内定子外转子风叶轮合一体式风力发电机的制作方法

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种内定子外转子风叶轮合一体式风力发电机。

背景技术：

风力发电机是将风能转换为机械能，机械能转换成电能，最终输出电流能源的电力设备，具有清洁环保的特点。目前市场上的风力发电机的种类大致可分为两类：水平轴风力发电机，其风轮的旋转轴与风向平行；垂直轴风力发电机，其风轮的旋转轴垂直于地面或气流方向。目前的风力发电机包括风叶片轮、发电机仓、方向尾舵三部份组成，由风叶轮片带动发动机仓内的转轴转动产生电能，现有风力发电机的组装部分多，维护检修繁琐，抗风能力差，迎风叶片易折弯易折断且工作效率低。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的“现有风力发电机的组装部分多，维护检修繁琐，抗风能力差，迎风叶片易折弯易折断且工作效率低”的技术问题。为此，本发明提出一种内定子外转子风叶轮合一体式风力发电机，能够确保风力发电机的转轴同轴度，并且部件组装更加精简，结构更加稳定，抗风能力更强，工作效率更高。

根据本发明的一些实施例的内定子外转子风叶轮合一体式风力发电机，包括支撑塔柱，包括发电机舱，所述发电机舱与所述支撑塔柱转动连接，所述发电机舱的尾部设置有尾舵安装部，所述发电机舱的头部固定连接一定子轴芯，所述定子轴芯上套接一定子线圈，所述定子线圈与所述定子轴芯固定连接；转子机构，所述转子机构与所述定子轴芯转动连接，所述转子机构包裹所述定子线圈，所述转子机构绕所述定子线圈转动切割磁场线产生电流；风叶轮机构，所述风叶轮机构与所述定子轴芯转动连接，所述风叶轮机构与所述转子机构同步转动，所述风叶轮机构包括拉力杆和风叶支撑杆，所述风叶支撑杆一端与所述转子机构连接，所述风叶支撑杆另一端固定连接风叶片，所述拉力杆一端与所述定子轴芯转动连接，所述拉力杆另一端与所述风叶支撑杆的另一端连接，所述风叶片转动带动所述转子机构绕所述定子线圈转动；尾舵机构，所述尾舵机构通过一方形尾舵杆与所述尾舵安装部连接，所述尾舵机构包括对称分布的尾舵板，两所述尾舵板通过若干x型支撑杆连接，所述x型支撑杆与所述方形尾舵杆连接。

根据本发明的一些实施例，所述定子轴芯的尾部分别设置有螺纹，所述发电机舱的头部设置有螺口，所述定子轴芯与所述发电机舱的头部螺纹连接，所述定子轴芯的内部设置有导电部，所述导电部的一端延伸至所述定子线圈处，另一端延伸至所述发电机舱内部，所述定子线圈与所述导电部连通，电流经所述导电部流入所述发电机舱内。

根据本发明的一些实施例，所述定子轴芯的尾部设计成螺纹平边样式，所述定子轴芯拧入所述发电机舱，所述定子轴芯的尾部突出于所述发电机舱的内部平面，所述发电机舱的内部平面周缘等间距设置有若干固定孔，一固定块套接所述定子轴芯的尾部，并与所述发电机舱的内部平面接触，所述固定块的中部形状与所述定子轴芯的螺纹平边样式相同，所述固定块与所述发电机舱的内部平面通过若干平面螺丝连接，所述平面螺丝位于所述固定块的两侧，所述固定块的两侧分别连接有相同数量的所述平面螺丝，所述固定块用于防止所述定子轴芯松动，所述定子轴芯的尾部设置有螺母拧紧，固定所述定子轴芯的位置。

根据本发明的一些实施例，所述转子机构包括转子壳体，所述转子壳体通过两转子轴承与所述定子轴芯转动连接，所述转子轴承的内圈与所述定子轴芯套接，所述转子轴承的外圈与所述转子壳体连接，所述定子线圈位于所述转子壳体内，所述转子壳体通过所述转子轴承绕所述定子线圈转动；所述转子壳体的内壁铺设一圈转子磁铁，所述转子磁铁随所述转子壳体同步转动。

