专业风力、水力双栖发电机的制作方法

本发明涉及到：机电、能源、环保、风力发电、水力发电。

背景技术：

随着人民生活水平的不断提高、环保意识的增强，人民便开始寻找洁净能源，于是风能和水能也就成为人民追求的目标，然而一台风能发电机动辄上千万，而且要专业安装专业维护，就连一个路灯用的小小风力发电机也要成千上万，而且动不动就罢工停转，这对一般的家庭、集体和企业望洋兴叹，同时风力发电机那庞然大物，一个桨叶长达几十上百米，那经天纬地的占用空间的磅礴气势也只能让人胆寒，就连一个路灯风力发电机其工作半径和动作幅度都是相当惊人的，简直句像一只小飞机一样，要知道路灯风力发电机是安装在搞搞的电线杆上，这在人口密集的城市本身就让人有一种不安全感，因此这也是其一直以来没有普及的的原因，于是人们又在探索一种动作幅度小安全可靠的的适合路灯和野外发电的风力发电机，像cn2227212y就发明了一种平行地面旋转的半球风叶发电机，但该技术方案没有摆脱桨叶风力发电机那样大幅度动作，这也是不可取的，特别是该技术方案还在上面增加了变速箱，这就更是败笔，这说明发明人对发电机的性能和结构根本就不了解，因为变速箱的存在或多或少挥增加发电机的重量，这是电杆上风力发电机最机最忌讳的，同时因为变速箱的存在直接影响发电机的寿命，这给维护增加了不确定的隐患，更重要的是增加了风力发电机的制造成本，这就是致命的，所以其虽然摆脱了防水问题，但这并不是一个好技术方案，不足取；还有cn2307922y尽管相对于cn2227212y稍接近一些实用性，然而，该技术方案所使用的发电机却并非专业风力发电机，因为发电机的不专业，所以到至了该技术方案在风叶和发电机之间在加了变速箱，这在某种意义上来说，其与cn2227212y几乎是换汤不换药，同时因为电机输出轴朝天布置，这给发电机的防水问题无疑增加了困难和难度，因此这也是不可取的，同时该技术方案的风叶既小而且单薄，发明人在追求长力臂而增加扭矩的时候却忘记了风叶的受力面积其实是可以弥补力臂的缺陷这个原理，这样无形之中就增加风力发电机的外形体积而变得臃肿，从该技术方案不难看出：风叶箱庞然大物而发电机却只有豆粒大小就不难看出其中的问题，因此：该技术方案也是不成熟的，也是不可取的；还有cn2413048y尽管也是采用直立式风叶，但其使用的发电机也不是专业的风力发电机，其也经过了变速箱来达到发电的目的，像这样豪华、上规模的布控方式成本也便宜不了多少也是不足取的，因为要实施这样一台风力发电机，其成本和造价以及安装难度，以及气势还不如直接安装一台桨叶式风力发电机还简单实用，这已经是走进来另外一个死胡同，这也不可取；最为理想的布置方式是cn1294261a这样的风力发电装置，咋一看来这个技术方案简洁紧奏，易于实施，然而，仔细一分析，该技术方案却有许许多多的问题，有些甚至是致命的，首先：该技术方案设立了上下双层风叶，也即转子和定子各链接一组风叶，这种布控方式看似双面受力提高了发电机转子和定子之间相对运动速度，但却给发电机的制造增加了一倍以上的难度，因为定子是线圈，将电流引出只有通过碳刷，碳刷的出现，在增加了发电机的复杂程度不说，更重要的是大大降低了发电机的使用寿命，同时增加了发电机的毛病率，事实上将两组风叶同一个方向安装这样同样增加了转子的受力量，同样提高了发电机的转速，其发电效果完全是一样的，该技术方案完全是多此一举，还有采用磁铁的相互排斥支撑作为轴承，这简直就是无知，要知道磁铁的相互排斥是不稳定的，它会在丝毫外力的情况下偏向一遍靠，所以这种设想是不靠谱的，也是不可能实现的，至于该技术方案还幻想使用超导磁铁，那更是画饼充饥，一台小小的风力发电机能有多大的作用？能够产生多大的经济效益？能够维护超导的成本，简直就是天方夜谭；还有一点最为重要的就是发电机的防水问题，该技术方案只字未提，似乎磁铁的磁性就可以阻挡雨水的侵蚀一样，所以说该技术方案其实就是一个笑话，根本就不可能实施；本发明：专业风力、水力发电机其特征在于：杜绝了市面上现有的风力、水力发电机以及以上列举的所有技术方案的缺点和缺陷，其为立式风力发电和水力发电而专业设计出一种结构简单，性能可靠、发电效率高且制造容易、成本低廉、寿命长容易布控实施，易于搬迁而且密集化布置也互不影响互不干扰的人性化风力、水力专业发电机，其市场前景无可限量。

