專(zhuān)利名稱(chēng)：錐形氣隙調(diào)隙式發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及調(diào)隙式發(fā)電機(jī)，更具體地，涉及自穩(wěn)壓及防護(hù)過(guò)大調(diào)節(jié)力的錐形氣隙調(diào)隙式發(fā)電機(jī)。
在轉(zhuǎn)速變化大的發(fā)電機(jī)組中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作特點(diǎn)最為典型，它的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)力(風(fēng)速)隨時(shí)且無(wú)規(guī)律地變化，其結(jié)果是發(fā)電機(jī)的電壓在大幅度范圍內(nèi)變化。通常的解決辦法是在發(fā)電機(jī)輸出端增加穩(wěn)壓電路裝置，這種裝置不僅增大了成本，增加運(yùn)行復(fù)雜性，也增加損壞的機(jī)率，給使用及維護(hù)帶來(lái)諸多問(wèn)題。眾所周知，永磁發(fā)電機(jī)在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單，效率較高，但是由于其激磁水平恒定，調(diào)節(jié)難度更大，穩(wěn)壓裝置的損耗更大。此外，所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)必需設(shè)有防護(hù)過(guò)大風(fēng)力造成發(fā)電機(jī)損壞的裝置，通常的這種裝置是一種轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電機(jī)方向的手搖機(jī)構(gòu)，當(dāng)超過(guò)規(guī)定風(fēng)力的風(fēng)出現(xiàn)時(shí)，用人工將發(fā)電機(jī)搖離迎風(fēng)方向，防止機(jī)器損壞。雖然這種手搖轉(zhuǎn)向裝置可以用某種機(jī)械化措施實(shí)現(xiàn)，例如設(shè)風(fēng)速傳感器檢測(cè)風(fēng)速，達(dá)到規(guī)定風(fēng)速后發(fā)出信號(hào)，以此信號(hào)啟動(dòng)一種旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)向到與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相聯(lián)系的風(fēng)葉受風(fēng)面風(fēng)速下降到規(guī)定值停止。然后，繼續(xù)監(jiān)測(cè)風(fēng)速，待其降到允許值下時(shí)，使發(fā)電機(jī)恢復(fù)原來(lái)方向。這樣的裝置，手動(dòng)的，檢測(cè)不易及時(shí)、費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，在不及時(shí)處理的情況下可能還未到采取防護(hù)措施就已發(fā)生機(jī)器損壞。即便是上述機(jī)械化裝置，可以自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，但裝置復(fù)雜，運(yùn)行可靠性差。
本實(shí)用新型的目的是提供一種調(diào)隙式發(fā)電機(jī)，其獨(dú)特結(jié)構(gòu)使發(fā)電機(jī)隨調(diào)節(jié)力變化而具有電壓自調(diào)節(jié)功能。
本實(shí)用新型的另一目的是提供一種調(diào)隙式發(fā)電機(jī)，其調(diào)節(jié)力由風(fēng)力經(jīng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生，其結(jié)構(gòu)還可使在過(guò)大風(fēng)速時(shí)能防護(hù)發(fā)電機(jī)不受損壞。
本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案達(dá)到一種調(diào)隙式發(fā)電機(jī)，定、轉(zhuǎn)子隔氣隙相面對(duì)，其特征是所述轉(zhuǎn)、定子相面對(duì)的表面是圓錐面；軸向調(diào)節(jié)力加在轉(zhuǎn)子上使轉(zhuǎn)子可在電機(jī)軸向位移，改變定、轉(zhuǎn)子間的氣隙，所述位移受到第一彈力裝置施加給轉(zhuǎn)子相反于位移方向的力所限制。
本實(shí)用新型發(fā)電機(jī)還可在轉(zhuǎn)子上設(shè)風(fēng)葉，構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電機(jī)，所述軸向調(diào)節(jié)力是風(fēng)葉上所承受的風(fēng)力所造成；所述定、轉(zhuǎn)子的圓錐表面設(shè)置成當(dāng)調(diào)節(jié)力造成轉(zhuǎn)子軸向位移時(shí)，使所述氣隙增加。
本實(shí)用新型發(fā)電機(jī)另一方案中轉(zhuǎn)子非迎風(fēng)的后端面上設(shè)一個(gè)離合器的主動(dòng)耦合盤(pán)，與所述主動(dòng)耦合盤(pán)隔間隙面對(duì)設(shè)有從動(dòng)耦合盤(pán)，所述從動(dòng)耦合盤(pán)和電機(jī)底座間設(shè)置有傳動(dòng)裝置，所述轉(zhuǎn)子軸向位移達(dá)到規(guī)定位移值時(shí)，導(dǎo)致主、從動(dòng)耦合盤(pán)耦合，所述從動(dòng)耦合盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)發(fā)電機(jī)回轉(zhuǎn)；有第二彈力裝置，由于所述發(fā)電機(jī)的回轉(zhuǎn)而朝恢復(fù)發(fā)電機(jī)原位置方向蓄勢(shì)。
