具有轮缘发电机和海尔贝克阵列的外罩式风力涡轮机制造技术

一种风力涡轮机包括涡轮机外壳和可选的喷射器外壳。风力涡轮机包围永磁环式发电机。相绕组的静环位于涡轮机外壳中，并且风气流导致其上具有永磁体的转子转动，在静环中形成电流。永磁体被设置成形成在转子外部具有磁场的海尔贝克筒。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于外罩式风力涡轮机的轮缘发电机。特别地，基于转子/定子组件的环式发电机变型用作永磁发电机。环式发电机中所包含的磁体以海尔贝克(Halbach)阵列布置，以便增强外罩式风力涡轮机的发电。还公开了制造和使用这些系统的方法。
技术介绍
用于发电的传统风力涡轮机通常具有类似于螺旋桨地设置的2至5个开放式叶片，叶片安装到水平轴，水平轴附接到驱动发电机的齿轮箱。这些涡轮机通常已知为水平轴线风力涡轮机，或HAWT。虽然HAWT已经获得广泛应用，但其效率不是最佳的。特别地，HAWT 在获取经过其的风的势能方面的效率将不超过贝茨(Betz)极限的59.3%。这些涡轮机通常需要高度在60至90米范围内的支承塔。叶片一般以大约10至22rpm的转速转动。齿轮箱通常用于逐步提高速度以驱动发电机，当然一些设计也可以直接驱动环形发电机。一些涡轮机以恒定速度运行。但是，通过使用变速涡轮机和固态功率转换器来使涡轮机与发电机交接能够收集更多能量。希望的是从风力涡轮机收集额外能量。
技术实现思路
本专利技术涉及包括环式发电机的外罩式风力涡轮机。环式发电机中的永磁体以海尔贝克阵列布置，以使风力涡轮机的发电能力最大化。实施方式中公开的是风力涡轮机，其包括涡轮机外壳和叶轮。涡轮机外壳包围或环绕叶轮。涡轮机外壳还包括具有至少一个相绕组的静环。叶轮包括转子。转子具有中心环、外环、在中心环和外环之间延伸的多个转子叶片、以及外环上的多个永磁体。涡轮机外壳的静环和转子的外环彼此对准。多个永磁体设置在外环上，以形成在转子外部产生磁场的海尔贝克筒(Halbach cylinder)。涡轮机外壳还可包括形成在后缘上的一圈混合凸起。涡轮机外壳的后缘可以具有圆雉堞形状。永磁体可以包括稀土元素。在特定实施方式中，永磁体是NdJe14B磁体。多个永磁体可以更特别地沿着外环的后端定位。在实施方式中，静环具有串联连接的3个相绕组。风力涡轮机还可以包括喷射器外壳，喷射器外壳的入口端环绕涡轮机外壳的出口端。风力涡轮机还可以包括限定风力涡轮机的入口端的定子，定子包括多个定子叶片。其它实施方式中公开的是一种风力涡轮机，其包括涡轮机外壳、叶轮和喷射器外壳。涡轮机外壳包围或环绕叶轮。涡轮机外壳还包括具有至少一个相绕组的静环。叶轮包括转子。转子具有中心环、外环、在中心环和外环之间延伸的多个转子叶片、以及外环上的多个永磁体。涡轮机外壳的静环和转子的外环彼此对准。多个永磁体设置在外环上，以形成在转子外部产生磁场的海尔贝克筒。喷射器外壳的入口端环绕涡轮机外壳的出口端。在特定实施方式中，涡轮机外壳还包括形成在后缘上的一圈混合凸起，喷射器外壳具有翼型(即，喷射器外壳不具有混合凸起)。还公开的是一种风力涡轮机，其包括包围叶轮的涡轮机外壳；其中涡轮机外壳包围静环，静环具有至少一个相绕组且具有形成在后缘上的一圈混合凸起；其中叶轮包括定子和转子，定子在转子的上游，转子具有中心环、外环、在中心环和外环之间延伸的多个转子叶片、以及外环上的多个永磁体；其中静环和外环彼此对准；并且其中多个永磁体设置在外环上，以形成在转子外部产生磁场的海尔贝克筒；以及具有翼型的喷射器外壳，喷射器外壳的入口端环绕涡轮机外壳的出口端。下面将进一步描述本专利技术的这些和其它非限制性特征或特点。 附图说明以下是附图的简要描述，其是以图示这里提及的本专利技术的目的而非限制本专利技术的目的给出的。图1是本专利技术的MEWT的第一示例性实施方式或变型的分解图。图2是图1的附接到支承塔的前视立体图。