一種風力發電機結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種風力發電機結構，包括立柱上的偏航旋轉管所述偏航旋轉管上連接有主軸，所述主軸上套裝有固定的定子模塊和可旋轉的轉子模塊，其中所述定子模塊包括有不導磁不導電的定子盤和定子盤上的線圈，所述轉子模塊包括有轉盤和轉盤上的永磁體，所述定子盤位于轉盤之間位置處，所述定子盤上的線圈和轉盤上的永磁體分別與主軸之間的距離大致相同，位于所述轉盤前后兩側的永磁體按照異性相吸方向設置，所述轉子模塊連接有葉片；該發電機結構通過合理的結構改良，尤其是通過改良后的定子模塊和轉子模塊，配合線圈組合環和永磁體組合環的設計，這種結構有針對性地解決了“齒槽效應”、“磁滯現象”對風力發電的阻礙作用。
【專利說明】
一種風力發電機結構
技術領域
[0001]本實用新型涉及風力發電技術領域，特別是一種可以適應微風環境的風力發電機結構。
【背景技術】
[0002]目前的發電機都采用齒槽結構，齒用來引導磁力線，增強磁通密度，槽用來鑲嵌繞組，并與齒中的磁力線交鏈，永磁發電機也不例外。齒與槽的不同導磁性使轉子在不同位置有著數量不等的磁力線，在磁極對準定子齒的位置，鐵磁相吸，使轉子和定子之間產生磁阻，增加了靜態扭矩，以至阻礙了永磁式發電機轉子的轉動，這就稱為永磁式發電機的“齒槽效應”和“齒槽阻力矩”。由于轉子與定子的基本的結構和相對狀態沒有改變，齒槽效應仍然存在，永磁電機固有的制動阻力，增加了電能或者風力等機械能量的損耗，影響了最終使用效果。另外，永磁發電機內的磁性體的磁化存在著明顯的不可逆性，當鐵磁體被磁化到飽和狀態后，若將磁場強度(H)由最大值逐漸減小時，其磁感應強度(B)不是循原來的途徑返回，而是沿著比原來的途徑稍高的一段曲線而減小，當H=O時，B并不等于零，即磁性體中B的變化滯后于H的變化，這種現象就是磁滯現象。“齒槽效應”、“磁滯現象”加大了發電機的起動阻力矩，增加了發電機的起動阻力，還使得發電機運行不穩定，會降低發電機的效率。特別是在低風速風力發電應用中，“齒槽效應”會極大地增加低風速發電的起動難度，提高微風發電的閾值，降低發電效率，減少發電機從風中所獲得的能量。有人設計了一種電機，具體參照公開號為CN 102290892 A的《低制動損耗永磁電機》，其中提到了轉子改良后主要由軸、至少二個轉子鐵芯和至少一個永磁體組成，定子由定子鐵心和線圈、輔助線圈等組成。但是在實踐中發現，這種結構并不能消除磁滯現象，導致發電效率受到影響，也直接影響風力發電機在微風環境的工作。
【發明內容】
[0003]為了克服現有技術的不足，本實用新型提供一種發電效率更高的風力發電機結構。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0005]—種風力發電機結構，包括立柱上的偏航旋轉管所述偏航旋轉管上連接有主軸，所述主軸上套裝有固定的定子模塊和可旋轉的轉子模塊，其中所述定子模塊包括有不導磁不導電的定子盤和定子盤上的線圈，所述轉子模塊包括有轉盤和轉盤上的永磁體，所述定子盤位于轉盤之間位置處，所述定子盤上的線圈和轉盤上的永磁體分別與主軸之間的距離大致相同，位于所述轉盤前后兩側的永磁體按照異性相吸方向設置，所述轉子模塊連接有葉片。
[0006]作為一個優選項，所述定子盤之間通過固定軸套連接，所述固定軸套與主軸之間固定連接。
[0007]作為一個優選項，所述轉盤對應固定軸套位置處開有避空孔。
[0008]作為一個優選項，所述轉盤的數目為三個，所述定子盤的數目為兩個，所述葉片位于轉子模塊最前側的轉盤上，所述永磁體位于最前側的轉盤朝向中間一側、最后側的轉盤朝向中間一側和中間的轉盤兩側位置處，所述線圈位于定子盤朝向中間一側位置處。
[0009]作為一個優選項，所述轉子模塊前、后兩側的轉盤與主軸之間設置有軸承。
[0010]作為一個優選項，所述主軸位于偏航旋轉管的前側，所述偏航旋轉管的后側設置有尾舵板。
