[發明專利]轉動慣量小的立軸微風發電機組

在審

• 申請號: 201610089954.3
• 申請日: 2016-02-18
• 公開（公告）號: CN107091201A
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 鄧隱北;胡平江;梅更德;王雷;陳偉;徐振方
• 申請（專利權）人: 河南匯德電氣有限公司
• 主分類號: F03D9/25
• 分類號: F03D9/25;F03D3/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于風力發電技術領域，具體涉及一種轉動慣量小的立軸微風發電機組。

背景技術

風力發電是國家提倡利用的新能源之一，是一種取之不盡的可再生清潔能源。目前國內、國外都在積極開發利用風能的風力發電機組，通常采用的型式有水平軸和垂直軸(立軸)兩種，但無論哪種型式，均存在低風速下輸出電壓低和容量小的缺點。通過對多個廠家、多種風機的實際檢測顯示，在50～100rpm轉速下輸出電壓僅6V左右，如果給2組串聯(U_N＝24V)的蓄電池充電，那是遠遠不夠的。另一方面，風力小、風速低(特別在城市地區)，風電機組難于起動，切入風速偏高(Vin＝2.5m/s以上)，這都是多年來我們致力于迫切需要解決的課題。因此，我們最近研制的風機采用了立軸結構，取消了電刷、滑環等磨損部件，而且不需要風向偏航控制。此外，本發明專利采用了無鐵心盤式電機的結構型式，與此前我們已授權的實用新型(專利號：ZL201320549201.8)顯著不同的是：前者是將前、后端蓋與轉子固定一體形成旋轉體，由風葉的驅動切割磁力線發電；本發明則是將兩定子分別固定在前、后端蓋內，通過兩個軸承形成固定結構，由風葉驅動的僅是固定在轉軸上的薄片轉子，這樣運轉中的轉動慣量大幅度降低，容易起動又利于微風發電。

發明內容

本發明主要包括兩大部分：一為風力發電機部分；一為風輪機部分。風力發電機采用了無鐵芯的雙定子和永磁勵磁的單轉子組合一起的盤式電機結構。而且，這一結構中將轉子置于兩定子之間，可充分發揮轉子磁鋼的雙向勵磁作 用。定子繞組設置16個線圈，兩個定子串聯則形成了32個線圈，大幅提高發電機的電壓幅值。有利于微風發電并滿足給蓄電池充電電壓的要求，如果風力充沛，風速提高時還可通過控制器中的自動風速切換功能，由兩定子的串聯自動切換到并聯，電壓減半，但電流加倍。起到了風源大時發大功率、風源小時發小功率的作用。

除此之外，本發明不同于其他的單轉子、雙定子結構之處在于：我們將原來定子固定在端蓋內，通過軸承使定子固定不動，而由風輪驅動前、后端蓋和轉子組成一體的旋轉體，這次我們將薄片磁鋼轉子分離出來，不再由風輪驅動前、后端蓋，前、后端蓋與雙定子先后固定在軸上，通過兩個定子軸承，保持風輪僅驅動一個薄片轉子，這樣旋轉體的轉動慣量就大幅度減小，非常有利于微風(甚至是微微風)發電。這就是本發明專利的關鍵技術。

附圖說明

圖1：立軸微風發電機組的總裝圖，圖中，1-風輪上蓋板；2-風輪葉片；3-風輪軸；4-風輪下蓋板；5-發電機上端蓋；6-發電機下端蓋；7-機組立柱；8-底座。

圖2：風力發電機的結構裝配圖，圖中，5-發電機上端蓋；6-發電機下端蓋；9-發電機上部定子；10-發電機轉軸；11-發電機上軸承；12-發電機轉子鐵芯裝配；13-發電機下部定子；14-發電機下軸承。

圖3：風力發電機轉子鐵芯裝配圖，圖中，15-轉子磁鋼；16-轉子鐵芯。

具體實施方式

本發明專利首先采用了改進型的Savonius風葉，共計5個葉片均布于風輪周圍，通過風輪的上蓋板(1)和下蓋板(4)，將葉片固定于風輪軸(3)上，風輪軸(3)與發電機轉軸(10)直接連接，風輪旋轉時僅驅動轉動慣量小的轉 子鐵芯裝配(12)，達到微風發電的目的。發電機的上、下兩個定子，分別固定在發電機上端蓋(5)和下端蓋(6)，再通過發電機的上、下軸承，保持風力驅動時風輪軸(3)和發電機軸(10)的靈活自如旋轉。加工和安裝時，應特別注意轉子鐵芯裝配(12)和發電機上部定子(9)與下部定子(13)之間的氣隙(δ＝0.5mm)均勻，不能出現運轉中的“掃膛”現象，且又不能使氣隙過大，影響發電機的輸出功率。