CN102748228B - 磁悬浮风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明的磁悬浮风力发电机，技术目的是提供一种低风速的情况下能正常发电的，风电转换效率高并且易于拆卸更换的磁悬浮风力发电机。包括有固定支架，所述固定支架上设有支架磁体，所述支架磁体中设有支撑轴，所述支撑轴外周设有旋转风轮，所述旋转风轮上设有风轮叶片，所述风轮下方设有与所述支架磁体同极相向的风轮磁体，所述风轮与支撑轴之间设有盘式发电机。本发明将风能的转换效率提高50%以上。可以大大降低风力发电机的发电成本。适用于风力发电领域中应用。

Description

磁悬浮风力发电机

技术领域

    本发明涉及一种风力发电机，更具体的说，涉及一种小型的一种磁悬浮风力发电机。

背景技术

当前，风能发电作为可再生环保能源，越来越受到世界各国的重视。风能发电的潜力巨大，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。中国风能可利用潜力极大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约2.53亿千瓦；随着全球经济的发展，风能市场也迅速发展起来。自2004年以来，全球风力发电能力翻了一番，2006年至2007年间，全球风能发电装机容量扩大27%。2007年已有9万兆瓦，预计未来20-25年内，世界风能市场每年将递增25%。

风力发电机是实现风能电能转换的一种装置，主要有水平轴风力发电机、垂直轴风力发电机、达达里厄式风轮等几种主流类型。当风力达到切入风速，风力吹动风机主体叶片旋转，风机主体旋转时带动盘式发电机转子转动对风机定子上的永磁磁场做切割磁感线运动，根据电磁感应原理，转子导线中产生交变电流。发电机的电压电流达到蓄电池的充电电压电流要求时，风力发电机产生的交变电流经整流后稳定的向蓄电池充电。蓄电池中的电能可供直流或经逆变器逆变后做交流用电。当风力达到切出风速、发电机的电压和电流超出蓄电池的充电要求或蓄电池充满时，控制电路自动断开充电电流，形成卸荷，保护蓄电池同时形成阻尼降低风力发电机转速保护发电机。

    现有技术中的风力发电机存在有如下缺点： 1、切入风速为3m/S，风速小于2m时风机不发电，即是在风速较小或微风时不能发电。 2、水平轴风力发电机对风向有选择，在发电过程中需不断调整风向，以达到最佳发点效果，难以利用不同的风向获得最佳发电效果。3、每个风轮只带动一个盘式发电机风能的转换效率低。4、风机运转时部件之间摩擦大，发电机寿命短，经常需要更换，增加维护及维修成本。5、风速改变时发电机转速改变较快，扭矩波动较大。6、使用高度较高，安装不方便，占地面积较大。7、风机固定方式不灵活。

发明内容

本发明的技术目的是克服现有技术中风力发电机存在的上述技术问题，提供一种低风速的情况下能正常发电的，风电转换效率高、易于调节旋转风轮高度并且易于拆卸更换的磁悬浮风力发电机。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

磁悬浮风力发电机，包括有固定支架，所述固定支架上设有支架磁体，所述支架磁体中设有支撑轴，所述支撑轴外周设有旋转风轮，所述旋转风轮上设有风轮叶片，所述旋转风轮下方设有与所述支架磁体同极相向的风轮磁体，所述旋转风轮与支撑轴之间设有盘式发电机。

更进一步的，所述支撑轴上方设有避雷器。

更进一步的，所述避雷器为针式避雷器。

更进一步的，所述旋转风轮上设有风轮框架叶片。

更进一步的，所述盘式发电机为1至10个。

更进一步的，所述盘式发电机为2个。

更进一步的，所述风轮叶片为2至20片。

更进一步的，所述风轮叶片为13片。

更进一步的，所述支撑轴与旋转风轮之间设有相匹配螺纹，旋转风轮沿支撑轴旋转向上，调节旋转风轮高度。

本发明的有益技术效果是：在进行风力发电时，对风速的要求为1m/S即能启动发电机发电，解决了风力发电机低风速限制的瓶颈。不需要风向选择，可以随时达到最佳功率点，较水平轴风力发电机在结构上有所改进。每个风轮只带动一个盘式发电机风能的转换效率较本发明低。风机运转时部件之间摩擦小，相对现有技术，发电机寿命延长4年或更长。风速改变时风机保护框架可稳定发电机转速，扭矩波动较小。本发明占地面积小，使用场地灵活。本发明的风机固定方式灵活，只需螺丝固定即可。最低安装高度为2m，节约成本，更具实用价值。本发明是一种新型小功率磁悬浮垂直轴风力发电机。在传统风力发电机的基础上做了合理的技术改进，将风能的转换效率提高50%以上。可以大大降低风力发电机的发电成本。利用磁悬浮技术减少风机运行时部件之间的摩擦力，进而延长风力发电机的寿命，通过旋转风轮与支撑轴上的螺纹，高度调节简便易行,具有非显而易见性。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