技术实现要素：

如图1所示：专业风力、水力水陆双栖发电机其特征在于：其为立式风力发电和水力发电而专业设计的水陆双栖专业发电机，也就是说其只能用于立式风力发电兼用于立式水力发电，并且因为锥形轴承的设置使得它只允许立式倒置安装，也就是说电机在上，输出轴朝下垂直于地心的头重脚轻式的倒置安装，虽然其不排斥在某些特殊场合中某种特殊需要也可以侧向或者反向倒置安装，这样虽然也不影响其发电效果，但却因为本发明的特殊设计而会影响本发明的使用寿命；同时因为和它的多极性其只适用与低转速的风力发电和水力发电，这就注定了该发明的排它性使用而谓之为行业性和专业性；其中包括：发电机的多极转子1，多极发电机转子1的圆周面环状布置有多极铁氧体磁环或者多个由n、s相间组成的环状强磁磁钢圈；又在多极发电机转子1的磁钢外围布置有多极发电机定子绕组2，多极发电机定子绕组2对多极发电机转子1实行外包围之势，发电机转子1和发电机定子绕组2近距离相吻合却又有非接触间隙，从而使发电机转子1能够在任何环境下顺利转动，要求既达到之间的间隙最小使得定子2能够获得最大的磁通量却又不至于发生粘连而影响发电机转子1的顺利转动；专业风力、水力发电机的转轴3比较特别，它不同于常规电机短而粗，而是长而粗，而且轴承座不是设在发电机的两个端盖上，而是设在发电机的一边壳体5上，这样就杜绝了因为两端盖加工的工艺误差而引起的前盒不对后盖，致使发电机转子与定子的圆心点不重合而出现转子和定子的局部粘连现象，这是电机的通病，这个毛病在工厂和实验室的室内温差变化不大的环境下并不突出，因而不让人重视，一旦到野外温差较大的环境，特别是带有负荷的情况下，这种毛病就尤为突出几乎是致命的，很多风力发电机停转就是因为这个毛病而停止转动，以致报废，这一点尤为重要，于是这样的单边布置轴承在生产制造过程中减少了废品和不合格产品，正因为本发明的发电机轴承座和定子支座都是一次夹紧后一次性切屑加工成型，所以确保了发电机的转子1和定子2的圆心保证重合在同一点上，这样大大增加了产品的合格率，同时大大增加了发电机的使用寿命，这种单边布置轴承方法大大地削减了垂直于轴向的弯曲扭矩，这样大大地减小了主轴3的直径；同时也大大地简化了发电机的结构，还简化了装配工艺，特别是方便了维修，因为这样就不需要拉马之类专业的维修工具，只要一个螺丝刀就可以对发电机开肠破肚，内脏一目了然，而且可以带电维修；发电机的轴承因为发电机的转子1和瓦型风力发电机风叶14、发电机转轴3、风力发电机枫叶支架17、风叶支架规定螺栓29以及相关附件，如果是水力发电的话，整个水轮或者螺旋浆全是悬吊式设计，因此在发电机轴向承载着相关的重力。