根据本发明的一些实施例，所述转子壳体的外壁设置一圈安装槽，一安装圆环套接于所述安装槽内，所述安装圆环随所述转子壳体同步转动，所述安装圆环的周缘设置若干安装孔，所述安装孔在所述安装圆环的周缘等间距设置，所述风叶支撑杆的一端与所述安装孔连接；所述定子轴芯的头部设置有螺纹，一拉力杆轴承与所述定子轴芯的头部连接，所述拉力杆轴承的内圈套入所述定子轴芯的头部安装处安装，并通过螺母固定，防止其松动脱落，所述拉力杆轴承的外圈连接一拉力杆安装轴承座，所述拉力杆安装轴承座与所述拉力杆轴承的外圈紧密连接，所述拉力杆的一端与所述拉力杆安装轴承座连接，所述拉力杆的另一端与所述风叶支撑杆连接。

根据本发明的一些实施例，所述安装圆环包括上圆环和下圆环，所述上圆环和所述下圆环之间通过螺丝连接，形成所述安装圆环，所述上圆环和所述下圆环的连接处分别设置有连接台，两所述连接台之间通过螺丝拧紧，从而与所述安装槽紧密连接；所述拉力杆安装轴承座包括轴承上座和轴承下座，所述轴承上座和所述轴承下座两者通过螺丝连接，形成所述拉力杆安装轴承座。

根据本发明的一些实施例，所述拉力杆和所述风叶支撑杆之间连接有加固杆，所述加固杆的两端分别与所述拉力杆和所述风叶支撑杆的杆身连接，形成三角结构。

根据本发明的一些实施例，所述风叶片的末端呈凹字型，所述风叶片的末端与所述风叶支撑杆通过螺丝连接；所述风叶片根部宽大，逐渐向末端缩小。

根据本发明的一些实施例，所述尾舵包括方形套筒，所述方形套筒与所述方形尾舵杆可拆卸连接，两所述x型支撑杆分别连接于所述方形套筒的前后两端，两所述尾舵板连接与所述x型支撑杆的两侧连接。

根据本发明的一些实施例，所述发电机舱的底部设置有轴承安装套，所述轴承安装套内设置一转向轴承，所述支撑塔柱的顶部可拆卸连接一连接座，所述连接座的中部突出一连接柱，所述连接柱与所述转向轴承的内圈连接，所述转向轴承的外圈与所述轴承安装套的内壁紧密连接，所述发电机舱通过所述转向轴承于所述连接座上转动。

根据本发明的一些实施例的内定子外转子风叶轮合一体式风力发电机，至少具有如下有益效果：所述发电机舱内采用固定连接的所述定子轴芯，通过所述转子机构绕所述定子轴芯转动进行发电，在工作过程中，所述定子轴芯保持静止，能够保证所述定子轴芯的同轴度，减少所述发电机舱的晃动，结构更简单，后期维护方便。而所述风叶轮机构通过所述风叶支撑杆和所述拉力杆拉紧所述风叶片，提升所述风叶轮机构的抗风强度，且所述尾舵板采用所述x型支撑杆连接在所述方形尾舵杆上，使所述尾舵机构处的气体流动更平稳，提升设备在工作过程中的迎风能力，提升工作效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的示意图；

图2为本发明实施例的局部示意图；

图3为本发明实施例的转子机构截面视图；

图4为本发明实施例的发电机舱示意图；

图5为本发明实施例的发电机舱内部平面示意图；

图6为本发明实施例的固定块示意图；

图7为本发明实施例的安装圆环截面视图；

图8为本发明实施例的安装圆环俯视图；

图9为本发明实施例的连接台示意图；

图10为本发明实施例的拉力杆安装轴承座第一示意图；

图11为本发明实施例的拉力杆安装轴承座第二示意图；

图12为本发明实施例的拉力杆安装轴承座连接拉力杆视图；

图13为本发明实施例的拉力杆示意图；

图14为本发明实施例的风叶支撑杆示意图；

图15为本发明实施例的风叶支撑杆连接安装圆环示意图；

图16为本发明实施例的风叶片示意图；

图17为本发明实施例的尾舵机构示意图。

附图标记：

支撑塔柱100、连接座110、连接柱111、发电机舱200、固定孔201、固定块210、弧形槽211、尾舵安装部220、定子轴芯230、导电部231、定子线圈240、轴承安装套250、转向轴承260、转子壳体310、转子磁铁311、安装槽312、安装圆环320、上圆环321、下圆环322、连接台323、安装孔324、转子轴承330、拉力杆轴承340、拉力杆安装轴承座350、轴承上座351、轴承下座352、拉力杆410、风叶支撑杆420、加固杆430、风叶片440、方形尾舵杆510、方形套筒520、尾舵板530、x型支撑杆540。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右、顶、底等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图17描述根据本发明实施例的内定子外转子风叶轮合一体式风力发电机，以下简称内定子风力发电机。

