一种风力发电机结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种风力发电机结构，包括立柱上的偏航旋转管所述偏航旋转管上连接有主轴，所述主轴上套装有固定的定子模块和可旋转的转子模块，其中所述定子模块包括有不导磁不导电的定子盘和定子盘上的线圈，所述转子模块包括有转盘和转盘上的永磁体，所述定子盘位于转盘之间位置处，所述定子盘上的线圈和转盘上的永磁体分别与主轴之间的距离大致相同，位于所述转盘前后两侧的永磁体按照异性相吸方向设置，所述转子模块连接有叶片；该发电机结构通过合理的结构改良，尤其是通过改良后的定子模块和转子模块，配合线圈组合环和永磁体组合环的设计，这种结构有针对性地解决了“齿槽效应”、“磁滞现象”对风力发电的阻碍作用。
【专利说明】
一种风力发电机结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及风力发电技术领域，特别是一种可以适应微风环境的风力发电机结构。
【背景技术】
[0002]目前的发电机都采用齿槽结构，齿用来引导磁力线，增强磁通密度，槽用来镶嵌绕组，并与齿中的磁力线交链，永磁发电机也不例外。齿与槽的不同导磁性使转子在不同位置有着数量不等的磁力线，在磁极对准定子齿的位置，铁磁相吸，使转子和定子之间产生磁阻，增加了静态扭矩，以至阻碍了永磁式发电机转子的转动，这就称为永磁式发电机的“齿槽效应”和“齿槽阻力矩”。由于转子与定子的基本的结构和相对状态没有改变，齿槽效应仍然存在，永磁电机固有的制动阻力，增加了电能或者风力等机械能量的损耗，影响了最终使用效果。另外，永磁发电机内的磁性体的磁化存在着明显的不可逆性，当铁磁体被磁化到饱和状态后，若将磁场强度(H)由最大值逐渐减小时，其磁感应强度(B)不是循原来的途径返回，而是沿着比原来的途径稍高的一段曲线而减小，当H=O时，B并不等于零，即磁性体中B的变化滞后于H的变化，这种现象就是磁滞现象。“齿槽效应”、“磁滞现象”加大了发电机的起动阻力矩，增加了发电机的起动阻力，还使得发电机运行不稳定，会降低发电机的效率。特别是在低风速风力发电应用中，“齿槽效应”会极大地增加低风速发电的起动难度，提高微风发电的阈值，降低发电效率，减少发电机从风中所获得的能量。有人设计了一种电机，具体参照公开号为CN 102290892 A的《低制动损耗永磁电机》，其中提到了转子改良后主要由轴、至少二个转子铁芯和至少一个永磁体组成，定子由定子铁心和线圈、辅助线圈等组成。但是在实践中发现，这种结构并不能消除磁滞现象，导致发电效率受到影响，也直接影响风力发电机在微风环境的工作。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种发电效率更高的风力发电机结构。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]—种风力发电机结构，包括立柱上的偏航旋转管所述偏航旋转管上连接有主轴，所述主轴上套装有固定的定子模块和可旋转的转子模块，其中所述定子模块包括有不导磁不导电的定子盘和定子盘上的线圈，所述转子模块包括有转盘和转盘上的永磁体，所述定子盘位于转盘之间位置处，所述定子盘上的线圈和转盘上的永磁体分别与主轴之间的距离大致相同，位于所述转盘前后两侧的永磁体按照异性相吸方向设置，所述转子模块连接有叶片。
[0006]作为一个优选项，所述定子盘之间通过固定轴套连接，所述固定轴套与主轴之间固定连接。
[0007]作为一个优选项，所述转盘对应固定轴套位置处开有避空孔。
[0008]作为一个优选项，所述转盘的数目为三个，所述定子盘的数目为两个，所述叶片位于转子模块最前侧的转盘上，所述永磁体位于最前侧的转盘朝向中间一侧、最后侧的转盘朝向中间一侧和中间的转盘两侧位置处，所述线圈位于定子盘朝向中间一侧位置处。
