專利名稱：智能永磁風(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)，特別是一種直接驅(qū)動(dòng)的永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，能源在人們?nèi)粘Ｉ钪械淖饔迷絹碓街匾?，能?緊缺現(xiàn)象也越來越突出，電荒、油荒、氣荒頻頻出現(xiàn)，直接影響國民經(jīng)濟(jì)的正常運(yùn)行和人們 的正常生活，已引起世界各國的高度關(guān)注和重視，紛紛投入巨資開發(fā)各種潔凈、可再生的綠 色能源，風(fēng)能就是其中一種自然界取之不盡的綠色能源，其應(yīng)用前景十分廣闊。目前使用的 風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般由單個(gè)定子和轉(zhuǎn)子組成，風(fēng)速在設(shè)定的范圍時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作效率還較 為理想。但風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般安裝在野外，自然風(fēng)是不可能恒速不變的，風(fēng)速有時(shí)快、有時(shí)慢， 變化無常。當(dāng)風(fēng)速快時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速也隨著增高，風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增高其輸出電壓也隨 之增高，電壓增高后會(huì)損壞輸、儲(chǔ)電設(shè)施和用電設(shè)備，通常采用的方法是用斬波穩(wěn)壓來確保 安全，這樣就白白浪費(fèi)部分電能，降低了風(fēng)能的利用率。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)，其輸 出電壓也就隨之降低，無法將電能輸送出來。因此，風(fēng)力發(fā)電機(jī)無論在高速運(yùn)行，還是在低 速運(yùn)行，其電能都無法充分利用。為此，許多科研院所、生產(chǎn)廠家和有識(shí)之士進(jìn)行了開發(fā)和 研究，但至今尚未有較合理的產(chǎn)品面世。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)存在的上述缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡 單合理、能根據(jù)風(fēng)量大小自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)容量、充分利用風(fēng)能發(fā)電的智能風(fēng)力發(fā)電機(jī)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案，它包括上下端蓋、殼體、固定軸、 控制電路，上下端蓋與殼體固定連接并通過軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在固定軸上，所述的固定軸 上至少固定有兩級(jí)定子，相鄰兩級(jí)定子之間的殼體上固定有轉(zhuǎn)子，定子線圈均勻設(shè)置在由 酚醛纖維制成的定子上，與定子線圈對應(yīng)的上下端蓋上以及轉(zhuǎn)子的兩側(cè)均勻固定有永磁 體。本實(shí)用新型的進(jìn)一步方案，所述的固定軸上固定有一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)三個(gè)定子，相 鄰定子之間的殼體上對應(yīng)固定有一級(jí)和二級(jí)二個(gè)轉(zhuǎn)子，一級(jí)定子與上端蓋的永磁體和一級(jí) 轉(zhuǎn)子的永磁體組成一級(jí)發(fā)電機(jī)，二級(jí)定子與一級(jí)轉(zhuǎn)子的永磁體和二級(jí)轉(zhuǎn)子的永磁體組成二 級(jí)發(fā)電機(jī)，三級(jí)定子與二級(jí)轉(zhuǎn)子的永磁體和下端蓋的永磁體組成三級(jí)發(fā)電機(jī)。本實(shí)用新型的進(jìn)一步方案，所述的控制電路包括穩(wěn)壓電路、一級(jí)采樣電路、比較控 制電路、一級(jí)放大電路、一級(jí)開關(guān)電路以及二級(jí)采樣電路、二級(jí)放大電路、二級(jí)開關(guān)電路；一 級(jí)采樣電路為比較控制電路提供采樣信號(hào)，采樣信號(hào)經(jīng)比較控制電路比較輸出開關(guān)信號(hào)經(jīng) 一級(jí)放大電路放大后控制一級(jí)開關(guān)電路是否接通二級(jí)發(fā)電機(jī)工作；二級(jí)采樣電路為比較控 制電路提供第二采樣信號(hào)，第二采樣信號(hào)經(jīng)比較控制電路比較輸出開關(guān)信號(hào)經(jīng)二級(jí)放大電 路放大后控制二級(jí)開關(guān)電路是否接通三級(jí)發(fā)電機(jī)工作。本實(shí)用新型的進(jìn)一步方案，所述穩(wěn)壓電路采用三端穩(wěn)壓器W1穩(wěn)壓，經(jīng)電阻R14后