如图1-图17所示，内定子外转子风叶轮合一体式风力发电机包括支撑塔柱100，支撑塔柱100安装在地面，顶部安装内定子风力发电机的主体，内定子风力发电机包括发电机舱200，发电机舱200与支撑塔柱100转动连接，在发电机舱200的尾部设置有尾舵安装部220，而发电机舱200的头部固定连接一定子轴芯230，定子轴芯230上套接一定子线圈240，定子线圈240与定子轴芯230固定连接。在本发明中，定子轴芯230和定子线圈240在工作过程中保持静止状态，从而保证定子轴芯230与发电机舱200之间的同轴度，相对于现有的风力发电机，转轴随风叶转动而转动，由转轴带动转子进行发电。本发明的内定子风力发电机通过把定子轴芯230与发电机舱200固定连接，在发电过程中，定子轴芯230不参与转动，减少了定子轴芯230上的载荷，并且由于定子轴芯230与发电机舱200内部紧密连接，能够看做一个整体，保证了定子轴芯230和发电机舱200始终同轴设计，减少工作过程中的晃动，提升风力发电机的稳定性。

在发电机舱200前方设置有转子机构，转子机构与定子轴芯230转动连接，转子机构包裹着定子线圈240，具体地，转子机构包裹着定子线圈240，转子机构在定子轴芯230上转动，而定子线圈240与定子轴芯230保持静止，通过转子机构绕定子线圈240转动从而切割磁场线产生电流。转子机构的转动通过一风叶轮机构带动，风叶轮机构与定子轴芯230转动连接，风叶轮机构与转子机构同步转动，风叶轮机构包括拉力杆410和风叶支撑杆420，风叶支撑杆420的一端与转子机构连接并同步转动，风叶支撑杆420的另一端固定连接风叶片440，拉力杆410的一端与定子轴芯230转动连接，拉力杆410的另一端与风叶支撑杆420的另一端连接，风叶片440在空气流带动下转动，并带动转子机构绕定子线圈240转动。本发明的内定子风力发电机工作工程中，转动的部分仅有转子机构，相对于现有的风力发电机，本发明的内定子风力发电机同时转动的部件多呈现在外面，便于检查，并且更加容易判断故障部位，在后期维护中工作人员能够更快，更省时间对内定子风力发电机进行维护。

为了使内定子风力发电机在工作过程中更加稳定，发电机舱200尾部连接一尾舵机构，尾舵机构通过一方形尾舵杆510与尾舵安装部220连接，尾舵机构包括对称分布的尾舵板530，两尾舵板530通过若干x型支撑杆540连接，x型支撑杆540与方形尾舵杆510连接，使尾舵机构的中部镂空，能够通过更多的气流，避免气流在内定子风力发电机的尾部形成乱流，影响发电机舱200的稳定性。

在本发明中，内定子风力发电机总共包括支撑塔柱100、发电机舱200、转子机构、风叶轮机构和尾舵机构五部分，下文将把发电机舱200、转子机构和风叶轮机构、尾舵机构和支撑塔柱100分成四部分依次描述。

在本发明的一些实施例中，如图1-图6所示，发电机舱200与定子轴芯230之间通过螺纹旋紧，具体地，定子轴芯230的尾部分别设置有螺纹，发电机舱200的头部设置有螺口，定子轴芯230的尾部与发电机舱200的头部螺纹连接。定子轴芯230的内部设置有一根导电部231，导电部231的一端延伸至定子线圈240处，另一端延伸至发电机舱200的内部，定子线圈240与导电部231连通，转子机构绕定子线圈240转动产生电流，电流从定子线圈240流入导电部231，经导电部231流入发电机舱200内，导电部231在定子轴芯230的内部紧密连接，防止导电部231和定子轴芯230松动，由于定子线圈240与定子轴芯230固定连接，定子线圈240与导电部231的接触稳定，且定子线圈240、定子轴芯230和导电部231均为固定件，不随转子机构转动而转动，保证三者长时间使用后接触面积不变，保持其电力传输能力。在本实施例中，发电机舱200采用圆筒型，在其他一些实施例中，还可以根据实际生产产品的需求采用方形、多边形等不同形状的发电机舱200。本发明对发电机舱200的形状不一一赘述，应理解，在不脱离本发明基本构思的前提下，发电机舱200的形状灵活变换，均应视为在本发明限定的保护范围之内。

