專利名稱：低速驅動的發電機的制作方法
技術領域：
本發明涉及發電機技術，特別是一種應用于風力、低水位水力、海浪及潮汐等發電的低 速驅動的發電機。
背景技術：
現有發電機的種類繁多，但其結構上有共同點，即是都有定子和轉子。原動機的機械能 與電能轉換的原理是原動機帶動轉子在定子中旋轉，電樞繞組切割主磁場中的磁力線感應出 電動勢，即是所謂的發電。
現有發電機中的定子是固定不轉的，其感應電動勢的導體切割磁力線的速度完全由轉子 提供，為了獲得穩定的輸出電壓和電源頻率，發電機的驅動轉速與發電機的主磁極對數有確 定的反比關系，例如兩極電機的轉子同步轉速為3000轉/分，四極電機的轉子同步轉速為 1500轉/分，八極電機的轉子同步轉速為750轉/分，極數越多發電機的體積越大，造價越高 ，結構也更復雜，因此，僅依靠增加磁極數來降低驅動轉速是不能滿足風力、低水位水力、 海浪及潮汐等能源來發電的低速驅動的要求的。因此，現有應用風力等清潔能源來發電的發 電機前面都串接有增速齒輪箱機構。結構既復雜又不緊湊，加上其機械故障率高是目前不能 大量推廣應用上述清潔能源的主要原因之一。
圖l是現有風力發電機原理框圖，圖中l是風輪，2是增速齒輪箱，3是發電機、4是控 制系統。現有風力發電機為了獲得大的風能， 一般的風輪直徑都很大，有的甚至達到百米的 直徑，這么大的風輪，風輪軸兩端支承的軸承距離應有足夠的長度，否則穩定性不足易出故 障。但是，在風輪軸與發電機之間串接有增速齒輪箱及其兩端連軸器，至使風輪軸兩端支承 的軸承距離太短，可靠性很低，這就是目前風力發電機機械故障率高和機器壽命短的原因。 為了使用風力、低水位水力、海浪及潮汐等這些取之不盡的清潔能源來發電，人們還想出了 許多辦法，例如直接用低速驅動而降低發電機的輸出電壓，然后用變壓器升壓再送到電網這 種辦法，但這樣發電機輸出的功率就大大降低了，再加上用變壓器升壓產生的損耗，所以， 這種發電機應用也不多。近年來又出現了一種很多極的沒有增速齒輪箱及其連軸器的風力發 電機，使風力發電的可靠性大大提高了，大有逐步取代有增速齒輪箱的風力發電之勢。但多 極發電機的體積大、結構復雜、造價高和重量太重等缺點又突現出來了，例如，功率同是 30kw的電機，其極數從兩極增至八極時重量就增加了約65%，而八極電機的轉子同步轉速僅有750轉/分，要想驅動轉速降到每分鐘十轉左右，那發電機的體積和重量會增加多少呢？可 以想象，在離地面數十米高空上的風力發電機，其體積和重量以數倍增加對支架穩定性的影 響和安裝維修的難度可想而知。雖然人們仍在努力，但至今仍沒有較好的降低驅動轉速能直 接應用取之不盡的風力、低水位水力和海浪等清潔能源來發電的辦法。因此，市場急需一種 體積小、重量輕、造價低和可靠性高的低速驅動的發電機。
發明內容
本發明所要解決的是提供一種具有體積小、重量輕、結構緊湊、造價低的低速驅動的發 電機。
本發明采取的方案是這種發電機包括有機殼、端蓋和通過軸承裝在端蓋中的動力輸入
轉軸，所述機殼內設有內轉子和裝在該內轉子外的外轉子，所述的內轉子和外轉子之一的轉 子與所述動力輸入轉軸固定連接，該兩個轉子之間通過齒輪傳動裝置連接，使它們的轉動方 向相反。
上述方案中，所述內轉子是由線圈和鐵芯構成，所述外轉子是永磁體；也可以是所述外 轉子是由線圈和鐵芯構成，所述內轉子是永磁體；還可以是所述外轉子和內轉子都是由線圈 和鐵芯構成，其中一個轉子上的線圈為勵磁線圈，另一個轉子上的線圈為電動勢發生線圈。