[0011]作為一個優選項，所述轉盤之間通過連接桿連接，其中所述連接桿位于靠轉盤外沿位置處。
[0012]作為一個優選項，所述連接桿上設置有用于分隔轉盤的氣隙隔套。
[0013]作為一個優選項，所述轉子模塊上套裝有防雨罩。
[0014]作為一個優選項，所述永磁體為釹鐵镚磁鋼。
[0015]本實用新型的有益效果是:該發電機結構針對風力發電常見的“齒槽效應”、“磁滯現象”，通過合理的結構改良，尤其是通過改良后的定子模塊和轉子模塊，配合線圈組合環和永磁體組合環的設計，其發電機結構的葉片在風力的作用下帶動線圈兩側的永磁體繞主軸旋轉，產生感應電流，從而將風能轉化為電能，這種結構有針對性地解決了 “齒槽效應”、“磁滯現象”對風力發電的啟動阻力，提高了風能轉化電能的效率，十分適合在風力小、風速低、風向風力不穩定的地區使用。
【附圖說明】
[0016]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0017]圖1是本實用新型的立體圖；
[0018]圖2是本實用新型中定子模塊、轉子模塊等的立體圖；
[0019]圖3是本實用新型的結構分解圖；
[0020]圖4是本實用新型的工作原理示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為了使本申請的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。為透徹的理解本發明，在接下來的描述中會涉及一些特定細節。而在沒有這些特定細節時，本發明則可能仍可實現，即所屬領域內的技術人員使用此處的這些描述和陳述向所屬領域內的其他技術人員有效的介紹他們的工作本質。此外需要說明的是，下面描述中使用的詞語“前側”、“后側”、“左側”、“右側”、“上側”、“下側”等指的是附圖中的方向，詞語“內”、“外”、“中間一側”分別指的是朝向或遠離特定部件幾何中心的方向，相關技術人員在對上述方向作簡單、不需要創造性的調整不應理解為本申請保護范圍以外的技術。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本申請，并不用于限定實際保護范圍。而為避免混淆本發明的目的，由于熟知的制造方法、控制程序、部件尺寸、材料成分、電路布局等的技術已經很容易理解，因此它們并未被詳細描述。參照圖1、圖2、圖3、圖4，一種風力發電機結構，包括立柱上的偏航旋轉管1，作為立柱和發電機結構之間的連接件。所述偏航旋轉管I上連接有主軸U，所述主軸11上套裝有固定的定子模塊2和可旋轉的轉子模塊3，其中所述定子模塊2包括有不導磁不導電的定子盤4和定子盤4上的線圈21，定子盤4一般為非金屬材料。所述轉子模塊3包括有轉盤5和轉盤5上的永磁體31。定子模塊2相對于主軸11固定不旋轉，而轉子模塊3則相對于主軸11可旋轉。所述定子盤4位于轉盤5之間位置處，即定子盤4和轉盤5依次交錯排列。所述定子盤4上的線圈21和轉盤5上的永磁體31分別與主軸11之間的距離大致相同，以保證線圈21能切割磁體31的磁力線，即定子盤4上的線圈21與主軸11之間的距離和轉盤5上的永磁體31與主軸11之間的距離完全可能根據定子盤4、線圈21、轉盤5、永磁體31的具體形狀和尺寸而靈活調整，而非必須精確相等。位于所述轉盤5前后兩側的永磁體31按照異性相吸方向設置，所述轉子模塊3連接有葉片6。
[0022]參照圖4，在實際工作時，葉片6在風力的作用下可帶動轉子模塊3繞主軸11旋轉，此時轉子模塊3的轉盤5也就帶動線圈21永磁體31旋轉，而定子模塊2的線圈21不動，相當于線圈21切割永磁體31之間形成的磁力線，進而產生電流。由于定子盤4不導磁不導電，因此這種設計就直接解決了原來鐵芯所產生的齒槽效應對風力發電的阻礙作用。此外由于定子盤4上的線圈21和轉盤5上的永磁體31分別與主軸11之間的距離大致相同，即定子盤4上的線圈21排列成一個線圈組合環，而轉盤5上的永磁體31則排列成一個永磁體組合環，且線圈組合環和永磁體組合環的直徑大致相等。當永磁體組合環跟隨轉盤5旋轉時，雖然線圈21依然會切割永磁體31之間形成的磁力線，但是線圈組合環和永磁體組合環之間的整體距離是不變的，也就很好的解決了磁滯現象對風力發電的阻礙作用。