如图5和图6所示，为了防止定子轴芯230长期工作后与发电机舱200的内部出现松动，定子轴芯230的尾部设计成螺纹平边样式，定子轴芯230拧入发电机舱200后，定子轴芯230的尾部突出于发电机舱200的内部平面，发电机舱200的内部平面周缘等间距设置有若干固定孔201，一固定块210套接在定子轴芯230的尾部，固定块210套接定子轴芯230后，与发电机舱200的内部平面接触，固定块210的中部形状与定子轴芯230的螺纹平边样式相同，两者能够相互嵌合。固定块210与发电机舱200的内部平面通过若干平面螺丝连接，定子轴芯230的尾部设置有螺母拧紧加以固定，从而固定定子轴芯230在发电机舱200的位置，防止定子轴芯230长时间工作中，定子轴芯230的尾部与发电机舱200的头部松动，导致定子轴芯230前后位移或从发电机舱200内脱落。具体地，平面螺丝位于固定块210的两侧，固定块210的两侧设置有弧形槽211，在平面螺丝位于固定块210的两侧弧形槽211内，固定块210的两侧分别连接有相同数量的平面螺丝，固定块210用于防止定子轴芯230松动。平面螺丝穿过弧形槽211，与发电机舱200的内部平面螺纹连接，平面螺丝拧紧后，固定块210的位置被固定，无法随意转动，而定子轴芯230的尾部与固定块210嵌合，固定块210无法转动，则定子轴芯230也不会转动，从而防止定子轴芯230与发电机舱200的连接松动，使结构更加稳定。

应理解，固定块210使用弧形槽211的设计来限制固定块210与发电机舱200内部平面之间的位置并非唯一实施方式，在其他一些实施例中，还可以根据实际生产需求在固定块210表面设置有若干限位孔，在发电机舱200内部平面对应限位孔位置设置安装口，平面螺丝穿过限位孔与对应的安装口螺纹连接，只要保证发电机舱200与固定块210之间连接稳定，定子轴芯230便不会发生位移或松动。本发明对固定块210与发电机舱200内部平面的连接结构不一一赘述，应理解，在不脱离本发明基本构思的前提下，固定块210与发电机舱200内部平面的连接结构灵活变换，均应视为在本发明限定的保护范围之内。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，转子机构包括转子壳体310，转子壳体310通过两转子轴承330与定子轴芯230转动连接，具体地，两转子轴承330套接在定子轴芯230上，定子线圈240位于两转子轴承330之间，转子轴承330的内圈与定子轴芯230套接，转子轴承330的外圈与转子壳体310的中部连接，转子壳体310通过两转子轴承330安装在定子轴芯230处后，此时定子线圈240位于转子壳体310内，转子壳体310通过两转子轴承330绕定子线圈240转动。在转子壳体310的内壁铺设一圈转子磁铁311，转子磁铁311随转子壳体310同步转动，转子壳体310在转动时，带动转子磁铁311转动，转子磁铁311绕定子线圈240转动从而感应发电。

如图1和图2所示，转子壳体310的外壁设置一圈安装槽312，具体地，安装槽312向内凹陷，一安装圆环320套接于安装槽312内，由于安装槽312向内凹陷，安装圆环320套接在安装槽312内时，能够防止安装圆环320前后晃动从安装槽312内脱出。如图7-图9所示，安装圆环320的周缘设置有若干安装孔324，安装孔324在安装圆环320的周缘等间距设置，具体地，安装孔324突出于安装圆环320表面，其安装孔324在安装圆环320上凸形设计，而风叶支撑杆420的一端能够与安装孔324连接。为了便于安装圆环320安装到安装槽312内，安装圆环320包括上圆环321和下圆环322，上圆环321和下圆环322之间通过螺丝连接，从而形成安装圆环320，上圆环321和下圆环322的连接处分别设置有连接台323，两连接台323突出于安装圆环320表面，为两者连接腾出一定的空间，连接台323两侧各设置一连接孔位，两连接台323的两侧分别通过螺丝拧紧，通过调节螺丝的旋紧力度，使安装圆环320与安装槽312紧密连接，确保安装圆环320转动的时候，转子壳体310也随安装圆环320同步转动工作发电。

