CN106160378A - 低风速充电性能优的无铁芯永磁风力发电机 - Google Patents

Abstract

本项发明涉及一种低风速充电性能优的双定子无铁芯永磁风力发电机，包括2个定子、1个转子、轴承、固定轴、支撑圈、风叶；每个定子外壳(1)中配置16个线圈(6)，线圈的外侧设置了3mm厚硅钢片叠积的铁轭(5)，以便和磁钢(9)形成磁回路；转子(2)内园压套在轴承上；16块扇形的NdFeB磁钢(9)，嵌置在相应的铝合金扇形磁钢槽内，沿转子圆周均布；2个定子和带轴承的转子均采用紧压配合与固定轴(4)连接；风叶(8)通过支撑圈(7)，直接固定在转子(2)的外圆周。当风叶(8)驱动转子(2)旋转时，转动的磁力线切割定子线圈(6)而发电。

Description

低风速充电性能优的无铁芯永磁风力发电机

技术领域

本项发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种低风速充电性能优的无铁芯永磁风力发电机。

背景技术

目前广泛应用的风光互补路灯照明***中，为给路灯供电提供新能源，利用了太阳能的光伏组件和风力发电机，其中，风力发电机有水平轴的和垂直轴的两种型式，无论哪种型式的风电机组，均存在低风速下输出电压不高的缺点。通过对各种不同风机厂家多个风机性能的多次测试，结果表明：通常在转速达到100rpm下，输出电压约6v左右，如果给2组串接(U_N＝24v)的蓄电池充电，那是远远不够的，只能全靠太阳电池组件来供电。因此，在很多场合下，风机看起来不停地转动，但电压偏低、容量小，不可能给蓄电池充电，形同虚设。有的地方为省投资，干脆放弃风电，只用太阳能给路灯照明供电。然而，太阳能和风电都是国家提倡使用的可再生清洁能源，尤其在阴雨天无阳光照射的气象条件下，如何有效利用风力发电的新能源，研制出一种低风速下充电性能良好的风力发电机，这是我们所提出本项发明的宗旨，不仅为太阳能的光伏发电起到真正的互补作用，甚至还可减少成本较高的光伏发电容量。因而降低整个风光互补***的造价。当然，这就要求本发明的风机，既能确保低风速下的充电性能好，又可实现低价格的制造成本。

发明内容

本项发明的风力发电机为2定子/1转子组合的盘式电机结构，如图 1所示。定子外壳(1)采用PCB板材，每块定子上均布16个线圈(6)，线圈连接布置 好以后用环氧树脂整体浇注使线圈定位。两个定子的内侧面正对着转子的正反两面安装，并保持各个平面的平行，定、转子之间的气隙均匀，气隙长度0.5mm。两个定子线圈的外侧采用了3mm厚硅钢片叠积的定子铁轭(5)，有利于与转子(2)上的磁钢(9)形成磁回路。

转子(2)上均布16个扇形孔，16块38shNdFeB的磁钢(9)嵌置在扇形孔中，转子的内园孔压套在轴承上，然后将两个定子(1)和装有轴承(3)的转子(2)先后压套在固定轴(4)上。转子外缘再焊接一圆环型的支撑圈(7)，支撑圈的外周均布3片风叶(8)，每片风叶由螺栓固定在支撑圈(7)上。如图 2所示。

固定轴(4)为空心轴，抗拉强度相对比实心轴的大，且重量减轻。

当风力驱动转子旋转时，转动的磁力线切割定子上的线圈而发电，输出的交流电经过机架上的整流器后，由灯杆顶端向下输出直流电接到蓄电池，确保路灯的供电。

附图说明

图 1为2定子/1转子风力发电机的结构示意图。

图中，1-定子外壳；2-转子；3-轴承；4-固定轴；5-定子铁轭；6-定子线圈；7-支撑圈；8-风叶。

图 2为6片风叶沿转子外缘均匀配置的示意图。

图中，7-支撑圈；8-风叶

图 3为定子的线圈配置图，图中，6-定子线圈

图 4为转子的磁钢配置图，图中9-磁钢

具体实施方式

下面，结合附图对本发明作进一步说明。

本项发明的结构特点是采用两个定子和一个转子在轴向组合，交叉配置，如图 1所示。这种配置结构旨在极大发挥转子磁钢(9)两面的双向励磁效果，提高有效材料的利用率，增大输出功率。

定子外壳(1)采用轻薄型PCB板材，在整个圆环面积上均布16个线圈(6)，如图 3所示。线圈的排列力求切割磁力线的有效边长最大，也即切割磁力线最多，并保证三相线圈的相位要求(互隔120°电角度)；定子与定子的线圈连接则按照需求的电压、电流大小，由串联或并联方式解决；两个定子均通过紧压配合，压套在固定轴(4)上。

转子(2)由16块稀土永磁钕铁硼磁钢(9)加工成扇面形状，嵌置在转子铝合金架内16个相应的扇形磁钢槽中，注意嵌置时转子的每块磁钢(9)，其极性应相互交叉配置，也即，相邻磁极的极性必须相反，如图 (4)所示。

本风力发电机的另一特点是：风叶(8)直接安装在发电机转子外周，发电机转子(2)通过轴承(3)，压套在固定轴(4)上，为了由风叶(8)直接驱动转子(2)旋转，在转子的外缘，连接一个焊接结构的支撑圈(7)，支撑圈的外圆环面与支撑圈焊接为一体，外圆环面上均布由螺栓连接的3片风叶。这样，在风力驱动发电机转子旋转时，因磁力线的切割而发电。

整套装置，结构简单，发电效率高，输出电压高，输出功率大，比功率(单位重量的功率)也大，极具使用价值。

Claims (4)

1.一种低风速充电性能优的无铁芯双定子永磁风力发电机，包括2个定子[每个定子由外壳(1)，铁轭(5)和定子线圈(6)组成]、1个转子(2)、轴承(3)、固定轴(4)、支撑轴(7)、风叶(8)，其特征在于；2个定子和压套在轴承(3)上的转子，均采用紧压配合与固定轴(4)连接。

2.根据权利要求1所述的无铁芯双定子永磁风力发电机，其特征在于：该定子沿园周均布16个线圈(6)，线圈连接布置好以后，用环氧树脂整体浇注定位，两个定子线圈的外侧采用了3mm厚硅钢片叠积的铁轭，以形成磁回路。

3.根据权利要求1所述的无铁芯双定子永磁风力发电机，其特征在于：转子(2)园周均布16块38shNdFeB扇形磁钢，相邻磁钢的极性相反配置。

4.根据权利要求1所述的无铁芯双定子永磁风力发电机，其特征在于：3片风叶(8)通过支撑圈(7)直接固定在转子的外园周。