3為比較控制電路提供工作電源。本實(shí)用新型的進(jìn)一步方案，所述的一級(jí)采樣電路由電阻R11、R12串聯(lián)而成，二級(jí) 采樣電路由電阻R21、R22串聯(lián)而成。本實(shí)用新型的進(jìn)一步方案，所述的比較控制電路選用SCM單片機(jī)。本實(shí)用新型的進(jìn)一步方案，所述的一級(jí)放大電路由二極管D11、電阻R17和R19、三 極管T11組成，二極管D11、電阻R17串聯(lián)后與三極管T11集電極連接，SCM單片機(jī)輸出與三 極管T11基極連接；所述的二級(jí)放大電路由二極管D21、電阻R27和R29、三極管T21組成， 二極管D21、電阻R27串聯(lián)后與三極管T21集電極連接，SCM單片機(jī)輸出與三極管T21基極 連接。本實(shí)用新型的進(jìn)一步方案，所述的一級(jí)開關(guān)電路由電阻R18、場效應(yīng)管VII串聯(lián)組 成，二級(jí)開關(guān)電路由電阻R28、場效應(yīng)管V21串聯(lián)組成。采用上述結(jié)構(gòu)后，本實(shí)用新型有以下優(yōu)點(diǎn)和效果一是采用一體多級(jí)定子和轉(zhuǎn)子 結(jié)構(gòu)組成多級(jí)發(fā)電機(jī)，正常時(shí)由一級(jí)電機(jī)工作輸出電功率，當(dāng)風(fēng)速增高時(shí)，根據(jù)不同的風(fēng)速 通過控制電路控制開關(guān)電路自動(dòng)接通二級(jí)發(fā)電機(jī)或三級(jí)發(fā)電機(jī)聯(lián)機(jī)工作，增加發(fā)電機(jī)發(fā)電 容量，充分利用風(fēng)能發(fā)電；二是由于定子用酚醛纖維替代傳統(tǒng)鐵芯固定定子線圈，定轉(zhuǎn)子之 間無磁阻滯，轉(zhuǎn)動(dòng)阻力小，因此在微風(fēng)的情況下也能輕松帶動(dòng)一級(jí)定子線圈發(fā)電輸出相應(yīng) 的電功率；三是控制電路采用單片機(jī)輸出信號(hào)，控制參數(shù)調(diào)整方便，采用場效應(yīng)管無觸點(diǎn)開 關(guān)自動(dòng)控制二、三級(jí)發(fā)電機(jī)工作，安全可靠。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的定子線圈分布結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型的永磁體分布結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型的控制電路框圖。圖5為本實(shí)用新型的控制電路的原理圖。
具體實(shí)施方式
圖1至圖5所示，為本實(shí)用新型智能風(fēng)力發(fā)電機(jī)的具體實(shí)施方案，它包括上下端蓋 1、11、殼體7、固定軸12、控制電路，上下端蓋1、11與殼體7固定連接后通過軸承10可轉(zhuǎn)動(dòng) 地設(shè)置在固定軸12上，所述的固定軸12上固定有一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)定子3、6、9，相鄰定子之 間的殼體7上固定有一級(jí)、二級(jí)轉(zhuǎn)子5、8，定子線圈4均勻設(shè)置在由酚醛纖維制成的一級(jí)、二 級(jí)和三級(jí)定子3、6、9上，與定子線圈4對應(yīng)的上下端蓋1、11上以及一級(jí)和二級(jí)轉(zhuǎn)子5、8的 兩側(cè)均勻固定有永磁體2 ；—級(jí)定子3與上端蓋1的永磁體2和一級(jí)轉(zhuǎn)子5的永磁體2組成 一級(jí)發(fā)電機(jī)F1，二級(jí)定子6與一級(jí)轉(zhuǎn)子5的永磁體2和二級(jí)轉(zhuǎn)子8的永磁體2組成二級(jí)發(fā) 電機(jī)F2，三級(jí)定子9與二級(jí)轉(zhuǎn)子8的永磁體2和下端蓋11的永磁體2組成三級(jí)發(fā)電機(jī)F3。 一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)定子3、6、9的引出線從空心的固定軸12引出。一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)定子3、 6、9用酚醛纖維替代傳統(tǒng)鐵芯固定定子線圈4，定轉(zhuǎn)子之間無磁阻滯，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)輕松。所述的控制電路包括穩(wěn)壓電路、一級(jí)采樣電路、比較控制電路、一級(jí)放大電路、一 級(jí)開關(guān)電路以及二級(jí)采樣電路、二級(jí)放大電路、二級(jí)開關(guān)電路；一級(jí)采樣電路為比較控制電