如图1、图10-图12所示，定子轴芯230的头部设置有螺纹，一拉力杆轴承340与定子轴芯230的头部连接，定子轴芯230的头部呈阶梯状，螺纹设置在头部直径较小的部分，直径较小的一段为连接端，而直径较大的部分为定子轴芯230的杆身，直径较大一端为限位端，拉力杆轴承340的内圈套入定子轴芯230头部安装位，碰到限位端后，定子轴芯230的头部顶端加螺母拧紧，固定拉力干轴承340，防止其松动脱落。拉力杆轴承340的外圈连接一拉力杆安装轴承座350，拉力杆安装轴承座350与拉力杆轴承340的外圈套接并紧密链接，拉力杆410的一端与拉力杆安装轴承座350的侧壁通过螺丝连接，拉力杆410的另一端与风叶支撑杆420连接。为了便于拉力杆安装轴承座350紧密安装到拉力杆轴承340上，拉力杆安装轴承座350包括轴承上座351和轴承下座352，轴承上座351和轴承下座352两者通过螺丝连接，从而形成拉力杆安装轴承座350。在安装拉力杆安装轴承座350时，轴承上座351和轴承下座352之间要通过螺丝拧紧，使其抱紧拉力杆轴承340的外圈，防止转子机构在转动时拉力杆410从定子轴芯230上脱离。

如图1和图12所示，拉力杆410和风叶支撑杆420之间连接有加固杆430，加固杆430的两端分别与拉力杆410和风叶支撑杆420的杆身连接，形成稳定的三角形结构，在正面迎风时，拉力杆410、风叶支撑杆420和加固杆430形成的三角结构，能够很好地抵御强风的吹袭，提升抗风能力。在本实施例中，拉力杆410和风叶支撑杆420的数量为8根，对应的风叶片440数量也为8根，应理解，拉力杆410、风叶支撑杆420和风叶片440的设置数量并非唯一实施方式，在其他一些实施例中，还可以根据实际生产需求采用5根、6根或7根拉力杆410、风叶支撑杆420和风叶片440来进行安装。本发明对拉力杆410、风叶支撑杆420和风叶片440的设置数量不一一赘述，应理解，在不脱离本发明基本构思的前提下，拉力杆410、风叶支撑杆420和风叶片440的设置数量灵活变换，均应视为在本发明限定的保护范围之内。

应理解，拉力杆410和风叶支撑杆420之间连接一加固杆430并非唯一实施方式，在其他一些实施例中，还可以根据实际生产需求在两者之间连接不同数量的加固杆430，对应不同使用环境，提升抗风强度。本发明对加固杆430的数量不一一赘述，应理解，在不脱离本发明基本构思的前提下，加固杆430的数量灵活变换，均应视为在本发明限定的保护范围之内。

如图13-图16所示，为了使风叶片440能够安装到风叶支撑杆420上，风叶片440的末端呈凹字型，风叶片440的末端与风叶支撑杆420通过螺丝连接，风叶片440的根部宽大，逐渐向末端缩小，使风叶片440的捕风面积更大，提升转子机构的转速。具体地，风叶支撑杆420嵌入到风叶片440的凹型部位中，拉力杆410贴合风叶片440的凹型部位外侧，三者形成夹层结构，再通过螺丝穿过三者并拧紧，防止风叶片440在转动过程中脱离。拉力杆410在靠近风叶片440凹型部位的侧壁时弯折设计，使拉力杆410的末端能够与风叶片440凹型部位完全贴合。

在本发明的一些实施例中，如图1和图17所示，尾舵包括方形套筒520，方形套筒520与方形尾舵杆510可拆卸连接，两x型支撑杆540分别连接于方形套筒520的前后两端，两尾舵板530连接与x型支撑杆540的两侧连接。发电机舱200上的尾舵安装部220的形状与方形尾舵杆510的形状相互匹配，方形尾舵杆510能够起到限位的作用，防止尾舵在强风中偏移。

应理解，方形尾舵杆510采用方形并非唯一实施方式，在其他一些实施例中，还可以根据实际生产需求采用三角形、长方形等多边形来制作尾舵杆，对应的，尾舵安装部220的形状也随尾舵杆的形状改变而改变。本发明对尾舵杆的形状不一一赘述，应理解，在不脱离本发明基本构思的前提下，尾舵杆的形状灵活变换，均应视为在本发明限定的保护范围之内。

在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，发电机舱200的底部设置有轴承安装套250，轴承安装套250内设置一转向轴承260，支撑塔柱100的顶部可拆卸连接一连接座110，连接座110的中部突出一连接柱111，连接柱111与转向轴承260的内圈连接，转向轴承260的外圈与轴承安装套250的内壁紧密连接，发电机舱200通过转向轴承260于连接座110上转动。使内定子风力发电机能够根据风向来调整风叶片440的迎风面，始终保持垂直的迎风角度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。