CN105156273B - 无定子高频低转速电子芯风力发电机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种无定子高频低转速电子芯风力发电机，包括：第一机械能输入装置、第二机械能输入装置，盘式电机和中心轴，其中，所述盘式电机包括盘式机壳和电子芯，所述电子芯设置于所述盘式机壳内部；所述第一机械能输入装置和第二机械能输入装置自上而下依次设置于所述中心轴上，所述第一机械能输入装置与所述电子芯固定连接，所述第二机械能输入装置与所述盘式机壳固定连接；所述第一机械能输入装置和所述第二机械能输入装置在风力作用下分别作相反方向的自转运动，从而带动设置于所述电子芯上的电模块与设置于所述盘式机壳上的磁模块做相反方向的圆周运动。本申请具有微风下高频转动、全方位迎风、双转子电机发电的效果。

Description

无定子高频低转速电子芯风力发电机

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体地说，是涉及一种无定子高频低转速电子芯风力发电机。

背景技术

风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染，是一种清洁的可再生能源，因此，越来越受到世界各国的重视。目前，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍，而全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一，因此，风力发电具有巨大的潜力。

风力发电的原理是把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，依据目前的风力发电技术，需要大约每秒三米的微风速度(微风的程度)，才可以开始发电。但是，一方面由于风轮的转速比较低，风力的大小和方向经常变化，使得电机转速不稳定，造成风力发电效率低；另一方面，由于传统的风力发电设备为正面迎风，即只有当风向与发电设备的迎风面呈垂直角度时，该风力发电设备才处于有效的机械运动中，由于自然风的方向与大小均具有不确定性，因此，常常造成风力资源与风力发电设备的资源浪费。

因此，如何研发一种无定子高频低转速电子芯风力发电机，便成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请解决的主要问题是提供一种无定子高频低转速电子芯风力发电机，以解决无法实现的微风下高频转动、全方位迎风、双转子电机发电的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种无定子高频低转速电子芯风力发电机，其特征在于，包括：第一机械能输入装置、第二机械能输入装置，盘式电机和中心轴，其中，

所述盘式电机包括盘式机壳和电子芯，所述电子芯设置于所述盘式机壳内部；

所述第一机械能输入装置和第二机械能输入装置自上而下依次设置于所述中心轴上，所述第一机械能输入装置与所述电子芯固定连接，所述第二机械能输入装置与所述盘式机壳固定连接；

所述第一机械能输入装置和所述第二机械能输入装置在风力作用下分别作相反方向的自转运动，从而带动设置于所述电子芯上的电模块与设置于所述盘式机壳上的磁模块作相反方向的圆周运动。

进一步地，所述第一机械能输入装置，包括：第一法兰盘、第二法兰盘、第一传动套管和多个第一叶片，其中，

所述第一叶片上下两端分别与所述第一法兰盘和第二法兰盘固定连接，使其形成为一由多个第一叶片所组成的球形结构；

所述第一传动套管的两端分别与所述第一法兰盘和第二法兰盘固定连接，并且套于所述中心轴外。

进一步地，所述第二机械能输入装置，包括：第三法兰盘、第二传动套管和多个第二叶片，其中，

所述第二叶片上下两端分别与所述盘式机壳和第三法兰盘固定连接，使其形成为一由多个第二叶片所组成的球形结构；

所述第二传动套管的两端分别与所述盘式机壳和第三法兰盘固定连接，并且套于所述中心轴外。

进一步地，所述盘式电机设置于所述第二机械能输入装置的顶端。

进一步地，所述电子芯上下表面均设置有电模块。

进一步地，所述电模块为导电银浆。

进一步地，所述盘式机壳，包括上机壳和下机壳，由所述上机壳和下机壳内侧表面均设置有磁模块。

进一步地，所述磁模块为永磁体。

进一步地，所述盘式电机还连接有电子滑环，所述电子滑环用于接收所述盘式电机所产生的电能并向外输出。

进一步地，所述电子滑环设置于所述中心轴上并跟随所述盘式电机作旋转运动。

与现有技术相比，本申请所述的一种无定子高频低转速电子芯风力发电机，达到了如下效果：

(1)本申请所提供的无定子高频低转速电子芯风力发电机为720度全方位迎风，大幅提高了风力资源的有效使用率：传统的风力发电设备为正面迎风，即只有当风向与发电设备的迎风面呈垂直角度时，该风力发电设备才处于有效的机械运动中，由于自然风的方向与大小均具有不确定性，因此，常常造成风力资源与风力发电设备的资源浪费；本申请的机械能输入装置为多叶片的球形结构，其具有720度空间的全方位迎风功能，任何方向的风力均能在所述球形结构上找到受力点，实现所述机械能输入装置的转动；