图2是本发明一个实施例包括有蓄电系统的结构框图。

具体实施方式

结合图1及图2，详细说明本发明的具体实施方式，但不对权利要求作任何限定。

在本发明磁悬浮风力发电机，包括有固定支架6，所述固定支架6上设有支架磁体100，所述支架磁体100中设有支撑轴5，支撑轴5外周设有旋转风轮4，所述旋转风轮4上设有风轮叶片，在本实施例中，风轮叶片为13片。所述旋转风轮4下方设有与所述支架磁体同极相向的风轮磁体200，旋转风轮4与支撑轴之间设有盘式发电机2。盘式发电机为2个，分别设于旋转风轮4上方及旋转风轮4下方。所述支撑轴5上方设有避雷器1。在实施中，避雷器1为针式避雷器。所述旋转风轮4上设有风轮框架叶片3。在实施中，旋转风轮4设有内转圈，内转圈上的螺纹与支撑轴上的螺纹相匹配，即所述支撑轴5与旋转风轮4之间设有相匹配螺纹，旋转风轮4沿支撑轴5旋转向上，调节旋转风轮4的高度，当上升到支撑轴5的顶端后，由支撑轴5顶端的限位盖限位，于是内转圈不再转动，而风力驱动套设于内转圈外的旋转风轮4进行转动发电。

固定支架6固定于地面或其他使用场所，避免因风大将风机吹动或吹倒。将盘式发电机2与旋转风轮4用螺丝连接起来，当达到切入风速时旋转风轮4在风力的推动下转动，本发明的切入风速为1m/S，旋转风轮4转动时同时带动盘式发电机2的转子转动，切割盘式发电机2中的永磁铁的磁力线，产生交变电流。当电压电流达到蓄电池充电要求时，控制器将盘式发电机产生的交变电流经整流后输送到蓄电池10及蓄电池11储存或直接经逆变器9逆变后供负载7使用。风轮框架叶片3与旋转风轮4用螺丝连接，在旋转风轮4运行时起稳定转速和保护风力发电机的作用。将避雷器1与旋转风轮4中间支撑轴5连接，雷雨天气有避雷效果。依次连接负载7、空气开关8逆变器9控制器等负载通路。逆变器9是将蓄电池或控制器输送的直流电变为50HZ、220V交流电以供负载使用。空气开关8对负载有保护作用。当风力达到切出风速、发电机的电压和电流超出蓄电池的充电要求或蓄电池充满时，控制电路自动断开充电电流，形成卸荷，保护蓄电池同时形成阻尼降低风力发电机转速保护发电机。本发明所采用无铁芯盘式永磁发电机为新型技术产品，发电效率高、体积重量小，与风轮主体完美结合。高效无铁心电机技术开发出高效该发电机在运行中无铁损耗，无磁滞和齿槽效应，动态响应迅速，运转阻力极小，因此在微风（＜1m／s）的情况下就可以启动，从而使风能的利用更加充分，从根本上消除了限制低品位风能利用的瓶颈。采用稀土类永磁，多极，小气隙，功率密度高，输出功率大，在额定风速（15—30m/S）内可达最大发电功率500W，稳定发电功率450W ，转速低100-200rmp，无转矩波动 ，结构紧凑，高体积功率比 ，由于无铁损耗，发热量低，温升小。旋转风轮4边框中空防腐蚀轻质铝合金材料制成，做成水滴形，即美观又对风机叶片进行保护和稳速的作用。固定支架采用镀锌角钢，高度可调，固定于水泥桩或地桩上适宜于各种地形和高度的建筑物。若使用与风光互补路灯项目可以使用配套的特殊固定支架结构。

在实施本发明的过程中，旋转风轮的尺寸及风轮叶片个数可以根据需要进行改变；可以按要求更换发电机功率。盘式发电机的个数可以增加。控制器整流模块可以与风机控制模块整合为风机输出控制模块。支架可以由水泥桩或地桩替代。逆变器与空气开关等辅助部件可以整合为交流输出控制模块代替。发明的针式避雷器可以由其他形式的避雷器（如避雷管）替代。凡此种种，都应该视为本发明的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.磁悬浮风力发电机，包括有固定支架，其特征是：所述固定支架上设有支架磁体，所述支架磁体中设有支撑轴，所述支撑轴外周设有旋转风轮，所述旋转风轮上设有风轮叶片，所述旋转风轮下方设有与所述支架磁体同极相向的风轮磁体，所述风轮与支撑轴之间设有盘式发电机；所述支撑轴与旋转风轮之间设有相匹配螺纹，旋转风轮沿支撑轴旋转向上，调节旋转风轮高度，并由支撑轴顶端的限位盖限位，于是内转圈不再转动，而风力驱动套设于内转圈外的旋转风轮进行转动发电。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮风力发电机，其特征是：所述支撑轴上方设有避雷器。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮风力发电机，包括有固定支架，其特征是：所述避雷器为针式避雷器。

4.根据权利要求1所述的磁悬浮风力发电机，其特征是：所述旋转风轮上设有风轮框架叶片。

5.根据权利要求1所述的磁悬浮风力发电机，其特征是：所述盘式发电机为1至10个。