图3是MEWT的第二示例性实施方式的前视立体图，其中示出有外罩式三叶片叶轮。图4是图3的MEWT的后视图。图5是根据本专利技术的MEWT的另一示例性实施方式的前视立体图。图6是经过涡轮机轴线截取的图5的MEWT的侧向截面图。图7是图6的缩小视图。图7A和图7B是图7的MEWT的混合凸起的放大视图。图8是MEWT的另一示例性实施方式的剖视图，其中示出了环式发电机的静环部分。图9是MEWT的另一示例性实施方式的剖视图，其中示出了环式发电机的转子部分。图10是具有3个相绕组的环式发电机的静环部分的特写视图。图11是示例性静环的前视图。图12是示例性静环的侧视图。图13是示例性转子的前视图。图14是示例性转子的侧视图。图15是示出了环式发电机的转子和静环相对于彼此的特写视图。具体实施例方式通过参照附图能够更加完整地理解这里公开的部件、过程和设备。这些附图仅仅是基于方便且容易展示本专利技术的示意性表示，因此，附图不意于指明其装置或部件的相对大小和尺寸和/或限定或限制示例性实施方式的范围。虽然为了清楚的目的在下面的描述中使用了特定术语，这些术语仅用于指示附图中选择示出的实施方式的具体结构，并且不意于限定或限制本专利技术的范围。在下面的附图和描述中，可以理解相同的附图标记指示具有相同功能的部件。与量有关地使用的修饰语“大约”把所述值包括在内，并且具有上下文指示的意思 (例如，其至少包括与特定量的测量相关的误差度)。当在上下文中用于范围时，修饰语“大约”也应当被认为公开了由两个端点的绝对值限定的范围。例如，范围“从大约2至大约4” 也公开了范围“从2至4”。混合器-喷射器功率系统(MEPS)提供了一种从风流产生功率的独特且改进的方式。MEPS包括 主外壳，其包含从主流提取功率的类似于螺旋桨的涡轮机或叶片叶轮；和 单级或多级混合器-喷射器，用以利用每个这种混合器/喷射器级摄取流量，这种混合器/喷射器级包括用于引起副流且提供喷射器级的流动混合长度的混合管道。混合管道或外壳的入口轮廓被设计成使流动损失最小化，同时提供良好喷射器性能所需的压力。得到的混合器/喷射器通过以下各项增强了功率系统的操作特征(a)增加经过系统的流量，(b)减小涡轮机叶片上的出口压力或背压，以及(c)降低从系统传播的噪音。MEPS可以包括 使管道轮廓成弧形，以增强流入和流经系统的量； 针对主管道中的消音导流叶片在主管道和混合管道中进行隔音处理，用于控制流动漩涡和/或混合器凸起调整以消除流动漩涡影响； 基于新的理论功率极限进行涡轮机状叶片空气动力设计，以开发可以具有多个和/或反向旋转叶片排的短的、在结构上坚固的构造族； 在混合管道上有出口扩散器或喷嘴，以进一步改进总系统的性能； 具有非圆形截面的入口和出口区域，以适应安装限制； 在其较低外表面上有旋转接头，用于安装在竖向支架/塔架上，允许将系统转向风； 竖向空气动力稳定器叶片，安装在管道外部上，利用补翼或叶片将系统保持指向风；或 多级喷射器系统的单级上有混合器凸起。具体参照附图，图中示出了申请人的具有混合器和喷射器的轴流风力涡轮机 ("MEffT")的替代实施方式。参照图1和图2，MEffT 100是轴流涡轮机，具有a)具有空气动力学轮廓的涡轮机外壳102 ；b)位于涡轮机外壳102中并且附接到涡轮机外壳102的具有空气动力学轮廓的中心体103 ；c)环绕中心体103的涡轮机级104，其包括具有定子叶片108a的定子环106和具有转子叶片11 的转子110。转子110位于下游并且与定子叶片“成直线”，即，叶轮叶片的前缘与定子叶片的后缘基本上对准，其中i)定子叶片108a安装在中心体103上；ii)转子叶片11 通过安装在中心体103上的内环或箍和外环或箍附接和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·M·小普雷兹，M·J·韦尔，T·J·肯尼迪三世，
申请(专利权)人：弗洛设计风力涡轮机公司，
类型：发明
国别省市：