本實(shí)用新型發(fā)電機(jī)，通過(guò)其自身的獨(dú)特結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到調(diào)壓、穩(wěn)壓和保護(hù)發(fā)電機(jī)不受過(guò)大調(diào)節(jié)力，例如風(fēng)力發(fā)電機(jī)的過(guò)大風(fēng)力，破壞的目的。其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固，運(yùn)行可靠，穩(wěn)壓和防護(hù)的措施在一個(gè)構(gòu)思下實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型還提供了一種解決風(fēng)力永磁發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)的方案。本實(shí)用新型發(fā)電機(jī)適合使用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)外，還適用于小型動(dòng)力變化較大的發(fā)電機(jī)組，如汽車(chē)、拖拉機(jī)等，由附加機(jī)構(gòu)將速度變化轉(zhuǎn)換成軸向推力的場(chǎng)合。
本實(shí)用新型發(fā)電機(jī)，使用獨(dú)特的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，是成本低、體積小、重量輕、運(yùn)行維修簡(jiǎn)便的可自穩(wěn)壓發(fā)電機(jī)。


圖1是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
下面將結(jié)合附圖，詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型各實(shí)施例。
圖1是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，本例是一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，是一種外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子1外圓周上設(shè)有風(fēng)葉12，風(fēng)從圖1中右側(cè)吹向風(fēng)葉，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。并非必需是外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)也是可以的，只是風(fēng)葉不安裝在轉(zhuǎn)子外圓周上，而在轉(zhuǎn)軸上。發(fā)電機(jī)可以是永磁式或電激磁式，前者在轉(zhuǎn)子內(nèi)腔面上設(shè)永磁塊，沿圓周永磁極性呈交替變化，后者為電磁極代替永磁塊，激磁繞組以常規(guī)方式引出由直流或發(fā)電機(jī)輸出電壓經(jīng)整流等手續(xù)后供電。定子2外圓周上的槽內(nèi)設(shè)定子繞組。
如圖1所示，定子、轉(zhuǎn)子隔氣隙3互相面對(duì)的表面是一個(gè)錐面，支架10將轉(zhuǎn)子1通過(guò)軸承9支承于軸8上，同時(shí)通過(guò)推力軸承5在軸向壓在彈簧6、止圈7組成的第一彈力裝置上，其中止圈7用來(lái)調(diào)整彈簧6的彈力。
在設(shè)計(jì)的額定風(fēng)速下，由彈簧6等構(gòu)成的第一彈力裝置維持轉(zhuǎn)子1相對(duì)于定子2處在額定的位置以額定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。運(yùn)行中當(dāng)風(fēng)速增大時(shí)，在加于風(fēng)葉上的軸向推力作用下，轉(zhuǎn)子1經(jīng)支架10、推力軸承5、抵抗彈簧6而向圖1左方即后方位移，造成定、轉(zhuǎn)子間氣隙3增大，而降低主激磁磁通，從而使因風(fēng)速增加及轉(zhuǎn)速增加而增高的電壓降下來(lái)，構(gòu)成自調(diào)節(jié)的結(jié)果。
當(dāng)風(fēng)力減弱，風(fēng)速下降，風(fēng)對(duì)風(fēng)葉的軸向推力相應(yīng)下降，轉(zhuǎn)子在彈簧6的作用下向圖1的右方返回，氣隙3減小，使主激磁磁通上升，由于風(fēng)速下降，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速減小而導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)電壓降低得以抬升。
本例發(fā)電機(jī)可以做得使轉(zhuǎn)子的軸向長(zhǎng)度大于定子軸向長(zhǎng)度，使在靜止?fàn)顟B(tài)下，即氣隙3最小時(shí)，轉(zhuǎn)子在軸向朝位移相反方向即向圖1的右方向伸出于定子一個(gè)設(shè)定長(zhǎng)度，目的是在轉(zhuǎn)子向左位移時(shí)定轉(zhuǎn)子間有效長(zhǎng)度保持不變。
圖2是本實(shí)用新型第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。第二實(shí)施例是在第一實(shí)施例全部機(jī)構(gòu)不變的情況下增加了在過(guò)大風(fēng)力作用下發(fā)電機(jī)的防護(hù)機(jī)構(gòu)而成。因此第一實(shí)施例中所有結(jié)構(gòu)在本例中不再重復(fù)描述，而只描述增加的部分。