上述各方案中，所述齒輪傳動裝置可以由固定連接在所述外轉子上的內齒圈、與該內齒 圈嚙合的中間齒輪和與該中間齒輪嚙合的，裝在所述內轉子的軸上的中心齒輪構成，其中的 中間齒輪可以是普通單個齒輪也可以是雙聯齒輪，該中間齒輪的軸可以固定地裝在所述端蓋 上。上述各方案中所述齒輪傳動裝置還可以由固定連接在所述內轉子上的內齒圈、與該內齒 圈嚙合的中間齒輪和與該中間齒輪嚙合的，與所述外轉子固定連接的中心齒輪構成，所述中 間齒輪也可以是普通單個齒輪或是雙聯齒輪，該中間齒輪的軸可固定地裝在所述機殼上。
與現有技術相比，本發明可以在較低轉速下獲得更多極數發電機相同的輸出電壓和電源 頻率，因此具有結構緊湊合理、體積小、重量輕、造價低和可靠性高等優點。可直接應用于 風力、低水位水力、潮汐和海浪等取之不盡的清潔能源發電。此外，根據發電機與電動機互 逆的原理，本發明亦可應用于電動機，這對于一些需要低速驅動的機械也可適用，特別適用 于電動自行車的電動機，這對于縮小電動自行車電動機的體積和減輕重量以及降低成本都有 重要的意義。
圖l是現有風力發電機原理框圖。 圖2是本發明實施例一的結構示意圖。
5圖3是圖2中A-A處剖視圖。
圖4是本發明實施例二的結構示意圖。
圖5是本發明實施例三的結構示意圖。
圖6是圖5中B-B處的剖視圖。
圖7是本發明實施例四的結構示意圖
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步詳述
如圖2和圖3所示的低速驅動的發電機實施例中，它的動力輸入轉軸5通過軸承6裝在端蓋 7中，端蓋7內的動力輸入轉軸5上裝有集電器9，動力輸入轉軸5的右端通過外轉子支架10和 螺栓固定連接有外轉子ll，外轉子ll由線圈和鐵芯構成，它上面的線圈與集電器9相連接， 外轉子11的右端通過螺栓連接有一個內齒圈15;外轉子支架10和端蓋16內通過軸承19、 13、 18安裝有一個轉軸20，轉軸20上固定連接有一個裝在外轉子11內的內轉子12，內轉子12由線 圈和鐵芯構成構成，它上面的線圈與裝在轉軸20外的集電器相連接，轉軸20上還裝有中心齒 輪17，中心齒輪17通過其軸固定安裝在端蓋16上的中間齒輪14與內齒圈15嚙合連接。除動力 輸入轉軸5伸出端蓋7外，所有運動件全部裝在由端蓋7、 16和機殼8轉成的空間內。本實施例 中，內轉子12上的線圈為勵磁線圈，外轉子ll上的線圈為電動勢發生線圈。在其它實施例中 ，也可以設計為內轉子上的線圈為電動勢發生線圈，外轉子上的線圈為勵磁線圈。
當動力輸入轉軸5被帶動旋轉時，外轉子11與動力輸入轉軸5同步同向旋轉，而內轉子 12在內齒圈15，中間齒輪14，中心齒輪17和轉軸20等構成的齒輪傳動裝置的帶動下，與動力 輸入轉軸5反向加速(內齒圈15的齒數大于中心齒輪17的齒數)旋轉，內轉子12與外轉子11 之間可以獲得相對轉速遠高于動力輸入轉軸5相對于機殼8的轉速，因此在體積小極數低的轉 子結構中，動力輸入轉軸5可以在很低的轉速就可獲得獲得相當于高轉速發電機或多極發電 機相同穩定的輸出電壓和電源頻率。
在圖4所示的低速驅動的發電機實施例除連接在內轉子和外轉子之間的齒輪傳動裝置和 機殼26之外，其它部分的結構與圖2、圖3實施例實質相同，本實施例的齒輪傳動裝置增加了 一極傳動，中間齒輪由齒輪23和齒輪25固定連接成為一個雙聯齒輪(在其它實施例中也可以 采用一個整體結構的雙聯齒輪)，這兩個齒輪仍然通過軸固定地裝在端蓋上，與外轉子支架 連接的內齒圈24與齒輪23嚙合，再通過齒輪25與裝在轉軸21上的中心齒輪22嚙合，這種結構 使得內轉子和外轉子之間的轉速比可以比圖2、圖3所示的實施例做得更大。
