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，它由转子（１）、定子（２）和轴承（３）组成，其特征在于：转子（１）由／主轴（４）、整流器（５）、小电枢（８）、电磁体（９）、端板（１０）组成，定子（２）由永磁体组件、结构支撑件（１１）、大电枢（１２）、壳体（１３）、端板（１４）和行程驱动器（７）组成，所述永磁体组件至少由一个磁体（６）组成，磁体（６）上设有至少一个驱动器（７），磁体（６）通过驱动器（７）与定子（２）连接，所述磁体（６）通过驱动器（７）的驱动产生相对于主轴（４）的移动，磁体（６）与小电枢（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。另外，可以用相对小永磁体励磁，产生相对大的发电功率，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，所以风机的功率输出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。为此，我们已专利技术了一种风力发电机，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。在实现直驱多极的大直径电枢发电机时，还要求进一步减小永磁体的磁阻力和用量。
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，提高风力发电效率和降低恒频控制的成本，还能用相对小的永磁体实现直驱多极的大直径电枢发电机，降低发电机的驱动力矩。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，它主要由转子1、定子2和轴承3组成，所述转子1主要由主轴4、整流器5、小电枢8、电磁体9和端板10组成，所述定子2主要由永磁体组件、结构支撑件11、大电枢12、壳体13、端板14和行程驱动器7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与定子2连接，所述的小电枢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1的主轴4与轴承3的内圆连接、所述轴承3的外圆与所述定子2的端板14连接，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4的移动、磁体6与小电枢8之间可以发生相对位移。所述驱动器7与定子2连接的方式有两种一种是驱动器7与端板14连接，另一种是驱动器7与壳体13连接。所述磁体6通过驱动器7产生相对于主轴4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4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4的经向移动。所述定子2中的磁体6的位置，可置于转子1中的小电枢8外面、也可置于小电枢8里面，前者的磁体6由永磁体15w和轭铁16w组成、小电枢8由铁心17n和电枢绕组18组成，后者的磁体6由永磁体15n和轭铁16n组成、小电枢8由铁心17w和电枢绕组18组成。所述转子1中的小电枢(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，小电枢8与电磁体9之间的相对位置可以设置在同层、也可以设置在不同层。在所述整流器5与小电枢8之间串接导向开关23、在主轴4上设置导电滑环24，其特点是，当开关23接通整流器5时，本发电机通过定子2的大电枢12发电；当开关23接通滑环24时，本发电机通过转子1的小电枢8发电、并通过滑环24输出。导向开关23也可以串接在所述电磁体9与整流器5之间，当开关23接通滑环24时输出直流电。由于导向开关23设置在转子1上，可以通过设在定子2上的无线遥控器控制开关23的导向。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。本技术的有益效果是，可以根据额定功率和风机驱动机构确定磁体6和大电枢12的直径而无其它约束和限制、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，通过控制驱动器7可以改变发电机的磁阻力、发电功率和发电频率，匹配风机功率与发电机功率和控制发电频率，从而达到提高风力发电效率和降低恒频控制成本的目的。附图说明图1是本技术的主要组件示意图。图2是本技术的一种转子的结构示意图。图3是图2的A-A截面图。图4是本技术的一种定子的结构示意图。图5是图4的B-B截面图。图6是本技术的一种电磁体的垂直轴向截面的结构示意图。图7是本技术的一种大电枢的垂直轴向截面的结构示意图。图8是本技术的一种永磁体组件的垂直轴向截面的结构示意图。图9是本技术的另一种永磁体组件的垂直轴向截面的结构示意图。图10是本技术的一种小电枢的垂直轴向截面的结构示意图。图11是本技术的另一种小电枢的垂直轴向截面的结构示意图。图12是本技术实施例一的结构示意图。图13是图12的C-C截面图。图14是本技术实施例二的结构示意图。图15是本技术实施例三的结构示意图。图16是本技术实施例四的结构示意图。图17是图16的D-D截面图。图18是本技术的一种径向行程驱动器结构示意图。图19是本技术的一种轴向行程驱动器结构示意图。图20是本技术的另一种轴向行程驱动器的结构示意图。图21是图20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1至图11是本技术的主要组件及其结构示意图。图1示出本技术的发电机由转子1、定子2和轴承3组成，图2和图3示出一种由主轴4、整流器5、小电枢8、电磁体9、端板10a、端板10b和端板10c组成的转子1的结构示意图，图4和图5示出一种由磁体6、驱动器7、结构支撑件11、大电枢12、端板14a、端板14b、壳体13a和壳体13b组成的定子2的结构示意图，图6是一种由轭铁19和励磁绕组20组成的电磁体9的结构示意图，图7是一种由铁心21和电枢绕组22组成的大电枢12的结构示意图，图8和图9是两种磁体6的结构示意图，图10和图11是两种小电枢8的结构示意图。图12至图17是本技术的四个实施例的结构示意图。图12至图13、图16和图17所示的两个实施例中的转子1由主轴4、整流器5、小电枢8、电磁体9、端板10a、端板10b和端板10c组成、其中图16和图17的转子1上还设有导向开关23和导电滑环24，图14所示实施例二的转子1由主轴4、整流器5、小电枢8、电磁体9和两个端板10组成，图15所示的实施例三的转子1由主轴4、整流器5、小电枢8、电磁体9、端板10a、端板10b和两个端板10c组成；图12和图13所示实施例一的定子2由四个圆弧状磁体6、八个径向驱动器7、结构支撑件11、大电枢12、端板14a、端板14b、壳体13a和壳体13b组成，八个径向驱动器7均与壳体13b连接，每个磁体6连接两个径向驱动器7，四个磁体6在各自连接的驱动器7协同控制下、沿主轴4的径向在图中所示的实线位置(6)与虚线位置(6′)之间的任何位置上移动或停止，图14所示实施例二的定子2由一个圆环状磁体6、两个轴向驱动器7、结构支撑件11、大电枢12、端板14a、端板14b、壳体13a和壳体13b组成，两个轴向驱动器7连接在端板14b上，磁体6连接两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电机，它由转子（１）、定子（２）和轴承（３）组成，其特征在于：转子（１）由主轴（４）、整流器（５）、小电枢（８）、电磁体（９）、端板（１０）组成，定子（２）由永磁体组件、结构支撑件（１１）、大电枢（１２）、壳体（１３）、端板（１４）和行程驱动器（７）组成，所述永磁体组件至少由一个磁体（６）组成，磁体（６）上设有至少一个驱动器（７），磁体（６）通过驱动器（７）与定子（２）连接，所述磁体（６）通过驱动器（７）的驱动产生相对于主轴（４）的移动，磁体（６）与小电枢（８）之间可以发生相对位移，所述电磁体（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（１）的主轴（４）与轴承（３）的内圆连接、所述轴承（３）的外圆与所述定子（２）的端板（１４）连接。

【技术特征摘要】

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