專利名稱：一種分體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及發(fā)電機(jī)，特別涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
廣泛應(yīng)用的常規(guī)能源(如石油、天然氣、煤及核能等)是有限的并會產(chǎn)生污染。而潔凈的可再生能源(如太陽能、潮沙能及風(fēng)能等)最近一些年來得到了長足的發(fā)展，其中風(fēng)能作為一種潔凈無污染的可再生能源，是目前最具有大規(guī)模開發(fā)利用前景的能源，也是一種最具有競爭力的非常規(guī)能源。風(fēng)力發(fā)電是風(fēng)能的主要利用形式，風(fēng)力發(fā)電對電力結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及環(huán)境保護(hù)將起到重要作用。風(fēng)力發(fā)電是世界各國積極發(fā)展的朝陽產(chǎn)業(yè)，也是我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)的基本國策之一，有利于改善我國的能源結(jié)構(gòu)、增加優(yōu)質(zhì)能源、克服能源緊張、消除電力不足的瓶頸。風(fēng)力發(fā)電正成為各國爭相發(fā)展的新興能源，二00五年二月十六日，旨在減少溫室氣體排放的《京都議定書》正式生效，以包括風(fēng)力發(fā)電在內(nèi)新能源代替火力發(fā)電，減少二氧化碳的排放已成為全球共識。目前，歐洲的風(fēng)電裝機(jī)容量已相當(dāng)于25座核電站的發(fā)電量，而德國的風(fēng)電裝機(jī)容量正以每年33％的速度遞增，法國也于近日提出每年遞增60％的風(fēng)力發(fā)電目標(biāo)。我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益初現(xiàn)，計劃到2020年，實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量2,000萬千瓦的目標(biāo)，是2003年為止我國數(shù)十年裝機(jī)量總和的35倍，風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展規(guī)模之巨，在國內(nèi)外可見一斑。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是風(fēng)能開發(fā)中至關(guān)重要的產(chǎn)能環(huán)節(jié)，大型風(fēng)輪機(jī)的轉(zhuǎn)速低至幾十轉(zhuǎn)甚至十幾轉(zhuǎn)，一般都借助于升速齒輪箱，將普通轉(zhuǎn)速的發(fā)電機(jī)發(fā)出工頻交流電，齒輪箱工況嚴(yán)酷、造價高昂、維護(hù)保養(yǎng)工作量大，成為制約風(fēng)力發(fā)電經(jīng)濟(jì)性的瓶頸之一。
直接驅(qū)動和變速恒頻是風(fēng)力發(fā)電的兩個重要發(fā)展方向。目前，多數(shù)發(fā)電機(jī)采用變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，感應(yīng)式異步發(fā)電機(jī)是將異步發(fā)電機(jī)、升速齒輪箱和風(fēng)輪組合后設(shè)置在鐵塔上，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大、成本高、損耗大、安裝復(fù)雜、效率低對風(fēng)能利用率低；勵磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、勵磁損耗功率大、發(fā)電機(jī)的效率低，采用瓦片式凸極結(jié)構(gòu)的，氣隙磁場呈梯形分布，發(fā)電機(jī)電壓波形是非正弦的。
所以，如何采用最有效的結(jié)構(gòu)使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡化、重量輕、成本低、損耗小、安裝方便，成為風(fēng)力發(fā)電機(jī)行業(yè)研究的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提出一種結(jié)構(gòu)簡化、重量輕、成本低、損耗小、安裝方便的分體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提出了一種分體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，采用分體設(shè)計，定子與支架組合后通過芯軸安裝在鐵塔上，風(fēng)輪與轉(zhuǎn)子組成一個獨立分體，所述獨立分體的轉(zhuǎn)子通過芯軸與定子聯(lián)接。
進(jìn)一步地，定子與支架固定連接成一體。
進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)子與風(fēng)輪固定連接成一體。
進(jìn)一步地，定子槽數(shù)和轉(zhuǎn)子磁極數(shù)配合比為9∶4。
進(jìn)一步地，9∶4槽極比是36槽16極、45槽20極、54槽24極、63槽28極、72槽32極或81槽36極。
進(jìn)一步地，定子槽數(shù)和轉(zhuǎn)子磁極數(shù)配合比為3∶2。
進(jìn)一步地，3∶2槽極比是36槽24極、42槽28極、45槽30極、48槽32極或60槽40極。
本實用新型的有益效果本實用新型采用分體設(shè)計，定子與支架組成一體、轉(zhuǎn)子與風(fēng)輪組成一體，去掉了端蓋與傳動軸等諸多零部件、簡化了結(jié)構(gòu)、減輕了重量、降低了成本、減小了損耗、便于安裝；采用9∶4或3∶2槽極比，繞組節(jié)距為2或1，節(jié)距小，繞組端部小，特別是3∶2結(jié)構(gòu)，一把線圈只套一個齒，有利實現(xiàn)機(jī)械嵌線，使發(fā)電機(jī)呈扁體形，為實現(xiàn)分體式結(jié)構(gòu)創(chuàng)造條件，也降低繞組電感，改善發(fā)電機(jī)內(nèi)功率因數(shù)；采用9∶4或3∶2的槽極比的電磁設(shè)計方案極大的改善了發(fā)電機(jī)電勢波形，即使用瓦片式凸極結(jié)構(gòu)也能保證發(fā)電機(jī)電壓波形為正弦波；在定子槽數(shù)較少的情況下(如72或48)轉(zhuǎn)子上也可實現(xiàn)多極(如32極)，更借助于繞組的多支路串并聯(lián)手段使發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速可以設(shè)計為300r/min以下，風(fēng)輪直接驅(qū)動即可，省去了升速齒輪箱。
本實用新型的特征及優(yōu)點將通過實施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖1是本實用新型分體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本實用新型分體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的使用狀態(tài)參考示意圖。