圖5、圖6所示的低速驅動的發電機實施例除連接在內轉子和外轉子之間的齒輪傳動裝置之外，其它部分的結構與圖2、圖3實施例實質相同，本實施例的中間齒輪也是通過齒輪軸和 軸承裝在端蓋29上的齒輪27和齒輪31，這兩個齒輪上下對稱地裝在中心齒輪30外，齒輪27和 齒輪31均與內齒圈24和中心齒輪30相嚙合。這種結構可以平衡轉軸和動力輸入轉軸的受力。 圖7所示的低速驅動的發電機實施例與圖2圖3所示的低速驅動的發電機實施例不同的是 :內轉子33為永磁體結構，它固定地裝在動力輸入轉軸32上，而固定外轉子34的外轉子支架 35通過軸承裝在動力輸入轉軸32上，連接內轉子33和外轉子34的齒輪傳動裝置由裝在動力輸 入轉軸32上的內齒圈38，通過軸承和齒輪軸裝在端蓋36上的中間齒輪37和與外轉子支架35固 定連接的中心齒輪40等構成，在內齒圈38外還加裝有護罩39。其中外轉子34由線圈和鐵芯構 成，它上面的線圈與一端裝在左端蓋上的集電器相連接。
同樣原理，在其它實施例中，也可以是外轉子為永磁體，而內轉子由線圈和鐵芯構成。 本發明亦可應用于電動機，特別適用于電動自行車用的電動機，這對于縮小電動自行車 的電動機的體積和減輕重量以及降低成本都有重要的意義。
權利要求
1.一種低速驅動的發電機，包括有機殼、端蓋和通過軸承裝在端蓋中的動力輸入轉軸，其特征在于所述機殼內設有內轉子和裝在該內轉子外的外轉子，所述的內轉子和外轉子之一的轉子與所述動力輸入轉軸固定連接，該兩個轉子之間通過齒輪傳動裝置連接，使它們的轉動方向相反。
2.根據權利要求l所述的低速驅動的發電機，其特征在于所述內轉 子是由線圈和鐵芯構成，所述外轉子是永磁體。
3.根據權利要求l所述的低速驅動的發電機，其特征在于所述外轉 子是由線圈和鐵芯構成，所述內轉子是永磁體。
4.根據權利要求l所述的低速驅動的發電機，其特征在于所述外轉 子和內轉子都是由線圈和鐵芯構成，其中一個轉子上的線圈為勵磁線圈，另一個轉子上的線 圈為電動勢發生線圈。
5.根據權利要求l、 2、 3或4所述的低速驅動的發電機，其特征在于:所述齒輪傳動裝置由固定連接在所述外轉子上的內齒圈、與該內齒圈嚙合的中間齒輪和與 該中間齒輪嚙合的，裝在所述內轉子的軸上的中心齒輪構成。
6.根據權利要求5所述的低速驅動的發電機，其特征在于所述中間齒輪為雙聯齒輪。
7.根據權利要求6所述的低速驅動的發電機，其特征在于所述中間齒輪的軸固定地裝在所述端蓋上。
8.根據權利要求l、 2、 3或4所述的低速驅動的發電機，其特征在于:所述齒輪傳動裝置由固定連接在所述內轉子上的內齒圈、與該內齒圈嚙合的中間齒輪和與 該中間齒輪嚙合的，與所述外轉子固定連接的中心齒輪構成。
9.根據權利要求8所述的低速驅動的發電機，其特征在于所述中間齒輪為雙聯齒輪。
10.根據權利要求9所述的低速驅動的發電機，其特征在于所述中間齒輪的軸固定地裝在所述機殼上。
全文摘要
本發明公開一種低速驅動的發電機，它的機殼內設有內轉子和裝在該內轉子外的外轉子，所述的內轉子和外轉子之一的轉子與所述動力輸入轉軸固定連接，該兩個轉子之間通過齒輪傳動使它們的轉動方向相反。這種發電機可以在較低轉速下獲得更多極數發電機相同的輸出電壓和電源頻率，因此具有結構緊湊合理、體積小、重量輕、造價低和性能可靠等優點。可直接應用于風力、低水位水力、潮汐和海浪等取之不盡的清潔能源發電。
文檔編號H02K16/00GK101567612SQ200910300540
公開日2009年10月28日 申請日期2009年2月25日 優先權日2009年2月25日
發明者徐達來 申請人:徐達來