具有环式电机的环罩风力发电机的制作方法

本发明涉及发电机领域，具体涉及一种具有环式电机的环罩风力发电机。

背景技术：

现有的发电机，如图1所示，由于管罩长、尺寸大、较笨重，影响了整个机组的经济性。如何减小大扩散角管罩的长度已成为提高罩式风力发电机市场竞争力的关键问题。通过对风机制造成本及经济性分析，我们计算得出B≤0.33D2，是比较经济的。这就意味着，应当把管长缩短67％。然而，管长缩短，“管罩”就成了“环罩”，出现了附面层分离问题。如图2所示，附面流在环罩的中后部发生急剧的分离，这种脱离的现象影响了环罩的增速效应。

在空气动力工程“气流分离动力学”的经典著作中，提出的解决办法是“环罩中部吹气法”。采取这种办法可以做到B≤0.33D2，其机理是：在吹气的空隙附近附面层出现局部分离，产生小涡。随后又“再附”于环罩内面。从而保住了附面层，保持了环罩的增速效应，如图3所示。但是，这种办法需要附加吹气设备，并需消耗功率。在实际应用中往往是不适用的。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种具有环式电机的环罩风力发电机，具有平稳的对风性能、高效的发电性能、灵敏的起动性能和疾风失速的性能。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

具有环式电机的环罩风力发电机，包括环形稀土永磁发电机、多叶片无轴风轮、环形转子及其环形支撑、翼型断面罩体、机头的支撑结构及塔架；多叶片无轴风轮位于环形转子内部并由翼型断面罩体内环形支撑来限位和支持；环形转子位于多叶片无轴风轮的外缘，由若干硅钢片叠制而成，内部镶有多对钕铁硼磁钢，作为风轮的环形支撑，环形稀土永磁发电机的定子镶在翼型断面罩体的喉部内，由若干硅钢片叠制而成，没有电刷，线圈的引出线布置在翼型断面罩体内；翼型断面罩体通过机头的支撑结构与塔架相连；所述翼型断面罩体包括前罩和后罩，前罩断面为流线翼型，后罩为薄壳翅型；前罩与后罩之间设有缝隙，并使罩型曲线保持一致性。

本发明具有以下有益效果：

1)平稳的对风性能：大于等于0.3m/s即可平稳对风；

2)高效的发电性能：由于环罩的负压抽吸作用，可使风速增达一倍风功率增加8倍，发电效果明显；

3)灵敏的起动性能：由于风轮直径小，转动惯量不大，可捕捉阵风的能量；

4)疾风失速的性能：当风速超过7级(疾风)时，失速效应展现出来，无需调节桨距，既能起到功率限制作用。

附图说明

图1为现有技术中的长罩管风力发电机的示意图。

图2为将管长缩短67％的风力发电机的工作原理示意图。

图3为采用环罩中部吹气法的风力发电机的工作原理示意图。

图4为本发明实施例具有环式电机的环罩风力发电机的工作原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图4所示，本发明实施例提供了一种具有环式电机的环罩风力发电机，包括环形稀土永磁发电机、多叶片无轴风轮、环形转子及其环形支撑、翼型断面罩体、机头的支撑结构及塔架；多叶片无轴风轮位于环形转子内部并由翼型断面罩体内环形支撑来限位和支持；环形转子位于多叶片无轴风轮的外缘，由若干硅钢片叠制而成，内部镶有多对钕铁硼磁钢，作为风轮的环形支撑，环形稀土永磁发电机的定子镶在翼型断面罩体的喉部内，由若干硅钢片叠制而成，没有电刷，线圈的引出线布置在翼型断面罩体内；翼型断面罩体通过机头的支撑结构与塔架相连；所述翼型断面罩体包括前罩和后罩，前罩断面为流线翼型，后罩为薄壳翅型；前罩与后罩之间设有缝隙，并使罩型曲线保持一致性，这样可以充分利用自然风，无需外加吹风装置，祥见图5。当自然风沿前罩外表面平顺流动时，能够均匀有力地向后罩内壁吹气，给附面流补充能量，使附面流平稳地往后罩内面流动，从而避免了附面层的分离。我们知道精确的开缝设计，可以达到这个效果。

本具体实施可以使罩长减少67％，同时，也使环罩材料减少2/3；风机造价降低一半。采用这种装置需要处理好前罩与后罩的联接问题。我们通过制作4个环罩模具、三只增强肋板和一只风机支架解决了联接问题，并通过原型实验，证实了这种装置的可靠性和有效性该机组在呼和浩特打拉土牧村运行了一年，后移至大青山脚下，又运行了一年，性能很好，2002年1月运至八达岭风力发电试验站，开始进行进行全面测试，待通过专家鉴定后进行产业化批量生产，并投放市场。此机型在一级风时即可以平稳对风，二级风时即开始发电，八级风时仍能安全运行。与常规的FDJ-300W及FD-600W风机相比发电连续性好，每年可以多运行1000小时。全年多发电24％左右。其制造成本只比常规机型高15％，性能价格比高7.8％，具有很强的市场竞争力。可以作为常规机型的更新换代产品。

应用这种风机，在内蒙古草原、大西北边疆、东南沿海岛屿和高速公路两边，每年能运行、发电6000小时到8000小时，前景广阔。

本具体实施风轮效率高：符合空气动力学的要求，在风轮的前后通道上没有影响空气流动的任何物体；叶轮外环的设计可防止叶片的微颤和抖动，有效地减少风力发电机的振动；风轮转速随风速大小而变，全风速段的高速比均接近最优值；电机效率高：最大限度的提高磁极旋转的线速度，环形电机直径大，独特的结构使定子和转子的散热效果均好，定子线圈的布置方式，可以保证环形电机能够采取高电压方式，从而提高电机效率；结构简单，经济性能好，机型适用范围广。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。