于是发电机转轴4采用了锥形轴承；发电机壳体5只有半边，采用铝合金或者高强度工程塑料，当然水力发电机因为不需要移动搬迁，所以也可以是铸铁铸钢或者其他笨重却廉价的金属材料，但原则是强度一定要达到同等铝合金所能承受的强度，发电机的没有后壳体，只有发电机的防护罩6，发电机防护罩6可以是不锈钢薄材冲压出凹凸加强筋，也可以是铝合金也可以是抗紫外线的有机塑料和玻璃纤维加树脂成型；作为风力发电机的最大杀手是氧化和雨水的侵蚀，通过解剖海量的毛病风力发电机几乎百分之九十的毛病均是因为发电机的轴承被雨水侵蚀而引起的轴承锈蚀磨损间隙变大而使得转子偏心以至于和定子铁芯咬死，或者是轴承自己咬死，因为许多风力发电机的中心轴只是简单的搁置了一层海绵用于挡水，就算有些风力发电机设置有防水胶圈，但因为风力发电机工作环境恶劣，胶圈在日晒雨淋、风霜雪冻的环境下使用寿命极其有限，于是本发明特设计为倒置型，就算没有防水胶封，雨水也很难进入电机，因为水往低处流，即使是这样，本发明却仍然在输出轴外沿设立了挡水挡阳光罩7和优质抗衰老橡胶或者其它抗衰老高分子柔性防水封圈8，这样就等于设置了两重防水，同时防水封圈8因为暗藏在挡水罩7里面，因此不受外部恶劣环境的影响，从而大大地延长了使用寿命，就算它老化了，龟裂了，只要不崩塌、只要防水胶圈的钢骨架在，其就永远起到挡水的作用，同时该处的轴承座再次起到了挡水作用，这样就达到了三重防水；可以说在防水设计上已经是万无一失；为了防水，还在电机的防护罩6与电机的紧吻合之间设置了防水胶圈9，同时在发电机的防护罩6上面设置了配电室12，当然水力发电因为水力稳定而且可调，直接输出高压交流电，只是在配电室12上面安装电压、电流和赫兹表，风力发电机配电室内就设有：全波整流器、过电切断发电机交流输出电路以保护蓄电器，还有逆变输出电路，逆变输出有50赫兹220v、380v正弦交流电和12v或者12v倍数电压的直流电和4.5v手机充电电压，输出的电压和相数视其使用场合、功率大小对不同的产品进行实际定位，同时在小型风力发电机中还设置有蓄电器，蓄电器可以是超级电容器也可以是12v蓄电池；配电室12有配电室盖11保护，同时配电室盖11与发电机防护罩6之间的紧吻合之间还设有优质抗衰老耐磨橡胶或者其它抗衰老耐磨的高分子柔性防水封圈8，发电机的紧固螺丝10全部采用不锈钢或者镀件螺栓，以防锈蚀；这样风力发电机发出的交流电通过整流蓄积、逆变升压后就可以得到所需要的电压电流，这种高度集成的发电机大大的节约了成本，同时安装布置简单灵活易于实施，从而达到了：低成本高效率、易于布置便于携带搬迁、使用环境宽广：屋顶、阳台、船上、河道、路灯、美化亮化城市等广阔的市场，是非常收欢迎的专业发电机。

专业风力、水力双栖发电机的发电机转子和定子还可以换位实施，如图2所示，也就是说：发电机的转子磁圈1在定子绕组2的外沿，定子绕组2被磁圈1包围其中，这样布置虽然比上述定子绕组2包围转子磁圈1的布置方法相对复杂得多，维修也变得很不方便，但是其有着得天独厚的优势：那就是：使用寿命长，更保险可靠，因为它克服了转子被离心力破坏而脱落的问题，同时大大地增加了发电机抗击碰撞摔打的能力，因为磁钢被磁碗牢牢地捆绑在“怀中”，即使是脱离也不会掉落，这样大大地增加了发电机的使用寿命。