[0009]作为一个优选项，所述转子模块前、后两侧的转盘与主轴之间设置有轴承。
[0010]作为一个优选项，所述主轴位于偏航旋转管的前侧，所述偏航旋转管的后侧设置有尾舵板。
[0011]作为一个优选项，所述转盘之间通过连接杆连接，其中所述连接杆位于靠转盘外沿位置处。
[0012]作为一个优选项，所述连接杆上设置有用于分隔转盘的气隙隔套。
[0013]作为一个优选项，所述转子模块上套装有防雨罩。
[0014]作为一个优选项，所述永磁体为钕铁镚磁钢。
[0015]本实用新型的有益效果是:该发电机结构针对风力发电常见的“齿槽效应”、“磁滞现象”，通过合理的结构改良，尤其是通过改良后的定子模块和转子模块，配合线圈组合环和永磁体组合环的设计，其发电机结构的叶片在风力的作用下带动线圈两侧的永磁体绕主轴旋转，产生感应电流，从而将风能转化为电能，这种结构有针对性地解决了 “齿槽效应”、“磁滞现象”对风力发电的启动阻力，提高了风能转化电能的效率，十分适合在风力小、风速低、风向风力不稳定的地区使用。
【附图说明】
[0016]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0017]图1是本实用新型的立体图；
[0018]图2是本实用新型中定子模块、转子模块等的立体图；
[0019]图3是本实用新型的结构分解图；
[0020]图4是本实用新型的工作原理示意图。
【具体实施方式】
[0021]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。为透彻的理解本发明，在接下来的描述中会涉及一些特定细节。而在没有这些特定细节时，本发明则可能仍可实现，即所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。此外需要说明的是，下面描述中使用的词语“前侧”、“后侧”、“左侧”、“右侧”、“上侧”、“下侧”等指的是附图中的方向，词语“内”、“外”、“中间一侧”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向，相关技术人员在对上述方向作简单、不需要创造性的调整不应理解为本申请保护范围以外的技术。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定实际保护范围。而为避免混淆本发明的目的，由于熟知的制造方法、控制程序、部件尺寸、材料成分、电路布局等的技术已经很容易理解，因此它们并未被详细描述。参照图1、图2、图3、图4，一种风力发电机结构，包括立柱上的偏航旋转管1，作为立柱和发电机结构之间的连接件。所述偏航旋转管I上连接有主轴U，所述主轴11上套装有固定的定子模块2和可旋转的转子模块3，其中所述定子模块2包括有不导磁不导电的定子盘4和定子盘4上的线圈21，定子盘4一般为非金属材料。所述转子模块3包括有转盘5和转盘5上的永磁体31。定子模块2相对于主轴11固定不旋转，而转子模块3则相对于主轴11可旋转。所述定子盘4位于转盘5之间位置处，即定子盘4和转盘5依次交错排列。所述定子盘4上的线圈21和转盘5上的永磁体31分别与主轴11之间的距离大致相同，以保证线圈21能切割磁体31的磁力线，即定子盘4上的线圈21与主轴11之间的距离和转盘5上的永磁体31与主轴11之间的距离完全可能根据定子盘4、线圈21、转盘5、永磁体31的具体形状和尺寸而灵活调整，而非必须精确相等。位于所述转盘5前后两侧的永磁体31按照异性相吸方向设置，所述转子模块3连接有叶片6。
