《一种能够获得风轮最大输出功率的永磁风力发电机系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种能够获得风轮最大输出功率的永磁风力发电机系统.pdf（7页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102447328 A (43)申请公布日 2012.05.09 C N 1 0 2 4 4 7 3 2 8 A *CN102447328A* (21)申请号 201010297956.4 (22)申请日 2010.09.30 H02K 3/04(2006.01) H02K 11/00(2006.01) H02K 1/27(2006.01) H02J 7/14(2006.01) F03D 9/00(2006.01) (71)申请人河南森源电气股份有限公司 地址 461500 河南省许昌市长葛市人民路北 段 (72)发明人邓隐北 魏国安 尚俊梅 孟雪玲 (74)专利代理。
2、机构郑州中原专利事务所有限公 司 41109 代理人霍彦伟 李想 (54) 发明名称 一种能够获得风轮最大输出功率的永磁风力 发电机系统 (57) 摘要 一种能够获得风轮最大输出功率的永磁风力 发电机系统，它包括风轮以及与风轮相连接的风 力发电机，在风力发电机中设置有永磁发电机，永 磁发电机的定子绕组中嵌有两个具有不同匝数的 线圈，两个线圈分别与带有分接抽头的电抗器串 联连接，两个电抗器输出的交流电又分别送到整 流器中，经过整流后的直流电输入至负载或给蓄 电池充电；在永磁发电机的转子中设置上压板和 下压板，在上压板和下压板之间设置铁芯，铁芯外 围设置磁极；在磁极中，N极和S极交错设置。本 发明。
3、最大特点是未使用开关器件等有源元件，藉 助无控制电路方式与其他器件构成直流输出，输 出到用作负载的直流电源上，而获得风轮最大输 出功率。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 3 页 CN 102447351 A 1/1页 2 1.一种能够获得风轮最大输出功率的永磁风力发电机系统，它包括风轮（7）以及与风 轮（7）相连接的风力发电机，其特征在于：在所述的风力发电机中设置有永磁发电机（1）， 永磁发电机（1）的定子绕组中嵌有两个具有不同匝数的线圈（2），两个线圈（2）分别与带有 分接抽头的电抗器（3）串联连接。
4、，两个电抗器（3）输出的交流电又分别送到整流器（4）中， 经过整流后的直流电输入至负载或给蓄电池充电；在永磁发电机（1）的转子中设置上压板 （8）和下压板（11），在上压板（8）和下压板（11）之间设置铁芯（9），铁芯（9）外围设置磁极 （10）；在所述的磁极（10）中，N极和S极交错设置。 2.根据权利要求1所述的能够获得风轮最大输出功率的永磁风力发电机系统，其特征 在于：在永磁发电机（1）的转子中，铁芯（9）为内部空心的燕尾结构。 3.根据权利要求1所述的能够获得风轮最大输出功率的永磁风力发电机系统，其特征 在于：在永磁发电机（1）的转子中，所述磁极（10）的磁钢为稀土永磁。 4.根据权利。
5、要求13任一所述的能够获得风轮最大输出功率的永磁风力发电机系 统，其特征在于：在所述上压板（8）和下压板（11）之间设置拉紧螺杆（12）。 权 利 要 求 书CN 102447328 A CN 102447351 A 1/2页 3 一种能够获得风轮最大输出功率的永磁风力发电机系统 技术领域 0001 本发明涉及一种永磁发电机，特别涉及一种能与风轮最佳匹配、输出功率最大的 永磁风力发电机系统。 背景技术 0002 由于天然资源的枯竭和地球逐渐变热的温升效应，作为清洁的可再生能 源-风力发电，获得了广泛而又飞速的发展。但是，原来的发电装置接入现在的风电系 统中，会出现以下问题：（1）在变动风速下，。
