專利名稱：超低速風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，尤其是一種超低速風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，因發(fā)電機(jī)本身不具有超低速運(yùn)行性能，故用此類發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，便不能適應(yīng)在微弱風(fēng)速條件的正常發(fā)電，從而限制了在廣大的弱風(fēng)能地區(qū)的推廣使用。
本實(shí)用新型的任務(wù)是設(shè)計(jì)一種超低速發(fā)電機(jī)和能向負(fù)載輸出工頻正弦波電能的逆變器，從而使裝有這種超低速發(fā)電機(jī)和逆變器的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，能在極低風(fēng)速下正常運(yùn)行和發(fā)電。
這一任務(wù)是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)型式是一個(gè)由轉(zhuǎn)動(dòng)盤1、固定盤2、風(fēng)輪葉片3、固定軸4、立竿5、集電環(huán)盤6、舵桿7、尾舵8和逆變器所組成的系統(tǒng)。本實(shí)用新型正是對這一系統(tǒng)的主要構(gòu)件提出了改進(jìn)設(shè)計(jì)，一是采用由轉(zhuǎn)動(dòng)盤1和固定盤2組成發(fā)電機(jī)，二是采用由整流器和逆變器組成電子裝置，保證向負(fù)載輸出穩(wěn)定的工頻正弦波220伏交流電。
所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)盤為一園形盤體，其上鑲嵌若干塊成偶數(shù)的單體永久磁體，各磁體間留有相等的間隙，如此便構(gòu)成一單體永久磁體沿園盤周向呈環(huán)狀排列的轉(zhuǎn)動(dòng)盤，在此轉(zhuǎn)動(dòng)盤的另一側(cè)面安裝風(fēng)輪葉片。
和風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)盤相對應(yīng)，還相向設(shè)置另一固定盤，兩盤相間，留有一定空氣隙，固定盤上安裝若干組帶鐵芯的感應(yīng)線圈，其線圈數(shù)量和轉(zhuǎn)動(dòng)盤上鑲嵌的永久磁體相等。如此設(shè)置，當(dāng)風(fēng)推動(dòng)葉片，使轉(zhuǎn)動(dòng)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，其上鑲嵌的呈環(huán)狀分布的永久磁體便形成一旋轉(zhuǎn)磁場，且使與之相向安裝的固定盤上的感應(yīng)線圈，因切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種由轉(zhuǎn)動(dòng)盤和固定盤所構(gòu)成的發(fā)電機(jī)，因啟動(dòng)力矩小，即使在微弱風(fēng)速條件下，風(fēng)葉也能驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，并從感應(yīng)線圈輸出工頻交流電。
此感應(yīng)電流經(jīng)集電環(huán)輸送至整流器后，變?yōu)橹绷麟姴①A于蓄電瓶中。待需向負(fù)載供電時(shí)，再通過逆變器，將貯于蓄電瓶中的直流電，轉(zhuǎn)變?yōu)楣ゎl正弦波220伏交流電。
上述的逆變器由下述電路組成，即一個(gè)包括有六反相器、施密特觸發(fā)器、鉗制電路和調(diào)頻電路構(gòu)成的50赫正弦波振蕩器以及整形電路、低壓輸出電路、倒相推挽電路和跟蹤電路。
這一逆變器的工作原理為由整流器或蓄電瓶中引入的直流電，經(jīng)振蕩器產(chǎn)生50赫交流信號，并通過整形電路對波形整形，變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)形工頻正弦波信號，再經(jīng)倒相和推挽電路作功率放大后，由升壓變壓器的次級，向負(fù)載提供240V-220V的正弦波工頻電。
由上述可知，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)，一是由轉(zhuǎn)動(dòng)盤和固定盤構(gòu)成的發(fā)電機(jī)，具備良好的超低速建壓特點(diǎn)，為解決弱風(fēng)發(fā)電的難題開辟了新的途徑。使用實(shí)踐證明，即使葉片轉(zhuǎn)速低于每分鐘100轉(zhuǎn)，也能正常發(fā)電。這一優(yōu)點(diǎn)為我國廣大的微風(fēng)地區(qū)風(fēng)力資源的開發(fā)利用提供了希望；二是這種發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能，為標(biāo)準(zhǔn)形正弦波工頻電，能滿足不同負(fù)載特性的要求，適合各種家庭用電裝置使用；三是發(fā)電機(jī)不沿襲常規(guī)的轉(zhuǎn)子、定子結(jié)構(gòu)，鐵芯無開槽，也無電樞繞組，故整機(jī)結(jié)構(gòu)簡易、緊湊、安全牢固，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，易維修，使用壽命長。
以下結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的實(shí)施進(jìn)行詳述，其中