[0023]另外的實施例，參照圖1、圖2、圖3、圖4的一種風力發電機結構，其中此處所稱的“實施例”是指可包含于本申請至少一個實現方式中的特定特征、結構或特性。在本說明書中不同地方出現的“實施例中”并非均指同一個實施例，也不是單獨的或選擇性的與其他實施例互相排斥的實施例。實施例包括立柱上的偏航旋轉管I，所述偏航旋轉管I上連接有主軸11，所述主軸11上套裝有固定的定子模塊2和可旋轉的轉子模塊3，其中所述定子模塊2包括有不導磁不導電的定子盤4和定子盤4上的線圈21，所述轉子模塊3包括有轉盤5和轉盤5上的永磁體31，所述定子盤4位于轉盤5之間位置處，所述定子盤4上的線圈21和轉盤5上的永磁體31分別與主軸11之間的距離大致相同，位于所述轉盤5前后兩側的永磁體31按照異性相吸方向設置，各個縱向面層的永磁體31之間的正負極相反設置，所述轉子模塊3連接有葉片6，參照圖3，所述轉盤5的數目為三個，所述定子盤4的數目為兩個，所述葉片6位于轉子模塊3最前側的轉盤5上，所述永磁體31位于最前側的轉盤5朝向中間一側、最后側的轉盤5朝向中間一側和中間的轉盤5兩側位置處，所述線圈21位于定子盤4朝向中間一側位置處。轉子模塊3最前側的轉盤5作為主動盤，葉片6受到風吹就可帶動轉子模塊3最前側的轉盤5旋轉，進而帶動整個轉子模塊3的所有轉盤5旋轉。轉子模塊3的轉盤5和主軸11可通過軸承結構減少摩擦。
[0024]另外的實施例，參照圖1、圖2、圖3、圖4的一種風力發電機結構，包括立柱上的偏航旋轉管I，所述偏航旋轉管I上連接有主軸11，所述主軸11上套裝有固定的定子模塊2和可旋轉的轉子模塊3，其中所述定子模塊2包括有不導磁不導電的定子盤4和定子盤4上的線圈21，在本實施例中，定子盤4采用高分子材料制造而成。所述轉子模塊3包括有轉盤5和轉盤5上的永磁體31，所述定子盤4位于轉盤5之間位置處，所述定子盤4上的線圈21和轉盤5上的永磁體31分別與主軸11之間的距離大致相同，位于所述轉盤5前后兩側的永磁體31按照異性相吸方向設置，所述轉子模塊3連接有葉片6，所述定子盤4之間通過固定軸套7連接，所述固定軸套7與主軸11之間固定連接，保證定子盤4連接穩固。在本實施例中，固定軸套7和主軸11之間配合定位銷固定。所述轉盤5對應固定軸套7位置處開有避空孔51，保證轉盤5旋轉的時候不會打到固定軸套7 ο所述轉盤5之間通過連接桿9連接，其中所述連接桿9位于靠轉盤5外沿位置處，保證葉片6受到風吹帶動一個轉盤5旋轉，就可以帶動整個轉子模塊3的所有轉盤5—起旋轉。所述連接桿9上設置有用于分隔轉盤5的氣隙隔套91，以保證轉盤5之間保留有足夠的空隙，避免轉盤5旋轉時打到定子盤4的端面和線圈21。所述轉子模塊3上套裝有防雨罩32，避免雨水、沙塵進入到發電機結構的定子盤4、轉盤5、主軸11等位置處，影響發電效果和縮短工作壽命。所述轉子模塊3前、后兩側的轉盤5與主軸11之間設置有軸承8，保證整個轉子模塊3的旋轉過程足夠平穩。所述永磁體31為釹鐵镚磁鋼，可提高其耐高溫、耐氧化、耐腐蝕的能力，十分適合風輪發電機在野外工作的需要。
[0025]另外的實施例，參照圖1、圖2、圖3、圖4的一種風力發電機結構，包括立柱上的偏航旋轉管I，所述偏航旋轉管I上連接有主軸11，所述主軸11上套裝有固定的定子模塊2和可旋轉的轉子模塊3，其中所述定子模塊2包括有不導磁不導電的定子盤4和定子盤4上的線圈21，所述轉子模塊3包括有轉盤5和轉盤5上的永磁體31，所述定子盤4位于轉盤5之間位置處，所述定子盤4上的線圈21和轉盤5上的永磁體31與主軸11之間的距離大致相同，位于所述轉盤5前后兩側的永磁體31按照異性相吸方向設置，所述轉子模塊3連接有葉片6。所述主軸11位于偏航旋轉管I的前側，所述偏航旋轉管I的后側設置有尾舵板12。當風向改變時，例如風向由左側往右側吹，尾舵板12往右轉動，使得發電機連接臂4和尾舵板12跟隨偏航旋轉管I聯動轉動，直到尾舵板12轉動至與新的風向平行，實現了發電機結構通過尾舵板12自動捕捉風向。
