[發明專利]多模塊恒頻變量發電機

在審

• 申請號: 202010117441.5
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111219297A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 湯廷孝
• 申請（專利權）人: 寧波曉風風電技術有限公司
• 主分類號: F03D9/25
• 分類號: F03D9/25;F03D7/02;F03D7/04;F03D80/00;F03D80/60;H02K9/06
• 代理公司: 重慶強大凱創專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 文怡然

本發明涉及風力發電裝置領域，具體涉及一種在微風條件下也能正常發電的多模塊恒頻變量發電機，該發電機由多個可獨立運行的發電模塊組成的發電機，各發電模塊串接在同一主動力軸上的，通過采集主動力軸的轉速信息、或風力信息或發電機的功率信息來控制各發電模塊的運行。同時在電機內部增加了葉片，發電模塊的線圈盤設置成蜂窩狀布置的橫向孔洞和縱向孔洞，使得發電機運行過程中的散熱效果更好，從熱避免了電機內部高溫導致磁體退磁、發電效能降低的現象，保障了電機的穩定可靠性和發電效能。該電機極大的延長了風力發電機的壽命，并極大降低了模塊更換和維修次數，大大降低了運行成本。

技術領域

本發明涉及利用外部動能進行發電的發電裝置領域，具體涉及多模塊恒頻變量發電機，可以實現在微風至強風條件下均能有效發電。

背景技術

隨著工農業生產的發展和人民生活水平的提高，現在利用可再生能源尤其是風能進行發電的技術受到越來越多的關注。現在常用的風力發電機為定值發電機，通常是對其輸入額定工作力矩和額定工作轉速，發電機輸出額定工作電壓、額定頻率和額定功率，通常其只能在大風條件下才能正常發電，而在小風、微風條件下處于停機狀態，不能適應外部風力大小的變化，因此在利用可再生能源進行發電方面存在明顯的問題，為此，中國發明專利申請CN109450A公開了一種具有多個發電單元的發電機，該發電機具有多個可自動疊加的發電模塊，并可以根據外部動力大小實時調整發電機的額定功率以適配外部動力大小，但是，實踐中發現，該發電機在運行過程中很容易產生內部高溫，高溫導致永磁磁體的磁性在短時間內迅速降低，退磁現象非常嚴重，因而通常在發電機運行兩個小時后發電機的運行效能大大降低，電壓、電流直線下降；在更換為耐高溫的磁體后，雖然磁體盤的退磁現象得到一定解決，但高溫依然對線圈盤的損害較大，線圈容易老化，使用壽命大大減小。而常規的采用空調降溫的方式不僅消耗自身大量能量，而且成本高，維修頻繁。因此，如何調控電機內部溫度以使得模塊化風力發電機能夠正常運行，使之真正運用于風力發電，是本行業亟待解決的技術難題。

發明內容

針對上述現有技術問題，本發明提供一種內部可自動風冷的、降溫效果極佳的多模塊恒頻變量發電機，其包括電機外殼、主動力軸；依次串接在主動力軸上的多個發電模塊；每個所述發電模塊均包括兩個相對設置的磁體盤和位于所述兩個磁體盤之間的一個線圈盤；所述磁體盤分別與所述主動力軸固定連接并可隨主動力軸轉動構成發電機的轉子，所述線圈盤與電機外殼固定構成發電機的定子；還包括用于控制多個發電模塊加載或卸載的控制系統，其特征在于：所述線圈盤的中心鏤空形成空腔，主動力軸穿過所述空腔；所述主動力軸上固定有一個或間隔固定有多個排氣扇，所述排氣扇位于所述線圈盤的空腔內；所述線圈盤內設有多個軸向通風孔及多個徑向通風孔。

排氣扇固定在主動力軸上隨其同步運轉從而將電機殼體內部的空氣向外排出并同時將電機內部的熱量排出。為使得磁體盤與線圈盤緊密的排布，且不影響主動力軸的轉動和排氣扇的工作，特別有益的是，將線圈盤的中心設計為鏤空的空腔結構，而將排氣扇設置于線圈盤的空腔內，這樣一來，排氣扇的設置基本不占用在軸向上的空間，不影響磁體盤與線圈盤的布置、安裝和配合，且充分利用了線圈盤作為定子固定不動的特點，排氣扇的設置使得電機內部的空氣流通速度大大加快，從而提高了散熱效果；因為電機的熱量主要來自于線圈盤的導電，因此，本發明在線圈盤內設置了多個軸向通風孔和徑向通風孔，使得空氣與線圈盤內部的接觸面增大，散熱效果進一步得到極大的改善。這種電機內部的排氣扇和線圈盤內軸向通風孔、徑向通風孔相結合的結構，徹底改變了現有風力發電機內部散熱不良帶來的諸多問題，極大改善了風力發電機，尤其是使得這種多模塊發電機能夠保證其運行發電恒頻、穩定，可根據外部風力大小實現功率變量。當然，為避免排氣扇的阻力消耗部分能量，排氣扇的葉片不易過大，以剛好容置于線圈盤中心的空腔為宜。

進一步，所述排氣扇的數量與發電模塊的數量相等，每個所述線圈盤的空腔內均設有一個排氣扇。譬如如果有四個發電模塊，則共有四個排氣扇，這樣排氣散熱效果好。