(2)本申请所提供的无定子高频低转速电子芯风力发电机能够在相同风向的情况下实现两个机械能输入装置的反方向旋转运动：通过将两个机械能输入装置上的叶片反方向安装，使其迎风面呈相反方向，使两个机械能输入装置自动进行反方向旋转运动，从而实现在相同的风力作用下，将一米风变为两米风，旋转频率加倍的效果；

(3)本申请所提供的无定子高频低转速电子芯风力发电机的盘式电机为双转子结构，大幅提高了发电效率：本申请打破传统电机的转子与定子结构，将电机设置为双转子结构，即设有线圈的电子芯与设有永磁体的机壳做反方向的圆周运动，使原有的一周运动变为两周，使发电效率提高2-4倍；

(4)本申请所提供的无定子高频低转速电子芯风力发电机结构轻盈，占用空间面积小且便于维护：本申请通过紧凑的结构设计，使其降低了重量，节约了空间，同时，整体设备采用铝合金构成，更加轻盈，便于维护；

(5)本申请所提供的无定子高频低转速电子芯风力发电机具有防盐、防腐、防氧化的功能：本申请所选择的铝合金结构具有防盐、防腐、防氧化的功能；

(6)本申请所提供的无定子高频低转速电子芯风力发电机兼具照明与景观功能：本申请的中心轴与传动套管之间设有七彩跑马灯带，且传动套管设有一定形状的孔洞，光线不足时，可开启光控开关，实现本申请的照明功能，同时，在风力作用下，叶片带动传动套管旋转，使不同颜色的光线透过所述孔洞向四周散射，实现本申请的景观功能，可在城市和郊区推广使用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例所述的一种无定子高频低转速电子芯风力发电机的整体结构图。

图2本发明实施例所述的一种无定子高频低转速电子芯风力发电机的盘式电机的结构图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

以下结合附图对本申请作进一步详细说明，但不作为对本申请的限定。

实施例1

本实施例提供一种无定子高频低转速电子芯风力发电机，其特征在于，包括：第一机械能输入装置1、第二机械能输入装置2，盘式电机3和中心轴4，其中，

所述盘式电机3包括盘式机壳5和电子芯6，所述电子芯6设置于所述盘式机壳5内部；

所述第一机械能输入装置1和第二机械能输入装置2自上而下依次设置于所述中心轴4上，所述第一机械能输入装置1与所述电子芯6固定连接，所述第二机械能输入装置2与所述盘式机壳5固定连接；

所述第一机械能输入装置1和所述第二机械能输入装置2在风力作用下分别作相反方向的自转运动，从而带动设置于所述电子芯6上的电模块与设置于所述盘式机壳5上的磁模块做相反方向的圆周运动。

具体的，

所述第一机械能输入装置1，包括：第一法兰盘101、第二法兰盘102、第一传动套管103和多个第一叶片104，其中，所述第一叶片104上下两端分别与所述第一法兰盘101和第二法兰盘102固定连接，使其形成为一由多个第一叶片104所组成的球形结构；所述第一传动套管103的两端分别与所述第一法兰盘101和第二法兰盘102固定连接，并且套于所述中心轴4外。

所述第二机械能输入装置2，包括：多个第二叶片201、第三法兰盘202和第二传动套管203，其中，所述第二叶片201上下两端分别与所述盘式机壳5和第三法兰盘202固定连接，使其形成为一由多个第二叶片201所组成的球形结构；所述第二传动套管203的两端分别与所述盘式机壳5和第三法兰盘202固定连接，并且套于所述中心轴4外。

进一步地，所述第一叶片104和第二叶片201均设有迎风面和背风面，且所述迎风面与竖直方向的夹角小于所述背风面与竖直方向的夹角；进一步地，所述迎风面设有引风部、动力部和惯力部，当风向沿上游自下游作用于所述叶片时，所述引风部用于将风力引入所述叶片，并进入所述动力部用于推动所述叶片做圆周运动，最后从所述惯力部离开所述叶片，实现机械能输入；进一步地，所述叶片为螺旋式S型的空间曲线结构，其S型的上端与下端的连线与水平方向成60-120度的夹角，所述叶片的中间位置的宽度大于所述叶片两端的宽度，即所述引风部和惯力部的宽度大于所述动力部的宽度，实现风力在所述叶片上的流线形传递，并增加动力传递的效果。

进一步地，所述第一叶片104的数量和/或大小均小于或等于所述第二叶片201，优选叶片的数量为3-20，本实施例中，优选所述第一叶片104的数量与所述第二叶片201的数量相同，优选其数量为8，且所述第一叶片104的大小为所述第二叶片201的大小的三分之二，使得所述第一机械能输入装置1的大小为所述第二机械能输入装置2的三分之二；当然，本领域技术人员可根据实际情况，选择叶片的数量和大小，在此不再具体限定。在实际使用中，将所述第一叶片104与第二叶片201设置为相反方向，使得所述第一机械能输入装置1与所述第二机械能输入装置2的迎风面相反，从而实现其在风力作用下，做相反方向的自转运动。