[0022]参照图4，在实际工作时，叶片6在风力的作用下可带动转子模块3绕主轴11旋转，此时转子模块3的转盘5也就带动线圈21永磁体31旋转，而定子模块2的线圈21不动，相当于线圈21切割永磁体31之间形成的磁力线，进而产生电流。由于定子盘4不导磁不导电，因此这种设计就直接解决了原来铁芯所产生的齿槽效应对风力发电的阻碍作用。此外由于定子盘4上的线圈21和转盘5上的永磁体31分别与主轴11之间的距离大致相同，即定子盘4上的线圈21排列成一个线圈组合环，而转盘5上的永磁体31则排列成一个永磁体组合环，且线圈组合环和永磁体组合环的直径大致相等。当永磁体组合环跟随转盘5旋转时，虽然线圈21依然会切割永磁体31之间形成的磁力线，但是线圈组合环和永磁体组合环之间的整体距离是不变的，也就很好的解决了磁滞现象对风力发电的阻碍作用。
[0023]另外的实施例，参照图1、图2、图3、图4的一种风力发电机结构，其中此处所称的“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。实施例包括立柱上的偏航旋转管I，所述偏航旋转管I上连接有主轴11，所述主轴11上套装有固定的定子模块2和可旋转的转子模块3，其中所述定子模块2包括有不导磁不导电的定子盘4和定子盘4上的线圈21，所述转子模块3包括有转盘5和转盘5上的永磁体31，所述定子盘4位于转盘5之间位置处，所述定子盘4上的线圈21和转盘5上的永磁体31分别与主轴11之间的距离大致相同，位于所述转盘5前后两侧的永磁体31按照异性相吸方向设置，各个纵向面层的永磁体31之间的正负极相反设置，所述转子模块3连接有叶片6，参照图3，所述转盘5的数目为三个，所述定子盘4的数目为两个，所述叶片6位于转子模块3最前侧的转盘5上，所述永磁体31位于最前侧的转盘5朝向中间一侧、最后侧的转盘5朝向中间一侧和中间的转盘5两侧位置处，所述线圈21位于定子盘4朝向中间一侧位置处。转子模块3最前侧的转盘5作为主动盘，叶片6受到风吹就可带动转子模块3最前侧的转盘5旋转，进而带动整个转子模块3的所有转盘5旋转。转子模块3的转盘5和主轴11可通过轴承结构减少摩擦。
[0024]另外的实施例，参照图1、图2、图3、图4的一种风力发电机结构，包括立柱上的偏航旋转管I，所述偏航旋转管I上连接有主轴11，所述主轴11上套装有固定的定子模块2和可旋转的转子模块3，其中所述定子模块2包括有不导磁不导电的定子盘4和定子盘4上的线圈21，在本实施例中，定子盘4采用高分子材料制造而成。所述转子模块3包括有转盘5和转盘5上的永磁体31，所述定子盘4位于转盘5之间位置处，所述定子盘4上的线圈21和转盘5上的永磁体31分别与主轴11之间的距离大致相同，位于所述转盘5前后两侧的永磁体31按照异性相吸方向设置，所述转子模块3连接有叶片6，所述定子盘4之间通过固定轴套7连接，所述固定轴套7与主轴11之间固定连接，保证定子盘4连接稳固。在本实施例中，固定轴套7和主轴11之间配合定位销固定。所述转盘5对应固定轴套7位置处开有避空孔51，保证转盘5旋转的时候不会打到固定轴套7 ο所述转盘5之间通过连接杆9连接，其中所述连接杆9位于靠转盘5外沿位置处，保证叶片6受到风吹带动一个转盘5旋转，就可以带动整个转子模块3的所有转盘5—起旋转。所述连接杆9上设置有用于分隔转盘5的气隙隔套91，以保证转盘5之间保留有足够的空隙，避免转盘5旋转时打到定子盘4的端面和线圈21。所述转子模块3上套装有防雨罩32，避免雨水、沙尘进入到发电机结构的定子盘4、转盘5、主轴11等位置处，影响发电效果和缩短工作寿命。所述转子模块3前、后两侧的转盘5与主轴11之间设置有轴承8，保证整个转子模块3的旋转过程足够平稳。所述永磁体31为钕铁镚磁钢，可提高其耐高温、耐氧化、耐腐蚀的能力，十分适合风轮发电机在野外工作的需要。