圖1為本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的外觀圖。
圖2為本實(shí)用新型發(fā)電機(jī)的軸向剖視圖。
圖3為本實(shí)用新型發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)盤結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本實(shí)用新型發(fā)電機(jī)的固定盤結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本實(shí)用新型發(fā)電機(jī)的集電環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本實(shí)用新型發(fā)電機(jī)的集電環(huán)的剖視圖。
圖7為本實(shí)用新型發(fā)電機(jī)的逆變器電原理圖。
由圖1可知，本實(shí)用新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)由下述構(gòu)件組成由轉(zhuǎn)動(dòng)盤1和固定盤2構(gòu)成的盤式發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的固定盤通過固定軸4和立竿5連成一體，風(fēng)輪葉片3安裝在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)盤2上，裝在立竿下端的集電環(huán)盤以及舵桿7和尾舵8，以及逆變器。
上述的盤式發(fā)電機(jī)，如圖2、圖3和圖4所示，為由轉(zhuǎn)動(dòng)盤1和固定盤2構(gòu)成。其轉(zhuǎn)動(dòng)盤為一園形盤體9，其上沿全周邊鑲嵌8塊單片永久磁體10，各磁體間有相等的間隙11；和此轉(zhuǎn)動(dòng)盤1相向設(shè)置另一固定盤2，其上安裝有和轉(zhuǎn)動(dòng)盤1上永久磁體10數(shù)量相等的、8只帶鐵芯14的感應(yīng)線圈15。
上述的集電環(huán)盤，如圖5、圖6所示，裝于立竿下端，且通過立竿和盤式發(fā)電機(jī)相連接。此集電環(huán)盤6，分內(nèi)外兩層環(huán)，外層環(huán)接觸片16和內(nèi)層環(huán)接觸片17之間，均填有絕緣材料18。當(dāng)風(fēng)驅(qū)動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，使盤式發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)，兩只集電環(huán)接觸片16、17，因和固定于蓋盤19上的兩只觸頭20，通過壓力簧21的作用，而保持良好的接觸性能，且將由盤式發(fā)電機(jī)從固定盤上的感應(yīng)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流，向負(fù)載輸出。
上述逆變器，如圖7所示，其構(gòu)成為一個(gè)由六反相器Ic1的1、2、3集成組件、施密特觸發(fā)器Ic2、二極管D1、電容C1和電阻R2組成的鉗制電路、一個(gè)由電阻R1、電位器W3和電容C1組成的調(diào)頻電路和耦合電容C2所組成的50赫正弦波振蕩器；一個(gè)由六反相器Ic1中的4、5、6集成組件、電位器W1和W2、電阻R3、R4、R5、R6和電容C3組成的整形電路；一個(gè)由功放管BG1和變壓器B1組成的低壓輸出電路；一個(gè)由三極管BG2及BG3、電阻R9、R10、R11、R12、熱敏電阻R13、R14和功放管BG4、BG5組成的倒相推挽電路；一個(gè)由電容C4、電阻R17組成的濾波穩(wěn)壓電路和一個(gè)由變壓器B2抽頭線圈、電阻R16、電容C5構(gòu)成的負(fù)反饋跟蹤電路。在上述電路中，變壓器B1的次級0、1、2端，分別和倒相電路的0、1、2端對應(yīng)相接。
上述逆變器的工作原理，如圖7所示，由整流器或蓄電瓶輸入的24伏直流電，在正弦波振蕩器中產(chǎn)生50赫交流信號，經(jīng)整形電路整形后，由功放管BG1和變壓器B1輸出大于6.5伏的正弦波信號，再經(jīng)倒相推挽電路進(jìn)行功率放大后，由升壓變壓器B2轉(zhuǎn)換為240-220伏的工頻交流電，向用電裝置供電。
在圖7中，從升壓變壓器引入的5伏交流電，經(jīng)電阻R16、電容C5組成的反饋電路，由F端向功放管BG1提供同步跟蹤信號，而雙整形電路則是將前級送入的波形電壓，通過交替調(diào)節(jié)電位器W1、W2，實(shí)現(xiàn)二次整形，從而使由振蕩器產(chǎn)生的波形畸變大為減小，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)正弦波形。
由觸發(fā)器Ic2引出的反饋交流信號，經(jīng)鉗制電路，可實(shí)現(xiàn)調(diào)頻和穩(wěn)頻作用。而由升壓變壓器B2的初級中點(diǎn)及三極管BG1和整流電源相連，向逆變器供給24伏直流電源。