在轉(zhuǎn)子1的非迎風(fēng)側(cè)，即后側(cè)端面上加設(shè)主動(dòng)摩擦盤(pán)13，和該主動(dòng)摩擦盤(pán)13隔間隙δ相面對(duì)的是設(shè)在傳動(dòng)盤(pán)14上的從動(dòng)摩擦盤(pán)15。傳動(dòng)盤(pán)14經(jīng)一套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)底座22繞風(fēng)機(jī)支座軸22回轉(zhuǎn)，同時(shí)使第二彈力裝置23向?qū)拱l(fā)電機(jī)底座22的回轉(zhuǎn)方向蓄勢(shì)。
發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子1在加大的風(fēng)力作用下向后側(cè)位移，這在第一實(shí)施例中已描述過(guò)，在第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)下，隨著所述位移而使間隙δ逐漸減小。當(dāng)間隙δ減小到零時(shí)，主、從動(dòng)摩擦盤(pán)13、15接觸，傳動(dòng)盤(pán)14被轉(zhuǎn)子1帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。在傳動(dòng)盤(pán)14未能轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其在彈簧16及壓片17作用下懸浮在軸8上，當(dāng)傳動(dòng)盤(pán)14轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)繞在其上的鋼絲繩18卷繞，鋼絲繩18通過(guò)定滑輪19與尾翼24的機(jī)座20相連，通過(guò)鋼絲繩18的卷繞，傳遞此運(yùn)動(dòng)到發(fā)電機(jī)底座22，使其繞風(fēng)機(jī)機(jī)座20的軸21回轉(zhuǎn)，這個(gè)回轉(zhuǎn)使發(fā)電機(jī)的軸線，即圖1所示軸8的軸線和風(fēng)機(jī)尾翼24軸線從成一直線位置轉(zhuǎn)到成一交角，從而使轉(zhuǎn)子1上的風(fēng)葉12從迎風(fēng)方向變?yōu)檗D(zhuǎn)過(guò)一角度，例如，接近直角，這便減弱了加到轉(zhuǎn)子1的軸向調(diào)節(jié)力，直到與第二彈力裝置23的反力平衡，轉(zhuǎn)子停下為止，構(gòu)成對(duì)發(fā)電機(jī)防護(hù)過(guò)大風(fēng)力的破壞作用。
一旦風(fēng)力減弱，由于第二彈力裝置23蓄勢(shì)能量的釋放，發(fā)電機(jī)底座22相應(yīng)地向迎風(fēng)方向返回，在主、從動(dòng)摩擦盤(pán)13、15脫離的條件下發(fā)電機(jī)恢復(fù)工作。
在本例中所說(shuō)的鋼絲繩18、定滑輪19等構(gòu)成的傳動(dòng)盤(pán)14的傳動(dòng)裝置，此傳動(dòng)裝置可以是任何一種機(jī)械傳動(dòng)裝置，例如各種齒輪、鏈輪、皮帶輪等及其組合。在以上兩個(gè)實(shí)施例中的第一及第二彈力裝置可以是任何一種彈簧或其它彈性元件構(gòu)成的彈力蓄能裝置，隨變形而蓄能，隨作用力消失或減小而使變形恢復(fù)。由于它們已為人們所熟知，在本實(shí)用新型中不再加以詳細(xì)描述。
圖3是本實(shí)用新型第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例是第二實(shí)施例的一種變形，同樣，與第二實(shí)施例相同的部件使用相同的標(biāo)號(hào)，并不再重復(fù)描述其作用，而只描述變形部分。本例中替換第二例里從動(dòng)摩擦盤(pán)15的是一個(gè)從動(dòng)摩擦輪151，它套在替換傳動(dòng)盤(pán)14的傳動(dòng)軸141的外周上。傳動(dòng)軸141的軸線和主動(dòng)摩擦盤(pán)13的軸線垂直。與軸141同軸線的有纏繞鋼絲繩18的卷盤(pán)25，鋼絲繩18固定到尾翼24的機(jī)座20上，與第二例相同，本例的傳動(dòng)方式使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)向較快于第二例。
在第二和第三例中為防止在第二彈力裝置23作用下發(fā)電機(jī)返回原迎風(fēng)位置過(guò)程中超過(guò)最佳位置，即發(fā)電機(jī)軸線在尾翼的縱向平面內(nèi)，可在尾翼機(jī)架20上設(shè)限位裝置26，從圖2及圖3中清楚可見(jiàn)，不再多加解釋。
