一种自动调压弱风垂直轴直驱风力发电机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种自动调压弱风垂直轴直驱风力发电机，包括上部风轮、下部风轮、支撑轴、磁钢转子、绕组转子、轴向弹性元件、低压绕组和高压绕组；上部风轮、下部风轮位于支撑轴同轴上下布置，上部风轮与磁钢转子同轴布置，下部风轮与绕组转子同轴布置，磁钢转子与绕组转子为盘式结构，其主磁通方向为径向，磁钢转子与绕组转子同轴内外安装，相互构成封闭磁路；低压绕组、高压绕组同轴上下依次布置于绕组转子外圆周处；上部风轮与磁钢转子互相固定同轴旋转，下部风轮与绕组转子互相固定同轴旋转，绕组转子还设有滑环，滑环电接触设置有电刷，本实用新型专利技术有效提升了垂直轴永磁直驱发电机的高低速极限工况下的性能指标。

An automatic pressure regulating and weak wind vertical axis direct drive wind power generator

The utility model relates to a direct-drive wind generator with automatic pressure regulation and weak wind vertical axis, which comprises an upper wind wheel, a lower wind wheel, a supporting shaft, a magnet rotor, a winding rotor, an axial elastic element, a low-voltage winding and a high-voltage winding; the upper wind wheel and the lower wind wheel are arranged on the upper and lower shaft coaxially, and the upper wind wheel and the magnet rotor are arranged on the upper shaft and on the lower shaft. Coaxial arrangement, lower wind wheel and winding rotor coaxial arrangement, magnet rotor and winding rotor disc structure, its main flux direction is radial, magnet rotor and winding rotor coaxial internal and external installation, each other constitute a closed magnetic circuit; low-voltage winding, high-voltage winding coaxial up and down in turn in the outer circle of the winding rotor; The wheel and the magnet rotor are fixed and rotated in coaxial with each other, the lower wind wheel and the winding rotor are fixed and rotated in coaxial with each other, the winding rotor is also provided with a sliding ring, and the electric contact of the sliding ring is provided with a brush. The utility model effectively improves the performance index of the vertical axis permanent magnet direct drive generator under the high and low speed limit condition.

【技术实现步骤摘要】
一种自动调压弱风垂直轴直驱风力发电机
本技术涉及一种风力发电设备，特别涉及一种自动调压弱风垂直轴直驱风力发电机。
技术介绍
