一种永磁变阻风力发电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种风力永磁变阻发电机，它由永磁体组件、轴承（４）、主轴（５）、驱动器（７）、电枢（８）、端板（１０）和壳体（１３）组成，所述永磁体组件至少由一个磁体（６）组成，磁体（６）由永磁体（１５）和轭铁（１６）组成，轴承（４）的内圆与主轴（５）连接、轴承（４）的外圆与端板（１０）的内端连接、端板（１０）的外端与壳体（１３）连接、电枢（８）固连在两个端板（１０）之间；其特征在于：磁体（６）上设有至少一个驱动器（７），磁体（６）通过驱动器（７）与主轴（５）连接，驱动器（７）驱动磁体（６）产生相对于主轴（５）的移动，磁体（６）与电枢（８）之间可以发生相对位移。可以调制频率和匹配风与电的功率，从而提高风力发电效率，特别是低速风力发电效率和降低恒频控制的成本。还可实现直驱多极发电机的大直径电枢要求而永磁体用量少。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种发电机，特别是一种风力发电机。技术背景由于风能功率随风速的立方变化，所以风机的输出功率随风速变化的范围很大。风能的这一特性，使风力发电机在切入风速和切出风速的发电功率相差数千倍、频率变化达近百倍。目前的风力发电机都运行在设计的额定功率以下，风力发电机的额定功率通常对应额定风速；当风速大于额定风速时，风机的控制系统使风翼的状态变化以便“溢出”部分风能，使得风力发电机运行在额定功率下，以避免烧坏发电机。这时“溢出”的风能未被利用。可见将额定风速设计为切出风速，风能利用程度最大。但是大的额定风速对应大的发电机额定功率，使发电机启动阻力矩增大、切入风速提高，并且当风速低于额定风速时的风力发电效率降低。另一方面，风机通过增速齿轮提高发电机的转速是现在制造风力发电机组通常采用的方式，它的缺点是增大了发电机的驱动力矩，降低了风能利用效率。
技术实现思路
本技术的目的是设计一种永磁变阻风力发电机，它既能改变发电机的磁阻力以匹配风能的变化和调制发电频率，从而提高风力发电效率和降低恒频控制的成本，还能降低发电机的启动力矩。本技术的目的可以通过采用以下设计方案来实现一种发电机，它主要由永磁体组件、轴承4、主轴5、行程驱动器7、电枢8、端板10和壳体13组成，所述永磁体组件至少由一个磁体6组成、所述磁体6由永磁体15和轭铁16组成；所述磁体6上设有至少一个驱动器7，磁体6通过驱动器7与主轴5连接，轴承4的内圆与主轴5连接、轴承4的外圆与端板10的内端连接、端板10的外端与壳体13连接、电枢8固连在两个端板10之间；其主要特点是通过驱动器7的驱动，使磁体6产生相对于主轴5的移动、磁体6与电枢8之间可以发生相对位移，因此调制驱动器7的行程，可以改变磁体6与电枢8之间的磁耦合程度，也就是说可以改变发电机的磁阻力。它的有益效果是可以根据风速的大小，通过驱动器7调制发电机的磁阻力，控制频率和匹配风与电的功率，从而达到提高风力发电效率和降低恒频控制成本的目的。所述磁体6通过驱动器7产生相对于主轴5的移动方式有两种一种是所述磁体6通过轴向的驱动器7沿所述主轴5的轴向移动，另一种是所述磁体6通过径向的驱动器7沿所述主轴5的经向移动。所述永磁体组件可以由1至320个磁体6组成。所述磁体6的形状可以是圆弧状的、也可以是圆环状的。基于上述改变发电机磁阻力的原理，本技术的目的还可以通过采用以下设计方案来实现较大功率的变阻发电机一种发电机，它主要由永磁定子1、转子2、电枢定子3、轴承4和壳体13组成，所述永磁定子1主要由主轴5、磁体6和行程驱动器7组成，所述转子2主要由电枢8、电磁体9、整流器11、端板10和结构支撑件25组成，所述磁体6上设有至少一个驱动器7，磁体6通过驱动器7与主轴5连接，所述电枢定子3主要由大电枢12、端板14和结构支撑件26组成，所述电枢8由铁心17和电枢绕组18组成、电磁体9由轭铁19和励磁绕组20组成、大电枢12由铁心21和电枢绕组22组成，所述转子2的端板10与所述轴承4的外圆连接、轴承4的内圆与所述主轴5连接，所述电枢定子3的端板14与所述主轴5固连，其主要特点是，通过驱动器7驱动的所述磁体6产生相对于主轴5的移动、磁体6与电枢8之间可以发生相对位移。除了具有上述的有益效果外，这种发电机还具有可以根据额定功率和风机的驱动机构确定磁体6和电枢12的直径而无其它约束或限制、可用相对小的永磁体励磁产生相对大发电功率、可实现直驱式永磁多极发电机的大直径电枢要求而永磁体用量少的效果。