进一步地，所述第一传动套管103和所述第二传动套管203上均设有孔洞，所述孔洞的形状可以为圆形，也可以为椭圆形，还可以为多边形，当然还可以为其它形状，这里不做具体限定，可以根据实际情况需要而定；进一步地，所述第一传动套管103、所述第二传动套管203的直径大于所述中心轴4的直径，并且两者之间留有一定的间隙，用于放置七彩跑马灯带。

所述盘式电机3，包括盘式机壳5和电子芯6，其设置于所述第二机械能输入装置2的顶端，具体地，

所述电子芯6，设置于所述盘式机壳5内部，其通过连接装置与所述第二法兰盘102连接，且上下表面分别设置有电模块，所述电模块可以为附加于所述电子芯6上的电圈层，也可以为通过印刷或膜制于所述电子芯6上的的电圈涂层，本实施例中优选所述电圈涂层为导电银浆膜制于所述电子芯6的上下表面的扁细银条，优选每个表面的电圈涂层的层数为4-8层，其具有固化温度低，粘接强度极高、电性能稳定、适合丝网印刷等特点，同时，将传统的盘绕式电圈层改进为用印刷或膜化方式设置，降低了整个电机的重量和大小，实现结构的紧凑化，当然本领域技术人员可以根据实际情况选择所述电模块的设置方式，在此不再累述；

所述盘式机壳5，包括上机壳501和下机壳502，所述上机壳501与所述第二叶片201固定连接，所述下机壳502与所述第二传动套管203固定连接；进一步地，所述盘式机壳5的上下两端均设置有轴承座，使得固定连接的所述盘式机壳5与所述第二机械能输入装置2围绕所述中心轴做自转运动；进一步地，所述上机壳501和下机壳502内侧表面均设置有磁模块，所述磁模块与所述电模块匹配设置，进一步地，所述磁模块为永磁体，当所述上机壳501和下机壳502闭合时，其中间构成用于容纳所述电子芯6的空间，此时，所述上机壳501、电子芯6、下机壳502之间形成了两层电磁空间，当所述盘式机壳5和电子芯6做相对运动时，所述磁模块与所述电模块之间形成电磁切割运动，从而产生(输出)电流。

进一步地，所述中心轴4的外层缠绕有七彩跑马灯带。

进一步地，所述盘式电机3还连接有电子滑环，所述电子滑环用于接收所述盘式电机3所产生的电能并向外输出，进一步地，所述电子滑环设置于所述中心轴4上并跟随所述盘式电机3作旋转运动。

进一步地，所述第二法兰盘102和第三法兰盘202还可连接有轴承座。

进一步地，所述固定连接可以为焊接、铆接、螺纹连接或卡扣连接。

如图1所示，所述第一机械能输入装置1与所述第二机械能输入装置2自上而下设置于所述中心轴4上，且所述第一机械能输入装置1的大小为所述第二机械能输入装置2的三分之二，本实施例中，优选所述叶片为6系铝合金叶片，其具有重量轻、焊接性优良、塑性好、防盐、防腐、防氧化的功能。

在实际使用中，所述第一机械能输入装置1的叶片迎风面与所述第二机械能输入装置2的叶片迎风面相反方向安装，当外界风力作用于该风力发电机时，所述第一机械能输入装置1做逆时针的自转运动，同时，所述第二机械能输入装置2做顺时针的自转运动，此时，分别与所述第一机械能输入装置1和所述第二机械能输入装置2固定连接的电子芯6和盘式机壳5也做相应的反方向圆周运动，使得设于所述电子芯6上的电圈层和所述盘式机壳5上的永磁体同时作反方向的圆周电磁切割运动，提高发电效率。

与现有技术相比，本发明所述的一种无定子高频低转速电子芯风力发电机，达到了如下效果：

(1)本申请所提供的无定子高频低转速电子芯风力发电机为720度全方位迎风，大幅提高了风力资源的有效使用率：传统的风力发电设备为正面迎风，即只有当风向与发电设备的迎风面呈垂直角度时，该风力发电设备才处于有效的机械运动中，由于自然风的方向与大小均具有不确定性，因此，常常造成风力资源与风力发电设备的资源浪费；本申请的机械能输入装置为多叶片的球形结构，其具有720度空间的全方位迎风功能，任何方向的风力均能在所述球形结构上找到受力点，实现所述机械能输入装置的转动；

