的风能发电站主要由。塔架、发电机机舱、叶轮和逆变控制系统组成。风能发电机终年固定在风电场里不可移动，而发电厂所产生的电能又不能直接利用，还必须通过输变电网为用户提供电能。当今在全世界面临能源危机和环境污染两大难题的时期，利用清洁的可再生风能资源替代不可再生的矿物质能源为人类提供电能，已是人类共同体可持续发展的重要措施。但是风能发电受到自然天气的影响不能全天候的满负荷发电，也是一个客观的问题。2014年我国风能发电厂平均利用风能发电只有1905个小时。设想；如果在行驶的列车上建立移动式风能发电站，减少了输变电网的建设，既可以做到直接利用又可以在列车不间断的高速行驶中做到满负荷发电即发即用。虽然，不能代替空调发电车的功能，但是起码可以做的辅助发电的作用。2、发电机主要由发电机定子与发电机转子组成，发电机定子与底座相连接，发电机转子通过发电机定子两侧端盖的轴承组嵌入定子中间，转子和定子之间除了轴承组之外没有直接的摩擦接触，但是发电机定子和转子之间的那种看不见摸不着的电磁力，会通过定子与转子之间的气隙牢牢的吸住转子线圈中的铁芯，使之形成一种强有力的电磁阻力。根据牛顿第三定律作用力和反作用力原则，作用在发电机叶轮上的风力要想扭动转子旋转切割定子磁场中的磁力线，定子磁场也会产生一个反作用力，彼此之间形成方向相反、力量相等的相互作用力。这种现象体现在运载车辆上便形成并增加了一种空气阻力。由于安装在风能发电厂里的发电机它的塔基底座与大地连接，它的磁场阻力被大地吸收了所以不会被人们所重视，发电机没有磁场阻力这个概念。如果把发电机安装在行驶的列车上，这种阻力会通过定子与发电机的底座产生反作用力转移到列车的车身上。最终转移到车轮上。使列车在原有驱动列车向前行驶的动力上又增了这部分阻力的消耗，这种磁场阻力就会对空气产生反作用力，通常把它认为是空气阻力。所以在汽车或火车上始终都没有风能发电机的用武之地。如果找到了克服定子磁场的反作用力的方法也就找到了汽车或火车风能发电的钥匙。也就可以实现移动式风能发电的技术。3、空气阻力是空气与行驶车辆摩擦后形成的结果。不管你愿意不愿意接受，任何车辆只要向前行驶，车辆与空气摩擦便形成的空气阻力便开始产生。而且空气阻力也是永远不可避免和永远瞬间产生的现象。这个瞬间恰好给车辆风能发电创造了一个风能发电的微环境。其一、车辆在向前行驶中风向绝对稳定。其二、车辆在匀速行驶下风速相对稳定。这种风能你不去利用它就会即刻消逝，你即使不用也不会减轻空气阻力对车辆驱动力消耗。总之只要车辆向前行驶空气阻力就相伴而生，而不是为了发电机的发电去有意增加消耗去制造风能。也可以说在车辆行驶过程中所产生的空气阻力同时，也具备了风力发电的潜在能量，因此车辆的空气阻力也正是我们所需要的风力发电的必要条件，也是最好的清洁能源利用方式。
技术实现思路
本专利技术的设计思路是：在高速行驶的列车上建立移动式风能发电站，为列车的空调照明提供部分电能。为列车空调和照明提供电力的方式可以分为独立柴油机组供电式，发电车集中供电式，以及DC600V机头直接供电式这三种。不论哪一种方式都是消耗一次性能源所获得的。能不能在行驶的列车上利用风能发电，减少对一次性能源的消耗或降低供电电网的负荷。因此，要想实现移动式风能发电技术的应用就必须解决三个主要问题。1、消除空气对发电机的阻力影响。发电机安装在列车上基本体现两个阻力因素，一个是发电机形体投影面积的空气阻力，一个是发电机的磁场阻力。而磁场阻力远远大于发电机形体的空气阻力，只要解决了发电机磁场阻力不被列车车身吸收，列车风能发电的技术完全能够得以实现。依据对普通发电机在列车上的阻力分析，只有改变了发电机本身的结构设计，就能解决磁场阻力对列车的能源消耗。