所述电枢定子3中的大电枢12的位置，可置于电磁体9的外面、也可置于电磁体9的里面，前者的大电枢12由铁心21n和电枢绕组22组成、电磁体9由轭铁19w和励磁绕组20组成，后者的大电枢12由铁心21w和电枢绕组22组成、电磁体9由轭铁19n和励磁绕组20组成。所述转子2中的电枢8可以与电磁体9同轴地置于电磁体9的内环里面、也可以与电磁体9同轴地置于电磁体9的端部外面。换句话说，电枢8与电磁体9之间的相对位置设置，可设置在同层、也可设置在不同层。在所述整流器11与电枢8之间串接导向开关33、在主轴5上设置导电滑环34，其特点是，当开关33接通整流器11时，本发电机通过电枢定子3的大电枢12发电；当开关33接通滑环34时，本发电机通过转子2的电枢8发电、并通过滑环34输出。导向开关33也可以串接在所述电磁体9与整流器11之间，当开关33接通滑环34时输出的是直流电。由于导向开关33设置在转子2上，可以通过设在定子上的无线遥控器控制开关33的导向。当所述导向开关33接通滑环34时，本技术的大功率的变阻发电机就成为本技术的永磁变阻发电机。它的有益效果是当风速小得不足以使大电枢12发电时，将导向开关33切换到导电滑环34上，这时的电磁感应仅存在于永磁定子1与电枢8之间、磁阻力有大的降低，这时由于相当大的风轮带动相对小功率的发电机，因此本技术的大功率的变阻发电机在小风甚至微分下仍能发电。附图说明图1是本技术的主要组件示意图。图2是本技术的一种永磁定子的结构示意图。图3是图2的俯视图。图4是本技术实施例八的结构示意图。图5是本技术实施例一的结构示意图。图6是本技术的一种转子的结构示意图。图7是图6的A-A截面图。图8是本技术一种电枢定子的结构示意图。图9是图8的B-B截面图。图10是本技术的一种永磁体组件的结构示意图。图11是图10的俯视图。图12是本技术的一种电磁体的垂直轴向截面的结构示意图。图13是本技术的另一种电磁体的垂直轴向截面的结构示意图。图14是本技术的一种大电枢的垂直轴向截面的结构示意图。图15是本技术的另一种大电枢的垂直轴向截面的结构示意图。图16是本技术的一种电枢的垂直轴向截面的结构示意图。图17是本技术实施例二的结构示意图。图18是本技术实施例三的结构示意图。图19是图18的C-C截面图。图20是本技术实施例四的结构示意图。图21是本技术实施例五的结构示意图。图22是本技术实施例六的结构示意图。图23是本技术实施例七的结构示意图。图24是本技术实施例九的结构示意图。图25是图24的D-D截面图。图26是本技术的一种径向行程驱动器的结构示意图。图27是本技术的一种轴向行程驱动器的结构示意图。图28是图27的俯视图。图29是是本技术的另一种轴向行程驱动器的结构示意图。图30是图29的俯视图。具体实施方案以下结合附图和实施例对本技术作进一步描述；图5所示实施例一的结构示意图反映本技术的核心特征，它由轴承4、主轴5、一个由图10和图11所示的由永磁体15和轭铁16组成的圆环状磁体6、一个由图27和图28所示的轴向行程驱动器7、一个由图16所示的由铁心17和电枢绕组18组成的电枢8、两个端板10和壳体13组成，所述磁体6在所述驱动器7的驱动控制下，可以沿主轴5的轴向在图5中所示的实线位置(6和7)与虚线位置(6′和7′)之间的任何位置上移动或停止。图1至图3、图6至图16是本技术的主要组件及其结构示意图。图1示出本技术一种由永磁定子1、转子2、电枢定子3、轴承4和壳体13组成的发电机，图2和图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电机，它由永磁体组件、轴承（４）、主轴（５）、驱动器（７）、电枢（８）、端板（１０）和壳体（１３）组成，所述永磁体组件至少由一个磁体（６）组成，磁体（６）由永磁体（１５）和轭铁（１６）组成，轴承（４）的内圆与主轴（５）连接、轴承（４）的外圆与端板（１０）的内端连接、端板（１０）的外端与壳体（１３）连接、电枢（８）固连在两个端板（１０）之间；其特征在于：磁体（６）上设有至少一个驱动器（７），磁体（６）通过驱动器（７）与主轴（５）连接，驱动器（７）驱动磁体（６）产生相对于主轴（５）的移动，磁体（６）与电枢（８）之间可以发生相对位移。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李锋，庞兵，张全德，程钰，
申请(专利权)人：李锋，
类型：实用新型
国别省市：62[中国|甘肃]