本實(shí)用新型用實(shí)施例加以說(shuō)明，但不應(yīng)限于此，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員可據(jù)此對(duì)其做出修改與變動(dòng)，這些修改與變動(dòng)也在本實(shí)用新型構(gòu)思之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種錐形氣隙調(diào)隙式發(fā)電機(jī)，定、轉(zhuǎn)子隔氣隙相面對(duì)，其特征是所述轉(zhuǎn)、定子相面對(duì)的表面是圓錐面；軸向調(diào)節(jié)力加在轉(zhuǎn)子上使轉(zhuǎn)子可在電機(jī)軸向位移，改變定、轉(zhuǎn)子間的氣隙，所述位移受到第一彈力裝置施加給轉(zhuǎn)子相反于位移方向的力所限制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)隙式發(fā)電機(jī)，其特征是轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度大于定子，當(dāng)定、轉(zhuǎn)子間氣隙最小時(shí)，所述轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度在所述位移相反方向上比定子軸向長(zhǎng)度伸出設(shè)定的長(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一所述的調(diào)隙式發(fā)電機(jī)，其特征是在所述轉(zhuǎn)子上設(shè)風(fēng)葉；所述軸向調(diào)節(jié)力由風(fēng)葉上所承受的風(fēng)力所造成；所述定、轉(zhuǎn)子間的圓錐表面設(shè)置成當(dāng)調(diào)節(jié)力造成轉(zhuǎn)子軸向位移時(shí)，使所述氣隙增加。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一所述的調(diào)隙式發(fā)電機(jī)，其特征是轉(zhuǎn)子相對(duì)調(diào)節(jié)力作用方向的后方端面上設(shè)一個(gè)離合器的主動(dòng)耦合盤(pán)，與所述主動(dòng)耦合盤(pán)隔間隙面對(duì)設(shè)有從動(dòng)耦合盤(pán)，所述從動(dòng)耦合盤(pán)和電機(jī)底座間設(shè)置有傳動(dòng)裝置，所述轉(zhuǎn)子軸向位移達(dá)到規(guī)定位移值時(shí)，導(dǎo)致主、從動(dòng)耦合盤(pán)產(chǎn)生耦合作用，所述從動(dòng)耦合盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)發(fā)電機(jī)回轉(zhuǎn)；有第二彈力裝置，由于所述發(fā)電機(jī)的回轉(zhuǎn)而朝恢復(fù)發(fā)電機(jī)原位置方向蓄勢(shì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3中任一所述的調(diào)隙式發(fā)電機(jī)，其特征是轉(zhuǎn)子相對(duì)調(diào)節(jié)力作用方向的后方端面上設(shè)一個(gè)離合器的主動(dòng)耦合盤(pán)，與所述主動(dòng)耦合盤(pán)隔間隙面對(duì)設(shè)有從動(dòng)耦合盤(pán)，所述從動(dòng)耦合盤(pán)和電機(jī)底座間設(shè)置有傳動(dòng)裝置，所述轉(zhuǎn)子軸向位移達(dá)到規(guī)定位移值時(shí)，導(dǎo)致主、從動(dòng)耦合盤(pán)產(chǎn)生耦合作用，所述從動(dòng)耦合盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)發(fā)電機(jī)回轉(zhuǎn)；有第二彈力裝置，由于所述發(fā)電機(jī)的回轉(zhuǎn)而朝恢復(fù)發(fā)電機(jī)原位置方向蓄勢(shì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的調(diào)隙式發(fā)電機(jī)，其特征是所述離合器的主、從動(dòng)耦合盤(pán)是摩擦盤(pán)，二摩擦盤(pán)間的間隙為零時(shí)產(chǎn)生所述的耦合作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的調(diào)隙式發(fā)電機(jī)，其特征是所述離合器的主、從動(dòng)摩擦盤(pán)是同軸的兩個(gè)盤(pán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的調(diào)隙式發(fā)電機(jī)，其特征是所述離合器的從動(dòng)摩擦盤(pán)其軸線與主動(dòng)摩擦盤(pán)軸線垂直。
專(zhuān)利摘要錐形氣隙調(diào)隙式發(fā)電機(jī),定轉(zhuǎn)子互相面對(duì)的表面呈錐面,通過(guò)加軸向力于轉(zhuǎn)子,使其產(chǎn)生軸向位移,氣隙變化,而具備自調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出電壓的功能。用作風(fēng)力發(fā)電機(jī)時(shí),過(guò)大的調(diào)節(jié)力使軸向位移超過(guò)定值,將帶動(dòng)回轉(zhuǎn)裝置使發(fā)電機(jī)回轉(zhuǎn),風(fēng)葉從迎風(fēng)方向轉(zhuǎn)過(guò)角度,減弱受風(fēng)力,避免發(fā)電機(jī)受過(guò)大風(fēng)力破壞。本實(shí)用新型自調(diào)壓的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)行可靠,可用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)或動(dòng)力變化大的小型發(fā)電機(jī)組。
文檔編號(hào)H02K7/12GK2482763SQ0122930
公開(kāi)日2002年3月20日 申請(qǐng)日期2001年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月28日
發(fā)明者白賀斌, 肖興華, 彭評(píng)選 申請(qǐng)人:白賀斌, 肖興華, 彭評(píng)選