风力发电近些年发展势头迅猛，在众多新能源发电方案中，风电是性能最稳定、可靠性最高的方案；在中小功率的风机领域，垂直轴风机应用日益广泛，效率高于水平轴风力发电机、无噪音和转向机构、维护简单。已成为欧美市场中小型风力发电机的首选，由于成本远低于目前的风力发电机，必将逐步取代水平轴风力发电机，成为世界新能源的主力军。第一个优势就是良好的受风多向性，在风速不稳定、风向变化频繁的地方，垂直轴风力机有着更强的适应性。第二个优势是恒定的受力特性优势；由于垂直轴风力机惯性力与重力的方向始终不变，所受的是一恒定载荷，因而叶片疲劳寿命相对长；而水平轴风力机叶片收到重力和惯性力的双重作用(重力方向不变，惯性力方向随时变化)，一方面对于叶片的疲劳强度非常不利，另一方面也制约着水平轴风力机叶片尺寸的进一步增大；可见，垂直轴风力机有着向兆瓦级大型风力机进一步发展的潜力。然而就目前主流的永磁垂直轴风机而言，目前还存在两方面问题，一是低风速下发电出力还较低，二是高风速下输出电压又过高，对后级电源变换单元的效率可靠性带来影响。
技术实现思路
鉴于上述技术问题，本技术提供了一种自动调压弱风垂直轴直驱风力发电机，本技术自动调压弱风垂直轴直驱风力发电机解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种自动调压弱风垂直轴直驱风力发电机，其中，包括上部风轮、下部风轮、支撑轴、磁钢转子、绕组转子、轴向弹性元件、低压绕组和高压绕组；所述上部风轮、下部风轮位于支撑轴同轴上下布置，上部风轮与磁钢转子同轴布置，下部风轮与绕组转子同轴布置，所述磁钢转子与绕组转子为盘式结构，其主磁通方向为径向，所述磁钢转子与绕组转子同轴内外安装，相互构成封闭磁路；所述低压绕组、高压绕组同轴上下依次布置于绕组转子外圆周处，所述磁钢转子的轴向长度小于低压绕组、高压绕组的轴向长度之和，上部风轮与磁钢转子互相固定同轴旋转，下部风轮与绕组转子互相固定同轴旋转，绕组转子还设有滑环，滑环电接触设置有电刷；所述上部风轮、下部风轮的旋转方向相反，所述轴向弹性元件套于所述支撑轴上且设置于所述磁钢转子与绕组转子之间。上述的自动调压弱风垂直轴直驱风力发电机，其中，所述上部风轮、下部风轮结构一致，为阻力型或达理厄型风轮。上述的自动调压弱风垂直轴直驱风力发电机，其中，所述轴向弹性元件还设有同轴布置的阻尼元件。本技术简单巧妙，它改变了传统发电机定子-转子一一对应的结构，而是采用两个相似的风轮，两个风轮同轴反向旋转，发电机则变成两个风轮带动的两个盘式转子相反旋转，这样在同等风轮直径下，发电机的定转子相对转速提高了一倍，弱风条件下的发电能力可有效提高，本技术设有两组不同的转子绕组，一组匝数多电流小，用以弱风情况下提高输出电压，一组匝数少电流大，用于强风情况下增加输出电流，两组输出端可整流后同时输出，本技术在两个转子之间的轴部设有弹性元件，上部风轮设有升力倾角，这样当风速较大时，上部风轮会受到垂直向上的拉力，从而在一部分弹性元件的弹力作用下向上移动，这就使磁钢转子同步向上轴向移动，风力大时上移，风力小时下移，而本技术匝数少的高压绕组在上方，匝数多的低压绕组在下方，这样就使风力较大时磁钢大部分磁通与匝数少的高压绕组交链，使输出电流大、电压低，防止了现有技术直驱发电机风力大时输出电压过高的问题，也通过较小的线圈电阻进一步提高大风条件下的发电效率；当风机较小时，上部风轮受垂直拉力很小，风轮向下轴向移动，使磁钢大部分磁通与匝数多的低压绕组交链，从而在很小的风下，即使风轮转速较慢，由于低压绕组匝数多，也能产生不低的输出电压，从而大幅改善了发电机的弱风性能，有效提升了永磁直驱发电机的高低速极限工况下的性能指标。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本技术及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本技术的主旨。图1是自动调压弱风垂直轴直驱风力发电机的结构示意图。具体实施方式下面结合具体的实施例对本技术作进一步的说明，但是不作为本技术的限定。如图1所示，自动调压弱风垂直轴直驱风力发电机具体结构包括有：上部风轮1、下部风轮2、支撑轴3、磁钢转子10、绕组转子5、轴向弹性元件6，低压绕组11、高压绕组4，所述上部风轮1、下部风轮2位于支撑轴3同轴上下布置，上部风轮1与磁钢转子10同轴布置，下部风轮2与绕组转子5同轴布置，所述磁钢转子10与绕组转子5为盘式结构，其主磁通方向为径向，所述磁钢转子10与绕组转子5同轴内外安装，相互构成封闭磁路；所述低压绕组11、高压绕组4同轴上下依次布置于绕组转子5外圆周处，所述磁钢转子10的轴向长度小于低压绕组11、高压绕组4的轴向长度之和，上部风轮1与磁钢转子10互相固定同轴旋转，下部风轮2与绕组转子5互相固定同轴旋转，绕组转子5还设有滑环8，同与之接触的电刷9电接触；所述上部风轮1、下部风轮2的旋转方向相反，所述轴向弹性元件6套于所述支撑轴3上，其弹性形变方向为轴向，设置于所述磁钢转子10与绕组转子5之间；所述上部风轮1叶片具有产生升力的倾角。