4路提供采樣信號(hào)，采樣信號(hào)經(jīng)比較控制電路比較輸出開關(guān)信號(hào)經(jīng)一級(jí)放大電路放大后控制 一級(jí)開關(guān)電路是否接通二級(jí)電機(jī)工作；二級(jí)采樣電路為比較控制電路提供第二采樣信號(hào)， 第二采樣信號(hào)經(jīng)比較控制電路比較輸出開關(guān)信號(hào)經(jīng)二級(jí)放大電路放大后控制二級(jí)開關(guān)電 路是否接通三級(jí)電機(jī)工作。所述穩(wěn)壓電路采用三端穩(wěn)壓器W1穩(wěn)壓，經(jīng)電阻R14后為比較控 制電路提供工作電源。所述的一級(jí)采樣電路由電阻Rll、R12串聯(lián)而成，二級(jí)采樣電路由電 阻R21、R22串聯(lián)而成。所述的比較控制電路選用SCM單片機(jī)。所述的一級(jí)放大電路由二極 管D11、電阻R17和R19、三極管T11組成，二極管D11、電阻R17串聯(lián)后與三極管T11集電極 連接，SCM單片機(jī)輸出與三極管T11基極連接；所述的二級(jí)放大電路由二極管D21、電阻R27 和R29、三極管T21組成，二極管D21、電阻R27串聯(lián)后與三極管T21集電極連接，SCM單片 機(jī)輸出與三極管T21基極連接。所述的一級(jí)開關(guān)電路由電阻R18、場效應(yīng)管VII串聯(lián)組成， 二級(jí)開關(guān)電路由電阻R28、場效應(yīng)管V21串聯(lián)組成。本實(shí)用新型工作原理如下當(dāng)風(fēng)速較慢時(shí)，由于一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)定子3、6、9用酚 醛纖維替代傳統(tǒng)鐵芯固定定子線圈4，定轉(zhuǎn)子之間無磁阻滯，所以殼體7和一級(jí)和二級(jí)轉(zhuǎn)子 5、8在風(fēng)葉帶動(dòng)下也能輕松轉(zhuǎn)動(dòng)，一級(jí)發(fā)電機(jī)F11工作輸出電功率，此時(shí)一級(jí)發(fā)電機(jī)F11輸 出電壓U1經(jīng)電阻R11、R12分壓為SCM單片機(jī)提供采樣信號(hào)，SCM單片機(jī)根據(jù)采樣信號(hào)與設(shè) 定程序比較后無開關(guān)信號(hào)輸出，場效應(yīng)管VII和V21不導(dǎo)通，二級(jí)發(fā)電機(jī)F21和三級(jí)發(fā)電機(jī) F31不發(fā)電。當(dāng)風(fēng)速提高時(shí)，一級(jí)發(fā)電機(jī)F11輸出電壓U1隨著發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速提高而升高，升高后 的輸出電壓U1經(jīng)電阻R11、R12分壓為SCM單片機(jī)提供采樣信號(hào)，SCM單片機(jī)根據(jù)采樣信號(hào) 與設(shè)定程序比較后發(fā)出開關(guān)信號(hào)，開關(guān)信號(hào)經(jīng)三極管Tl 1放大觸發(fā)場效應(yīng)管VI1導(dǎo)通，二級(jí) 發(fā)電機(jī)F21工作輸出電功率，隨著整個(gè)發(fā)電機(jī)輸出功率增加，負(fù)荷增大，又迫使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 下降，使輸出電壓U1、U2在正常范圍內(nèi)。此時(shí)二級(jí)發(fā)電機(jī)F21輸出電壓U2經(jīng)電阻R21、R22 分壓為SCM單片機(jī)提供第二采樣信號(hào)，SCM單片機(jī)根據(jù)第二采樣信號(hào)與設(shè)定程序比較后無 開關(guān)信號(hào)輸出，場效應(yīng)管V21不工作，三級(jí)發(fā)電機(jī)F31不發(fā)電。若風(fēng)力減弱，即一級(jí)發(fā)電機(jī) F11輸出電壓U1達(dá)不到要求電壓時(shí)，SCM單片機(jī)根據(jù)采樣信號(hào)與設(shè)定程序比較后無開關(guān)信 號(hào)輸出，場效應(yīng)管VII不工作，自動(dòng)切斷二級(jí)發(fā)電機(jī)F21，使發(fā)電機(jī)負(fù)荷減輕，轉(zhuǎn)速回升，使 一級(jí)發(fā)電機(jī)F11輸出電壓U1回升到正常范圍內(nèi)。當(dāng)風(fēng)速繼續(xù)提高時(shí)，一級(jí)和二級(jí)發(fā)電機(jī)F11、F21輸出電壓Ul、U2隨著發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 提高而升高，升高后的輸出電壓U2經(jīng)電阻R21、R22分壓為SCM單片機(jī)提供第二采樣信號(hào)， SCM單片機(jī)根據(jù)第二采樣信號(hào)與設(shè)定程序比較后發(fā)出開關(guān)信號(hào)，開關(guān)信號(hào)經(jīng)三極管T21放 大觸發(fā)場效應(yīng)管V21導(dǎo)通，三級(jí)發(fā)電機(jī)F31工作輸出電功率，整個(gè)發(fā)電機(jī)輸出功率進(jìn)一步增 加，負(fù)荷進(jìn)一步增大，又迫使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，使輸出電壓U1、U2、U3在正常范圍內(nèi)。