(2)本申请所提供的无定子高频低转速电子芯风力发电机能够在相同风向的情况下实现两个机械能输入装置的反方向旋转运动：通过将两个机械能输入装置上的叶片反方向安装，使其迎风面呈相反方向，使两个机械能输入装置自动进行反方向旋转运动，从而实现在相同的风力作用下，将一米风变为2米风，旋转频率加倍的效果；

(3)本申请所提供的无定子高频低转速电子芯风力发电机的盘式电机为双转子结构，大幅提高了发电效率：本申请打破传统电机的转子与定子结构，将电机设置为双转子结构，即设有线圈的电子芯与设有永磁体的机壳做反方向的圆周运动，使原有的一周运动变为两周，使发电效率提高2-4倍；

(4)本申请所提供的无定子高频低转速电子芯风力发电机结构轻盈，占用空间面积小且便于维护：本申请通过紧凑的结构设计，使其降低了重量，节约了空间，同时，整体设备采用铝合金构成，更加轻盈，便于维护；

(5)本申请所提供的无定子高频低转速电子芯风力发电机具有防盐、防腐、防氧化的功能：本申请所选择的铝合金结构具有防盐、防腐、防氧化的功能；

(6)本申请所提供的无定子高频低转速电子芯风力发电机兼具照明与景观功能：本申请的中心轴与传动套管之间设有七彩跑马灯带，且传动套管设有一定形状的孔洞，光线不足时，可开启光控开关，实现本申请的照明功能，同时，在风力作用下，叶片带动传动套管旋转，使不同颜色的光线透过所述孔洞向四周散射，实现本申请的景观功能，可在城市和郊区推广使用。

由于方法部分已经对本申请实施例进行了详细描述，这里对实施例中涉及的***与方法对应部分的展开描述省略，不再赘述。对于***中具体内容的描述可参考方法实施例的内容，这里不再具体限定。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种无定子高频低转速电子芯风力发电机，其特征在于，包括：第一机械能输入装置、第二机械能输入装置，盘式电机和中心轴，其中，

所述盘式电机包括盘式机壳和电子芯，所述电子芯设置于所述盘式机壳内部；

所述第一机械能输入装置和第二机械能输入装置自上而下依次设置于所述中心轴上，所述第一机械能输入装置与所述电子芯固定连接，所述第二机械能输入装置与所述盘式机壳固定连接；

所述第一机械能输入装置和所述第二机械能输入装置在风力作用下分别作相反方向的自转运动，从而带动设置于所述电子芯上的电模块与设置于所述盘式机壳上的磁模块作相反方向的圆周运动；

所述第一机械能输入装置，包括：第一法兰盘、第二法兰盘、第一传动套管和多个第一叶片，其中，

所述第一叶片上下两端分别与所述第一法兰盘和第二法兰盘固定连接，使其形成为一由多个第一叶片所组成的球形结构；

所述第一传动套管的两端分别与所述第一法兰盘和第二法兰盘固定连接，并且套于所述中心轴外；

所述第二机械能输入装置，包括：第三法兰盘、第二传动套管和多个第二叶片，其中，

所述第二叶片上下两端分别与所述盘式机壳和第三法兰盘固定连接，使其形成为一由多个第二叶片所组成的球形结构；

所述第二传动套管的两端分别与所述盘式机壳和第三法兰盘固定连接，并且套于所述中心轴外；

所述第一叶片和第二叶片均设有迎风面和背风面，且所述迎风面与竖直方向的夹角小于所述背风面与竖直方向的夹角；所述迎风面设有引风部、动力部和惯力部，当风向沿上游自下游作用于所述叶片时，所述引风部用于将风力引入所述叶片，并进入所述动力部用于推动所述叶片做圆周运动，最后从所述惯力部离开所述叶片，实现机械能输入；所述第一叶片和第二叶片为螺旋式S型的空间曲线结构，其S型的上端与下端的连线与水平方向成60-120度的夹角，所述叶片的中间位置的宽度大于所述叶片两端的宽度，即所述引风部和惯力部的宽度大于所述动力部的宽度，所述电子芯上下表面均设置有电模块，所述盘式电机还连接有电子滑环，所述电子滑环用于接收所述盘式电机所产生的电能并向外输出，所述电子滑环设置于所述中心轴上并跟随所述盘式电机作旋转运动。

2.根据权利要求1所述的无定子高频低转速电子芯风力发电机，其特征在于，所述盘式电机设置于所述第二机械能输入装置的顶端。

3.根据权利要求1所述的无定子高频低转速电子芯风力发电机，其特征在于，所述电模块为导电银浆。

4.根据权利要求2所述的无定子高频低转速电子芯风力发电机，其特征在于，所述盘式机壳，包括上机壳和下机壳，由所述上机壳和下机壳内侧表面均设置有磁模块。

5.根据权利要求4所述的无定子高频低转速电子芯风力发电机，其特征在于，所述磁模块为永磁体。