磁钢转子10与绕组转子5为盘式结构，磁钢与低压绕组11、高压绕组4均布置于盘式结构外圆周侧且彼此对应；上部风轮1、下部风轮2结构一致，为阻力型或达理厄型风轮；轴向弹性元件6还设有同轴布置的阻尼元件7。本技术方案简单巧妙，它改变了传统发电机定子-转子一一对应的结构，而是采用两个相似的风轮，两个风轮同轴反向旋转，发电机则变成两个风轮带动的两个盘式转子相反旋转，这样在同等风轮直径下，发电机的定转子相对转速提高了一倍，弱风条件下的发电能力可有效提高，本技术设有两组不同的转子绕组，一组匝数多电流小，用以弱风情况下提高输出电压，一组匝数少电流大，用于强风情况下增加输出电流，两组输出端可整流后同时输出，本技术在两个转子之间的轴部设有弹性元件，上部风轮设有升力倾角，这样当风速较大时，上部风轮会受到垂直向上的拉力，从而在一部分弹性元件的弹力作用下向上移动，这就使磁钢转子同步向上轴向移动，风力大时上移，风力小时下移，而本技术匝数少的高压绕组在上方，匝数多的低压绕组在下方，这样就使风力较大时磁钢大部分磁通与匝数少的高压绕组交链，使输出电流大、电压低，防止了现有技术直驱发电机风力大时输出电压过高的问题，也通过较小的线圈电阻进一步提高大风条件下的发电效率；当风机较小时，上部风轮受垂直拉力很小，风轮向下轴向移动，使磁钢大部分磁通与匝数多的低压绕组交链，从而在很小的风下，即使风轮转速较慢，由于低压绕组匝数多，也能产生不低的输出电压，从而大幅改善了发电机的弱风性能，有效提升了永磁直驱发电机的高低速极限工况下的性能指标。由于绕组转子长期旋转，就必须设置电刷滑环将绕组产生的电功率引出，但是完全不必考虑电刷的维护或寿命问题，因为直驱风电机的风轮转速非常低，电刷的圆周速度也很低，因此磨损十分缓慢，绝不会像双馈电机那样每年需要更换电刷，基本本可以做到与分级同寿命。以上对本技术的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动调压弱风垂直轴直驱风力发电机，其特征在于，包括上部风轮[1]、下部风轮[2]、支撑轴[3]、磁钢转子[10]、绕组转子[5]、轴向弹性元件[6]、低压绕组[11]和高压绕组[4]；所述上部风轮[1]、下部风轮[2]位于支撑轴[3]同轴上下布置，上部风轮[1]与磁钢转子[10]同轴布置，下部风轮[2]与绕组转子[5]同轴布置，所述磁钢转子[10]与绕组转子[5]为盘式结构，其主磁通方向为径向，所述磁钢转子[10]与绕组转子[5]同轴内外安装，相互构成封闭磁路；所述低压绕组[11]、高压绕组[4]同轴上下依次布置于绕组转子[5]外圆周处，所述磁钢转子[10]的轴向长度小于低压绕组[11]、高压绕组[4]的轴向长度之和，上部风轮[1]与磁钢转子[10]互相固定同轴旋转，下部风轮[2]与绕组转子[5]互相固定同轴旋转，绕组转子[5]还设有滑环[8]，滑环电接触设置有电刷[9]；所述上部风轮[1]、下部风轮[2]的旋转方向相反，所述轴向弹性元件[6]套于所述支撑轴[3]上且设置于所述磁钢转子[10]与绕组转子[5]之间。

【技术特征摘要】
1.一种自动调压弱风垂直轴直驱风力发电机，其特征在于，包括上部风轮[1]、下部风轮[2]、支撑轴[3]、磁钢转子[10]、绕组转子[5]、轴向弹性元件[6]、低压绕组[11]和高压绕组[4]；所述上部风轮[1]、下部风轮[2]位于支撑轴[3]同轴上下布置，上部风轮[1]与磁钢转子[10]同轴布置，下部风轮[2]与绕组转子[5]同轴布置，所述磁钢转子[10]与绕组转子[5]为盘式结构，其主磁通方向为径向，所述磁钢转子[10]与绕组转子[5]同轴内外安装，相互构成封闭磁路；所述低压绕组[11]、高压绕组[4]同轴上下依次布置于绕组转子[5]外圆周处，所述磁钢转子[10]的轴向长度小于低压绕组[1...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖鸿杰，丁晓，
申请(专利权)人：成都墨泽能源科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51