[0026]根據上述原理，本實用新型還可以對上述實施方式進行適當的變更和修改。因此，本實用新型并不局限于上面揭示和描述的【具體實施方式】，對本實用新型的一些修改和變更也應當落入本實用新型的權利要求的保護范圍內。
[0027]經過實踐證明，其風力發電機的葉片在風力的作用下可帶動發電機結構的線圈21兩側的永磁體繞主軸11旋轉，從而將風能轉化為電能，這種結構，無鐵芯、無齒槽，不存在磁滯和渦流損耗，提高了風能轉化電能的效率;通過設轉子模塊3前、后兩側的轉盤5與主軸11之間的軸承8與主軸11構成轉動連接，對發電機結構的旋轉軸承起到良好的保護作用，配合防雨罩32可避免其易受污染致損導致風力發電機易失去風向敏感性而降低風力發電機的效率;這種結構的發電機結構具有高效的發電效率，可以以一套發電裝置即可拖動多個燈源，亦可以作為小型發電設備為家用和小型企業提供日常用電，有利于技術的推廣應用。
【主權項】
1.一種風力發電機結構，包括立柱上的偏航旋轉管(I)，其特征在于:所述偏航旋轉管(I)上連接有主軸(11)，所述主軸(11)上套裝有固定的定子模塊(2)和可旋轉的轉子模塊(3)，其中所述定子模塊(2)包括有不導磁不導電的定子盤(4)和定子盤(4)上的線圈(21)，所述轉子模塊(3)包括有轉盤(5)和轉盤(5)上的永磁體(31)，所述定子盤(4)位于轉盤(5)之間位置處，所述定子盤(4)上的線圈(21)和轉盤(5)上的永磁體(31)分別與主軸(11)之間的距離大致相同，位于所述轉盤(5)前后兩側的永磁體(31)按照異性相吸方向設置，所述轉子模塊(3)連接有葉片(6)。2.根據權利要求1所述的一種風力發電機結構，其特征在于:所述定子盤(4)之間通過固定軸套(7)連接，所述固定軸套(7)與主軸(I I)之間固定連接。3.根據權利要求2所述的一種風力發電機結構，其特征在于:所述轉盤(5)對應固定軸套(7)位置處開有避空孔(51)。4.根據權利要求1所述的一種風力發電機結構，其特征在于:所述轉盤(5)的數目為三個，所述定子盤(4)的數目為兩個，所述葉片(6)位于轉子模塊(3)最前側的轉盤(5)上，所述永磁體(31)位于最前側的轉盤(5)朝向中間一側、最后側的轉盤(5)朝向中間一側和中間的轉盤(5)兩側位置處，所述線圈(21)位于定子盤(4)朝向中間一側位置處。5.根據權利要求1所述的一種風力發電機結構，其特征在于:所述轉子模塊(3)前、后兩側的轉盤(5)與主軸(11)之間設置有軸承(8)。6.根據權利要求1所述的一種風力發電機結構，其特征在于:所述主軸(11)位于偏航旋轉管(I)的前側，所述偏航旋轉管(I)的后側設置有尾舵板(12)。7.根據權利要求1所述的一種風力發電機結構，其特征在于:所述轉盤(5)之間通過連接桿(9 )連接，其中所述連接桿(9 )位于靠轉盤(5 )外沿位置處。8.根據權利要求7所述的一種風力發電機結構，其特征在于:所述連接桿(9)上設置有用于分隔轉盤(5)的氣隙隔套(91)。9.根據權利要求1或8所述的一種風力發電機結構，其特征在于:所述轉子模塊(3)上套裝有防雨罩(32)。10.根據權利要求1所述的一種風力發電機結構，其特征在于:所述永磁體(31)為釹鐵镚磁鋼。
【文檔編號】F03D9/25GK205618304SQ201620343699
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年4月22日
【發明人】雷潔顏
【申請人】雷潔顏