[0025]另外的实施例，参照图1、图2、图3、图4的一种风力发电机结构，包括立柱上的偏航旋转管I，所述偏航旋转管I上连接有主轴11，所述主轴11上套装有固定的定子模块2和可旋转的转子模块3，其中所述定子模块2包括有不导磁不导电的定子盘4和定子盘4上的线圈21，所述转子模块3包括有转盘5和转盘5上的永磁体31，所述定子盘4位于转盘5之间位置处，所述定子盘4上的线圈21和转盘5上的永磁体31与主轴11之间的距离大致相同，位于所述转盘5前后两侧的永磁体31按照异性相吸方向设置，所述转子模块3连接有叶片6。所述主轴11位于偏航旋转管I的前侧，所述偏航旋转管I的后侧设置有尾舵板12。当风向改变时，例如风向由左侧往右侧吹，尾舵板12往右转动，使得发电机连接臂4和尾舵板12跟随偏航旋转管I联动转动，直到尾舵板12转动至与新的风向平行，实现了发电机结构通过尾舵板12自动捕捉风向。
[0026]根据上述原理，本实用新型还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。
[0027]经过实践证明，其风力发电机的叶片在风力的作用下可带动发电机结构的线圈21两侧的永磁体绕主轴11旋转，从而将风能转化为电能，这种结构，无铁芯、无齿槽，不存在磁滞和涡流损耗，提高了风能转化电能的效率;通过设转子模块3前、后两侧的转盘5与主轴11之间的轴承8与主轴11构成转动连接，对发电机结构的旋转轴承起到良好的保护作用，配合防雨罩32可避免其易受污染致损导致风力发电机易失去风向敏感性而降低风力发电机的效率;这种结构的发电机结构具有高效的发电效率，可以以一套发电装置即可拖动多个灯源，亦可以作为小型发电设备为家用和小型企业提供日常用电，有利于技术的推广应用。
【主权项】
1.一种风力发电机结构，包括立柱上的偏航旋转管(I)，其特征在于:所述偏航旋转管(I)上连接有主轴(11)，所述主轴(11)上套装有固定的定子模块(2)和可旋转的转子模块(3)，其中所述定子模块(2)包括有不导磁不导电的定子盘(4)和定子盘(4)上的线圈(21)，所述转子模块(3)包括有转盘(5)和转盘(5)上的永磁体(31)，所述定子盘(4)位于转盘(5)之间位置处，所述定子盘(4)上的线圈(21)和转盘(5)上的永磁体(31)分别与主轴(11)之间的距离大致相同，位于所述转盘(5)前后两侧的永磁体(31)按照异性相吸方向设置，所述转子模块(3)连接有叶片(6)。2.根据权利要求1所述的一种风力发电机结构，其特征在于:所述定子盘(4)之间通过固定轴套(7)连接，所述固定轴套(7)与主轴(I I)之间固定连接。3.根据权利要求2所述的一种风力发电机结构，其特征在于:所述转盘(5)对应固定轴套(7)位置处开有避空孔(51)。4.根据权利要求1所述的一种风力发电机结构，其特征在于:所述转盘(5)的数目为三个，所述定子盘(4)的数目为两个，所述叶片(6)位于转子模块(3)最前侧的转盘(5)上，所述永磁体(31)位于最前侧的转盘(5)朝向中间一侧、最后侧的转盘(5)朝向中间一侧和中间的转盘(5)两侧位置处，所述线圈(21)位于定子盘(4)朝向中间一侧位置处。5.根据权利要求1所述的一种风力发电机结构，其特征在于:所述转子模块(3)前、后两侧的转盘(5)与主轴(11)之间设置有轴承(8)。6.根据权利要求1所述的一种风力发电机结构，其特征在于:所述主轴(11)位于偏航旋转管(I)的前侧，所述偏航旋转管(I)的后侧设置有尾舵板(12)。7.根据权利要求1所述的一种风力发电机结构，其特征在于:所述转盘(5)之间通过连接杆(9 )连接，其中所述连接杆(9 )位于靠转盘(5 )外沿位置处。8.根据权利要求7所述的一种风力发电机结构，其特征在于:所述连接杆(9)上设置有用于分隔转盘(5)的气隙隔套(91)。9.根据权利要求1或8所述的一种风力发电机结构，其特征在于:所述转子模块(3)上套装有防雨罩(32)。10.根据权利要求1所述的一种风力发电机结构，其特征在于:所述永磁体(31)为钕铁镚磁钢。
【文档编号】F03D9/25GK205618304SQ201620343699
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】雷洁颜
【申请人】雷洁颜