具體實施方式
如圖1所示為本實用新型分體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；包括兩個分體，定子3與支架4組合后通過芯軸5安裝在鐵塔上，風(fēng)輪1與轉(zhuǎn)子2組成一個獨立分體，所述獨立分體的轉(zhuǎn)子2通過芯軸5與定子3聯(lián)接。定子3與支架4組成一體，風(fēng)輪1與轉(zhuǎn)子2組成一體，去掉了原來一個整體設(shè)計的端蓋與傳動軸等諸多零部件，簡化了整個發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，也減輕了整體的重量，特別省掉了異步發(fā)電機(jī)的升速齒輪箱，使整個發(fā)電機(jī)的效率有了很大的提高，發(fā)電機(jī)為永磁式發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子3為永磁式結(jié)構(gòu)。定子3的槽數(shù)與轉(zhuǎn)子2的磁極數(shù)的配合比稱為槽極比，本實用新型采用的槽極比為9∶4或3∶2，繞組節(jié)距采用2或1，這樣節(jié)距小，繞組端部小，特別是槽極比為3∶2的結(jié)構(gòu)，一把線圈只套一個齒，有利實現(xiàn)機(jī)械嵌線，使發(fā)電機(jī)呈扁體形，為實現(xiàn)分體式結(jié)構(gòu)創(chuàng)造條件，也降低了繞組的電感，改善了發(fā)電機(jī)的內(nèi)功率因數(shù)；采用9∶4或3∶2槽極比的電磁設(shè)計方案極大的改善了發(fā)電機(jī)電勢波形，即使用瓦片式凸極結(jié)構(gòu)也能保證發(fā)電機(jī)電壓波形為正弦波；采用9∶4或3∶2的槽極比，在定子槽數(shù)比較少的情況下(如72或48)轉(zhuǎn)子上卻可實現(xiàn)多極(如32極)，再將多支路的繞組進(jìn)行串并聯(lián)就可以將發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速設(shè)計在300r/min以下，這樣就可以由風(fēng)輪直接驅(qū)動，從而省去升速齒輪箱，風(fēng)力機(jī)與發(fā)電機(jī)直接藕合，省去齒輪箱，即為直接驅(qū)動式結(jié)構(gòu)，這樣可大大減小系統(tǒng)運行噪聲，提高可靠性。盡管由于直接耦合，永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速很低，使發(fā)電機(jī)體積大、成本高，但由于省去了價格較高的齒輪箱，使整個系統(tǒng)的成本還是降低了很多。采用直接驅(qū)動方案，無需增速齒輪箱，可以降低系統(tǒng)運行噪聲，進(jìn)一步提高可靠性。
如圖2所示為本實用新型分體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的使用狀態(tài)參考示意圖；轉(zhuǎn)子2通過芯軸5與定子3和支架4聯(lián)接在一起，使用時風(fēng)力帶動風(fēng)輪1轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子2也隨之轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子上粘有N、S交替的永磁體，隨轉(zhuǎn)子的運轉(zhuǎn)在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，繼而在定子繞組感應(yīng)出三相交流電動勢，通過風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電。
權(quán)利要求1.一種分體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于采用分體設(shè)計，定子(3)與支架(4)組合后通過芯軸(5)安裝在鐵塔上，風(fēng)輪(1)與轉(zhuǎn)子(2)組成一個獨立分體，所述獨立分體的轉(zhuǎn)子(2)通過芯軸(5)與定子(3)聯(lián)接。
2.如權(quán)利要求1所述的分體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于定子(3)與支架(4)固定連接成一體。
3.如權(quán)利要求1所述的分體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子(2)與風(fēng)輪(1)固定連接成一體。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的分體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于定子槽數(shù)和轉(zhuǎn)子磁極數(shù)配合比為9∶4。
5.如權(quán)利要求4所述的分體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于9∶4槽極比是36槽16極、45槽20極、54槽24極、63槽28極、72槽32極或81槽36極。
6.如權(quán)利要求1或2或3所述的分體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于定子槽數(shù)和轉(zhuǎn)子磁極數(shù)配合比為3∶2。
7.如權(quán)利要求6所述的分體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于3∶2槽極比是36槽24極、42槽28極、45槽30極、48槽32極或60槽40極。
專利摘要本實用新型公開了一種分體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，采用分體設(shè)計，定子與支架組合后通過芯軸安裝在鐵塔上，風(fēng)輪與轉(zhuǎn)子組成一個獨立分體，所述獨立分體的轉(zhuǎn)子通過芯軸與定子聯(lián)接。本實用新型采用分體設(shè)計，定子與支架組成一體、轉(zhuǎn)子與風(fēng)輪組成一體，去掉了端蓋與傳動軸等諸多零部件、簡化了結(jié)構(gòu)、減輕了重量、降低了成本、減小了損耗、便于安裝；采用9∶4或3∶2的槽極比，改善了發(fā)電機(jī)電勢波形，即使用瓦片式凸極結(jié)構(gòu)也能保證發(fā)電機(jī)電壓波形為正弦波，在定子槽數(shù)較少的情況下轉(zhuǎn)子上也可實現(xiàn)多極，更借助于繞組的多支路串并聯(lián)手段使發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速可以設(shè)計為300r/min以下，風(fēng)輪直接驅(qū)動即可，省去了升速齒輪箱。
文檔編號H02K21/14GK2821198SQ20052010384
公開日2006年9月27日 申請日期2005年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月15日
發(fā)明者石正鐸 申請人:北京明正維元電機(jī)技術(shù)有限公司