一种风力发电装置.pdf

本发明公开一种能工作于无负荷状态下的风力发电装置。
    在世界多风地区，利用自然界取之不尽的风能发电是很经济的。尤其是对于孤立和偏远的乡村更为适用。众所周知，现时广泛投入运行的风力发电机都是使用风轮带动诸如直流发电机，交流发电机和感应发电机等各类发电机转动而发出电能。但无论带动何种发电机发电，风力发电机都要承受荷载，输出功率越大的风力发电机，电枢（或旋转磁场）越重，风力发电机的负荷越大，这样不但整个风力发电机设备匹配复杂，维修率高，而且由于发电机的制造工艺要求苛刻，因而致使一般的风力发电机造价偏高而难以普及使用。

    本发明的任务是设计一种能工作于无负荷状态下的风力发电装置，以克服现时的风力发电机造价偏高而难以普及使用。

    本发明的任务是这样完成的：一种风力发电装置，由一个以上的桨叶片1组成，本发明的特征在于：具有固定在桨叶片1尾端上的线圈2和固定在外面的组成的磁场间隙处于线圈2转动圆周平面范围内的一对以上地异极相向放置的永久磁体3及3′，固定在桨叶片1上的线圈2随桨叶片1受风力转动而穿过由永久磁体3和3′组成的磁场间隙因切割磁感应线而产生感应电动势。

    采取以上措施的本发明能在无负荷状态下工作，设备匹配大为简化，风力发电装置几乎免维护，造价明显降低，使风力发电更趋向实用化。

    下面再结合附图对本发明作进一步详述：

    附图1是本发明的工作原理示意图;

    附图2是线圈2固定在桨叶片1上的结构示意图;

    附图3是本发明的线圈2与滑环4贴合的结构示意图;

    附图4是永久磁体3和3′装置在风力机竖杆上的示意图。

    参考以上附图。本发明是基于电磁感应定律：长度为l的导线在磁感应强度为B的磁场中沿垂直于B的方向以速率v运动时，将会产生感生电动势，其值为：E＝∫Bvdl。对于相对不变形的，作近似直线运动的导线而言，则：E＝∫Bvdl-Blv。本发明的导线l是绕成平面状的线圈2，磁感应强度B是由永久磁体3和3′异极相向放置而产生的，线圈2的线速率是随桨叶片1受风转动而产生的。显然，在一定的B值和风速条件下，桨叶片1越长则线圈2获得的线速率v越大，从而感生电动势E值越高。桨叶片1可以用较轻金属或其他材料整体做成。也可以用刚性材料做成骨架，然后衬上轻质蒙面材料。本发明的桨叶片设计与一般风力机大致相同，所取倾角约15°左右。本发明的桨叶片尾端做成平面状，上面粘贴（或用其他方法）固定好线圈2。线圈2的匝数和所用导线的直径根据发电装置设计功率大小而不同。永久磁体3和3′异极相向放置，相对面的形状以平面为宜，它们的间隙应略大于桨叶片1尾端平面和线圈2厚度之和。永久磁体3和3′固定在线圈2转动圆周范围内，最简便的固定办法是固定在风力机的竖杆上。如图4所示。为了防止桨叶片1轴向跳动打在永久磁体3和3′上面不能穿过永久磁体3和3′组成的磁隙，本发明的桨叶片1应满足一定的刚度要求，采用加强肋骨的办法是较理想的。附图3给出了线圈2的接头和滑环4相贴合的结构示意，这跟一般交流发电机上的滑环结构大致相同。电刷8在弹簧6的张力下与固定在风轮轴5上的滑环4贴合，弹簧6和电刷8固定在风轮轴盘7上。线圈2的每个线头各接一个电刷与滑环，这样当线圈2产生感生电动势时，两个滑环便通过电刷8与线圈2相接触导通而具有端电压，两个滑环上的端电压可通过导线向外输出供给负载或逆变装置。本发明输出的是方波电压，频率f与风轮转速m，固定有线圈2的桨叶片1的数目n和永久磁体3及3′的对数K成正比，即：f＝mnk。本发明的实验样机采用4个线圈2，4对永久磁体3和3′，桨叶片1长度为0.5米，在三级风情况下能输出46-61伏特的方波电压，频率范围在45-64赫芝，这对于一般照明而言波形要求是可以满足的，但如果使用于对电压波形要求较高的用电设备，则须经稳频和稳压装置方可输出使用。