如果把发电机的定子也悬空起来利用平衡力的理论，通过人为的技术手段制造一个力矩平衡的工作点，就可以有效的克服了定子磁场的反作用力。最终达到抑制发电机定子的磁场阻力不会对列车车身进行转移。这就必须在行驶的列车中发电机的任何时间点和空间点要达到如图1所示的平衡状态。发电机只要达到了平衡力矩的技术状态，移动式风能发电站的设想就可以成立。根据经典力学《大小，方向，作用点》三要素的理论，本专利技术构思了运载车辆在行驶中空气阻力对发电机作用力和反作用力的条件，人为的通过技术手段把空气阻力一分为二变成了发电机的一对平衡力，让其分别作用在发电机的定子和转子上，在发电机轴上形成扭矩力的平衡点。此时发电机中心转轴的合力为零，因此它不会通过发电机支架把空气阻力传导到列车上，而作用在发电机定子和转子上的平衡扭矩力已完成了对磁力线的切割产生了电能。所以，平衡力中存在着巨大的能量积累，就看怎样去利用和释放这部分能量了。由于平衡力在目前的社会生产实践中没有用武之地，所以在生产实践中也没有以平衡力的原理去解决生产力的理论基础。目前，从互联网上也无法查找到相关平衡力是否成为生产力的报道。2、在解决了发电机磁场阻力对列车的空气阻力之后，风能发电机的发电效率就显得尤为重要它直接关系到移动风能发电站的技术是否得到应用。移动式风能发电机和普通发电机有两点不同。第一、平衡风能发电机在同一付支架上的一根主轴上可以让转子和定子同时作相对旋转，两个相互旋转的作用力和反作用力可以得到合力等于零的工作点，它完全可以消除电磁场所产生的空气阻力。第二、由于定子叶轮和转子叶轮作相对的旋转，作用在风能发电机轴上的风速也相对增加了一倍。尤如两辆以120公里时速相对行驶的汽车，在会车的瞬间两车产生240公里稍纵即逝的速度和。因此，移动式风能发电机的定子与转子在120公里同等速度风力的作用下相对旋转，作用在发电机旋转轴上的速度始终保持着相对于2倍的车速关系，相对加快了切割磁力线速度提高了发电机的发电功率。根据风能计算公式W＝1/2PAV3分析，风能发电机的发电功率是取决发电机的叶轮受力面积及吸收风能的速度来决定的。最直观最简单的理解也应该是；作用在移动式发电机定子的风能功率是120公里风速，作用在发电机转子上的风能功率也是120公里风速。则移动式风能发电机的发电功率W＝定子发电功率(W＝1/2PAV3)+转子发电功率(W＝1/2PAV3)。而移动发电机所消耗的空气阻力功率则是以实际车速120公里来计算的。理论上基本可以得出收获2付出1的能效产出比。3、虽然移动式风能发电机可以做到发电功率的产出大于发电机空气阻力的消耗，但是空气对发电机干扰阻力的影响也制约着该项技术的实施应用。因此，只有最大限度的消除空气对发电机干扰阻力的影响才能更有效的发挥风能发电的作用。本专利技术通过多次的实验对比最终设计了发电机隐藏安装法，它可以最大限度的降低发电机整体投影面积对空气阻力的影响，提高发电机的发电功率与发电机的阻力消耗功率的产出比。实现移动式发电的目的，同时也保障了运载车辆安本文档来自技高网...

【技术保护点】
移动式风能发电站有别于一般的风能发电站，需要一种特制的风能发电机，该发电机可以利用相互旋转的方法，使发电机转子线圈与发电机定子磁场在切割磁力线时形成一种平衡的扭矩力，其特征采用定子单侧端盖悬架技术解决了定子的旋转问题。

【技术特征摘要】
1.移动式风能发电站有别于一般的风能发电站，需要一种特制的风能发电机，该发电机可以利用相互旋转的方法，使发电机转子线圈与发电机定子磁场在切割磁力线时形成一种平衡的扭矩力，其特征采用定子单侧端盖悬架技术解决了定子的旋转问题。2.在同...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆继荣，
申请(专利权)人：陆继荣，
类型：发明
国别省市：北京;11