附图说明

图1为专业风力、水力发电机结构原理图。

图2为转子和定子位置互换的专业风力、水力发电机机结构原理图。

图3为专业风力、水力发电机与立式风叶组合成为立式风力发电机的结构原理图。

图4为转轴组合式专业风力、水力发电机与立式风叶组合成为立式风力发电机的结构原理图。

图5为立式风力发电机作为美化亮化灯的结构原理图。

图6为立式风力发电机与电线杆组合作为路灯照明的结构原理图。

图7为立式风力发电机的爪式底座和风叶的结构原理图。

图8为立式风力发电机的盘式底座和风叶的结构原理图。

图9为采用无线励磁的大功率专业风力、水力发电机结构原理图。

图10为采用电容器并联电压超前励磁的大功率鼠笼式专业风力、水力发电机结构原理图。

图11为专业风力、水力发电机配电电路原理图。

图12为无线励磁的专业大功率风力、水力发电机配电电路原理图。

图13为专业风力、水力发电机在高压差水流情况下而设计的鼠笼栅板式水轮发电机的结构原理图。

图14为专业风力、水力发电机在低压差大水流情况下而设计的螺旋桨式水力发电机的结构原理图。

其中：1：永磁铁多极发电机转子，其圆周面环状布有多极铁氧体磁环或者多个由n、s相间的强磁磁钢；01：绕组型多极发电机转子；2：多极发电机定子绕组；3：发电机转轴；4：发电机锥形轴承；5：发电机壳体；6：发电机防护罩；7：发电机挡水挡阳光罩；8：优质抗衰老橡胶或者其它抗衰老高分子柔性防水封圈；9：防水胶垫圈；10：紧固螺丝；11：配电室盖；12：配电室；13：发电机支撑柱；14：瓦型风力发电机风叶；16：风力发电机底座；17：风力发电机枫叶支架；18：风力发电机延伸轴：19：延伸轴吻合轴套；20：轴套固定螺栓；21：led罩灯；22：led条状灯布置于风力发电机支撑柱(13)上；23：路灯杆；24：路灯风力发电机固定螺帽；25：路灯风力发电机固定支撑架：26：路灯风力发电机固定夹；27：固定夹固定螺栓；28：led高亮度灯；29：风叶支架规定螺栓；30：风叶固定螺栓；31：风力发电机支撑脚；32：风力发电机支撑座；33无线励磁发射线圈；34：无线励磁接收线圈；35接收整流输出电路；36：绕组励磁转子；37无线励磁发射线圈固定支架；38：鼠笼式转子；39：发电机转子安装链接铁碗，40：发电机转子安装链接铁碗固定锁紧螺帽；41：鼠笼栅板式水轮；42：螺旋桨。

具体实施方式

实施例1：专业风力发电机

如图3所示：专业风力、水力发电机只要增加：发电机支撑柱13、瓦型风力发电机风叶14、风力发电机底座16、风力发电机枫叶支架17、风叶支架规定螺栓29、风叶固定螺栓30、风力发电机支撑脚31、或者风力发电机支撑座32就是一台结构简单、实施容易、成本低廉方便布置、搬迁、携带的完美风力发电机；其中瓦型风力发电机的叶片14采用树形直立布置，一正一反，但却是一个时针方向，而且风叶数量在两片以上，经典的叶片数值是4片的性价比最高，因为其结构简单，运动的幅度小，价格低廉发电效率高，所以可以密集布置而不会相互干扰，风力发电机的底座有两种结构：如图7和图8所示：分为爪式底座即：风力发电机支撑脚31和盘式结构即风力发电机支撑座32。

实施例2：分轴式风力、水力发电机

如图4所示：专业风力、水力发电机的发电机转轴3和风力发电机以及水力发电机的转轴可以分开设计，其中包括增加风力发电机延伸轴18、延伸轴吻合轴套19、轴套固定螺栓20，这样大大地减少了发电机机芯制造的难度和工艺要求，同时也方便了和包装运输和装配。