若風(fēng)力 減弱，與上述所述同理，又逐級(jí)自動(dòng)切斷三級(jí)發(fā)電機(jī)F31和二級(jí)發(fā)電機(jī)F21，使發(fā)電機(jī)負(fù)荷 減輕，轉(zhuǎn)速回升，使發(fā)電機(jī)輸出電壓回升到正常范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種智能永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括上下端蓋、殼體、固定軸、控制電路，上下端蓋與殼體固定連接并通過軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在固定軸上，其特征是所述的固定軸上至少固定有兩級(jí)定子，相鄰兩級(jí)定子之間的殼體上固定有轉(zhuǎn)子，定子線圈均勻設(shè)置在由酚醛纖維制成的定子上，與定子線圈對應(yīng)的上下端蓋上以及轉(zhuǎn)子的兩側(cè)均勻固定有永磁體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是所述的固定軸上固定有一 級(jí)、二級(jí)和三級(jí)三個(gè)定子，相鄰定子之間的殼體上對應(yīng)固定有一級(jí)和二級(jí)二個(gè)轉(zhuǎn)子，一級(jí)定 子與上端蓋的永磁體和一級(jí)轉(zhuǎn)子的永磁體組成一級(jí)發(fā)電機(jī)，二級(jí)定子與一級(jí)轉(zhuǎn)子的永磁體 和二級(jí)轉(zhuǎn)子的永磁體組成二級(jí)發(fā)電機(jī)，三級(jí)定子與二級(jí)轉(zhuǎn)子的永磁體和下端蓋的永磁體組 成三級(jí)發(fā)電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是所述的控制電路包括穩(wěn)壓 電路、一級(jí)采樣電路、比較控制電路、一級(jí)放大電路、一級(jí)開關(guān)電路以及二級(jí)采樣電路、二級(jí) 放大電路、二級(jí)開關(guān)電路；一級(jí)采樣電路為比較控制電路提供采樣信號(hào)，采樣信號(hào)經(jīng)比較控 制電路比較輸出開關(guān)信號(hào)經(jīng)一級(jí)放大電路放大后控制一級(jí)開關(guān)電路是否接通二級(jí)發(fā)電機(jī) 工作；二級(jí)采樣電路為比較控制電路提供第二采樣信號(hào)，第二采樣信號(hào)經(jīng)比較控制電路比 較輸出開關(guān)信號(hào)經(jīng)二級(jí)放大電路放大后控制二級(jí)開關(guān)電路是否接通三級(jí)發(fā)電機(jī)工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是所述穩(wěn)壓電路采用三端穩(wěn) 壓器W1穩(wěn)壓，經(jīng)電阻R14后為比較控制電路提供工作電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是所述的一級(jí)采樣電路由電 阻R11、R12串聯(lián)而成，二級(jí)采樣電路由電阻R21、R22串聯(lián)而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是所述的比較控制電路選用 SCM單片機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是所述的一級(jí)放大電路由二 極管D11、電阻R17和R19、三極管T11組成，二極管D11、電阻R17串聯(lián)后與三極管T11集電 極連接，SCM單片機(jī)輸出與三極管T11基極連接；所述的二級(jí)放大電路由二極管D21、電阻 R27和R29、三極管T21組成，二極管D21、電阻R27串聯(lián)后與三極管T21集電極連接，SCM單 片機(jī)輸出與三極管T21基極連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是所述的一級(jí)開關(guān)電路由電 阻R18、場效應(yīng)管VII串聯(lián)組成，二級(jí)開關(guān)電路由電阻R28、場效應(yīng)管V21串聯(lián)組成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種智能永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括上下端蓋、殼體、固定軸、控制電路，上下端蓋與殼體固定連接并通過軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在固定軸上，所述的固定軸上至少固定有兩級(jí)定子，相鄰兩級(jí)定子之間的殼體上固定有轉(zhuǎn)子，定子線圈均勻設(shè)置在由酚醛纖維制成的定子上，與定子線圈對應(yīng)的上下端蓋上以及轉(zhuǎn)子的兩側(cè)均勻固定有永磁體。采用本結(jié)構(gòu)后，多級(jí)定子和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)組成多級(jí)發(fā)電機(jī)，根據(jù)風(fēng)速逐級(jí)自動(dòng)開關(guān)多級(jí)電機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡單合理、運(yùn)行輕便、風(fēng)能利用率高、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02K1/17GK201584870SQ200920201858
公開日2010年9月15日 申請日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者胡潤行, 胡耀起 申請人:胡潤行