按上述設(shè)計(jì)方案，本實(shí)用新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在有風(fēng)壓時(shí)，風(fēng)驅(qū)動(dòng)葉片，使盤式發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)盤因轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，且使固定盤上的帶鐵芯的感應(yīng)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流。此感應(yīng)電流經(jīng)集電環(huán)輸出，再經(jīng)整流后，向蓄電瓶充電。當(dāng)需用電時(shí)，逆變器再將貯于電瓶中的直流電，轉(zhuǎn)變?yōu)楣ゎl正弦波220伏交流電，向用電裝置供電。
按上述圖2、圖3和圖4所示的本實(shí)用新型的發(fā)電機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)盤上的單片永久磁體為8只，而固定盤上的感應(yīng)線圈也為8只時(shí)，若將8只感應(yīng)線圈作全并聯(lián)接線，則只要風(fēng)速達(dá)到94rpm，即可產(chǎn)生50赫工頻正弦波交流電。故本發(fā)電機(jī)是一種具有超低速建壓特性、適用于在廣大弱風(fēng)地區(qū)推廣使用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
權(quán)利要求1.超低速風(fēng)力發(fā)電機(jī)由轉(zhuǎn)動(dòng)盤、固定盤、風(fēng)輪葉片、固定軸、立竿、集電環(huán)盤、舵桿、尾舵和逆變器所組成的系統(tǒng)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)動(dòng)盤為一圓形盤體，其上鑲嵌若干塊成偶數(shù)的單體永久磁體，各磁體間留有相等的間隙，如此便構(gòu)成一單體永久磁體沿圓盤周向呈環(huán)狀排列的轉(zhuǎn)動(dòng)盤，在此轉(zhuǎn)動(dòng)盤的另一側(cè)面安裝風(fēng)輪葉片，和轉(zhuǎn)動(dòng)盤相對應(yīng)，還相向設(shè)置另一固定盤，兩盤之間，留有空氣隙，固定盤上安裝若干組帶鐵芯的感應(yīng)線圈，其線圈數(shù)量和轉(zhuǎn)動(dòng)盤上鑲嵌的永久磁體相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，逆變器的構(gòu)成為一個(gè)由六反相器Ic1的1、2、3集成組件、施密特觸發(fā)器Ic2、二極管D1、電容C1和電阻R2組成的鉗制電路、一個(gè)由電阻R1、電位器W3和電容C1組成的調(diào)頻電路和藕合電容C2所組成的50赫正弦波振蕩器；一個(gè)由六反相器Ic1中的4、5、6集成組件、電位器W1和W2、電阻R3、R4、R5、R6和電容C3組成的整形電路；一個(gè)由功放管BG1和變壓器B1組成的低壓輸出電路；一個(gè)由三極管BG2及BG3、電阻R9、R10、R11、R12、熱敏電阻R13、R14和功放管BG4、BG5組成的倒相推挽電路；一個(gè)由電容C4、電阻R17組成的濾波穩(wěn)壓電路和一個(gè)由變壓器B2的抽頭線圈、電阻R16、電容C5構(gòu)成的負(fù)反饋跟蹤電路。在上述電路中，變壓器B1的次級0、1、2端，分別和倒相電路的0、1、2端對應(yīng)相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，集電環(huán)盤裝于立竿下端，且通過立竿和盤式發(fā)電機(jī)相連接，此集電環(huán)盤6，分內(nèi)外兩層環(huán)，外層環(huán)接觸片16和內(nèi)層環(huán)接觸片17之間，均填有絕緣材料18。當(dāng)風(fēng)驅(qū)動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，使盤式發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)，兩只集電環(huán)接觸片16、17，因和固定于蓋盤19上的兩只觸頭20，通過壓力簧21的作用，而保持良好的接觸性能，且將由盤式發(fā)電機(jī)從固定盤上的感應(yīng)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，向負(fù)載輸出。
專利摘要超低速風(fēng)力發(fā)電機(jī)為一由轉(zhuǎn)動(dòng)盤、固定盤、風(fēng)輪葉片、固定輪、立竿、集電環(huán)盤、舵桿、尾舵和逆變器組成的系統(tǒng)。轉(zhuǎn)動(dòng)盤和固定盤構(gòu)成該系統(tǒng)的發(fā)電機(jī),逆變器包括50赫正弦波振蕩器、整形電路、低壓輸出電路和倒相推挽電路。本系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn),一是具有超低速建壓特點(diǎn),能在葉片轉(zhuǎn)速低于每分鐘100轉(zhuǎn)時(shí)正常發(fā)電,為弱風(fēng)地區(qū)風(fēng)力資源的開發(fā)利用提供了新途徑；二是結(jié)構(gòu)簡易,鐵芯無開槽,也無電樞繞組,易維修,使用壽命長。
文檔編號H02K1/27GK2454978SQ0026700
公開日2001年10月17日 申請日期2000年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月21日
發(fā)明者盧子清, 汪敦泳, 李思佳, 盧慶剛 申請人:盧子清, 汪敦泳, 李思佳, 盧慶剛