实施例3：自供电免维护的城市亮化灯。

如图5所示：专业风力、水力发电机与风叶组合成的风力发电机可以方便简单地布置成美化城市量化城市的自供电免维护城市亮化灯，其只要增加led罩灯21、布置于风力发电机支撑柱(13)上的led条状灯22就是一盏自供电免维护的城市亮化灯，只是在配电室12里面的控制电路中必须增加光电控制器，以保证白天关闭晚上开启。

实施例4：自供电免维护的环保风力发电路灯。

如图6所示：专业风力、水力发电机与风叶组合成的风力发电机可以方便地布置成经久耐用的自供电免维护路灯，其中必须增加路灯杆23、路灯风力发电机固定螺帽24、路灯风力发电机固定支撑架25、路灯风力发电机固定夹26、固定夹固定螺栓27、led高亮度灯28就是一盏安全可靠经久耐用完美的自供电免维护的环保路灯，当然必须在控制电路中增加白天关灯晚上开灯的光电控制电路，其克服了传统风力发电机的动作幅度大、寿命短并且让人有种动辄担心某个零部件就会掉下来砸到人的不安全感的缺陷。

实施例5：采用无线励磁的大型专业风力、水力发电机。

如图9所示：对于一些大型专业风力、水力发电机，特别是大型水力发电机必须采用自励磁法式取代永久磁铁或磁钢一提高发电效率，其采用无线励磁方式，其中增加绕组型多极发电机转子01、无线励磁发射线圈33、无线励磁接收线圈34、接收整流输出电路35、绕组励磁转子36、无线励磁发射线圈固定支架37；同时在配电室12中增加逆变调节和发射电路，虽然这样布置增加了发电机的制造成本，但在高风速的情况下，发电效率就是永磁转子无法比拟的，而且更加发挥了发电量的可调控性，其励磁和配电电路原理图如图12所示，他说在普通风力发电机的配的电路如图11的基础上增加了励磁电路。

实施例6：采用三相电容器并联电压超前励磁方式的鼠笼式转子的大型专业风力、水力发电机。

如图10所示：对于一些大型专业风力、水力发电机，为了提高发电机的发电效率，特采用多极鼠笼式发电机转子，励磁方式采用三相电容器并联电压超前励磁方式，这样鼠笼式转子38就取代了永磁铁多极发电机转子1，从而使发电机的高速情况下发电效率更高，同时发电机启动国家容易。

实施例7：水量不大但压差大的专业水轮式水力发电机。

如图13所示：在水量不大但压差大的情况下：专业风力、水力发电机与鼠笼栅板式水轮41悬吊组合，即发电机在上鼠笼栅板式水轮41在下，只要只要适当地固定专业风力、水力发电机，当高压约束水从一边向鼠笼栅板式水轮41喷射时，专业风力、水力发电机就可以发出强大稳定和标准的市电，这种市电的频率、电压均由控制水量来调节，也可以通过控制模块控制步进电机控制水闸来调控进水量来智能调节发电机的输出电压、电流和频率，只是在配电室12上面增加了安装电压、电流和赫兹表，而全波整流之类的电路和充电电路逆变电路全部休眠，因为不需要蓄电。

实施例8：水量大但压差小的情况下的专业风力、水力发电机与螺旋桨式水轮机。

如图14所示：在水量大但压差小的情况下：专业风力、水力发电机与螺旋桨42悬吊组合成水力发电机，即发电机在上螺旋桨42在下，只要适当地改变水流方向、固定专业风力、水力发双栖发电机，当强大的水流全方位冲向螺旋桨42时，专业风力、水力双栖发电机就可以发出强大稳定和标准的市电，这种市电的频率、电压均由控制水量来调节，也可以通过控制模块控制步进电机控制水闸来智能调控进水量来调节发电机的输出电压、电流和频率，只是在配电室12上面增加了安装电压、电流和赫兹表，而全波整流之类的电路和充电电路逆变电路全部休眠，因为不需要蓄电。