[發明專利]一種基于磁流變離合器的級聯式風力發電機

有效

• 申請號: 202110541888.X
• 申請日: 2021-05-18
• 公開（公告）號: CN113193698B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 代俊;朱泰榮;李佳奇;高煒程;廖運來;劉瑩;唐彬;邵瑞文;董偉康
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H02K7/18
• 分類號: H02K7/18;H02K7/108;H02K5/173;H02K5/04;H02K16/00;F03D9/25;F03D7/00
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1.一種基于磁流變離合器的級聯式風力發電機，其特征在于，該級聯式風力發電機包括：一級發電機，磁流變離合器，二級發電機；一級發電機包括渦輪、旋轉軸、上級殼體、上端蓋、一級轉子磁鐵和一級定子線圈，上級殼體上端設有螺紋連接所述上端蓋，下端設有螺紋連接基座，旋轉軸上端連接渦輪，中部由上至下設有一級轉子磁鐵、一級定子線圈和一級轉子磁鐵，下端依靠螺紋連接軸套；磁流變離合器包括軸套、內筒、基座、勵磁線圈以及磁流變液，基座內部布置勵磁線圈以及內筒，勵磁線圈環繞內筒，磁流變液盛放在內筒中，所述旋轉軸下端軸套浸沒在磁流變液，當磁流變液固化后，旋轉軸及其下端軸套受磁流變液阻尼力矩作用，磁流變液阻尼力矩作為驅動力矩驅動內筒發生旋轉，同時內筒連接軸作為下一級發電機的輸入軸帶動二級發電機運轉；所述二級發電機包括二級定子線圈、二級轉子磁鐵、下級殼體和下端蓋；所述內筒下端螺紋鏈接一內筒軸套并由上至下設有二級轉子磁鐵、二級定子線圈和二級轉子磁鐵，下級殼體上端螺紋連接基座，下端連接下端蓋。

2.根據權利要求1所述的一種基于磁流變離合器的級聯式風力發電機，其特征在于：所述上級殼體的上端面與所述下級殼體的下端面間隔設有扇形槽，所述一級定子線圈的三個支腳固定在所述上級殼體的扇形槽中，所述二級定子線圈的所述三個支腳固定在下級殼體的扇形槽中。

3.根據權利要求1所述的一種基于磁流變離合器的級聯式風力發電機，其特征在于：所述上端蓋、所述上級殼體、所述基座、所述下端蓋內設有同心圓凹槽；在所述上端蓋凹槽內放置深溝球軸承；在所述上級殼體頂部和底部凹槽內分別放置深溝球軸承；在所述基座凹槽內放置深溝球軸承；在所述下端蓋凹槽內放置深溝球軸承；所述內筒兩側設有軸肩，分別連接并固定基座凹槽內放置的深溝球軸承和上級殼體底部凹槽內放置的深溝球軸承。

4.根據權利要求1所述的一種基于磁流變離合器的級聯式風力發電機，其特征在于：渦輪在風力作用下高速轉動，帶動一級轉子磁鐵轉動，與定子線圈之間產生磁通量變化，根據法拉第電磁感應定律，發電機產生感生電動勢，轉速控制裝置中的勵磁線圈在接入控制電流產生磁場，其磁場強度隨著電流的增大而增強；內筒中的磁流變液在外加磁場的作用下迅速發生流變效應，發生固化，浸沒在磁流變材料中的旋轉軸下端軸套受到的剪切應力迅速增大，從而限制發電機的轉速；在勵磁線圈導通后，磁流變材料對旋轉軸產生阻尼作用，根據牛頓第三定律，阻尼力矩作為驅動力矩驅動放置磁流變液的內筒旋轉同時內筒連接軸作為下一級發電機的輸入軸帶動二級轉子磁鐵，與二級定子線圈之間產生磁通量變換，進而完成第二級的電力輸出，重復上述過程完成級聯式發電。

5.根據權利要求1所述的一種基于磁流變離合器的級聯式風力發電機，其特征在于：低風速下，微小型磁流變執行器不工作，僅有一級轉子磁鐵和一級定子線圈產生相對旋轉，以保障低速下可靠啟動；高風速下，一級轉子磁鐵和一級定子線圈相對旋轉過快時，給勵磁線圈導入電流，使磁流變液的流變特性發生變化，由初始的液體轉變為準固態，啟動磁流變離合器，從而帶動二級轉子磁鐵和二級定子線圈相對旋轉，由于轉動過程中的負載增大，從而使轉速下降，同時兩級發電機同時工作，從而提高電能的輸出量。