6、经常不一定能取得风轮的最大功率；（2）初期成 本和运行成本高；（3）每年的净发电量少，特别在必设控制电路又未刮风或未吹动风叶情 况下，不仅无输出功率，相反还要消耗“待机功率”。 0003 原来发电装置通常有变频方式和整流方式两种。变频方式中，为在变动的风速下 得到风轮的最大功率，利用变频器进行可变速的运转，但是，因变频器控制电路的操作电 源，需消耗“待机功率”，以及因PWM变换器的开关损耗，所需的损耗功率比低风速时从风轮 取得的功率还大，有效的净发电量成为“负数”，尤其在小型发电系统中较为明显。 0004 在整流方式中，将永磁发电机的输出经过整流后，输出直流功率。例如,若按10m/ s风速取得。
7、额定功率设计，在风速出现频度高的5m/s以下时，风轮则处于空转状态，因发电 机输出电压比作为负载的直流电源的电压还低，故不能输出功率。 发明内容 0005 本发明旨在提供一种无控制电路的发电装置，没有待机功率，没有常规所需的控 制电路和由开关元件组成的PWM变换器，但是却能使风轮输出最佳化的新型发电装置。 0006 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 本发明包括风轮以及与风轮相连接的风力发电机，在所述的风力发电机中设置有永磁 发电机，永磁发电机的定子绕组中嵌有两个具有不同匝数的线圈，两个线圈分别与带有分 接抽头的电抗器串联连接，两个电抗器输出的交流电又分别送到整流器中，经过整流后的 直流。
8、电输入至负载或给蓄电池充电；在永磁发电机的转子中设置上压板和下压板，在上压 板和下压板之间设置铁芯，铁芯外围设置磁极；在所述的磁极中，N极和S极交错设置。 0007 在永磁发电机的转子中，铁芯为内部空心的燕尾结构。 0008 在永磁发电机的转子中，所述磁极的磁钢为稀土永磁。 0009 在所述上压板和下压板之间设置拉紧螺杆。 0010 采用上述技术方案的本发明，属于无控制电路或者无变换器电路。它是由内装多 个线圈并产生不同感应电压的永磁发电机，带分接抽头的电抗器以及仅由无源元件构成的 整流器所组成。本发明是输出直流电流的装置，也就是一种可变的直流电流源，它最大特点 是未使用开关器件等有源元件，藉。
9、助无控制电路方式与其他器件构成直流输出，输出到用 作负载的直流电源上，而获得风轮最大输出功率。 0011 本发明的结构中，永磁发电机采用了径向磁场高比功率的空心转子结构，六对磁 说 明 书CN 102447328 A CN 102447351 A 2/2页 4 极的磁钢为稀土永磁，重量轻，输出功率和效率均高，用于无控制电路的发电装置最理想。 附图说明 0012 图1为本发明的整体结构示意图。 0013 图2为本发明中永磁风力发电机的转子结构示意图。 0014 图3为图2的俯视图。 具体实施方式 0015 如图1所示，本发明包括风轮7以及与风轮7相连接的风力发电机，在风力发电机 中设置有永磁发电。
10、机1，永磁发电机1的定子绕组中嵌有两个具有不同匝数的线圈2，两个 线圈2分别与带有分接抽头的电抗器3串联连接，两个电抗器3输出的交流电又分别送到 整流器4中，经过整流后的直流电输入至负载6或给蓄电池5充电。 0016 不同匝数的定子线圈2，匝数少的线圈开始发电的转速约为1/2Nn，其中Nn为额定 转速，风轮转速提高以后开始直流输出，匝数少的线圈电感值相对较小；而匝数较多的线圈 开始发电的转速约为1/4Nn，它可承担具有风轮三次方功率特性的低速区输出。其中，匝数 少的线圈连接一个饱和电感器，匝数较多的线圈则接入另一个饱和电感器，从而实现了：发 电机输入功率近似于相应转速下具有立方特性的风轮最大输。
11、出特性这一理想结果。 0017 与以往风力发电机系统结构的最大不同特点是：本发明无控制电路，未使用开关 器件等有源元件。通过齿轮变速机构传动比的改变，通过永磁发电机和电感器最佳组合的 选择，即按照无CC发电机的输入决定两个电抗器的电感值；电抗器饱和度的选择：分接头 位置的选择等，使对应于风轮转速的发电机输入功率特性，能理想的跟踪风轮最大功率的 立方曲线特性，能获得风轮的最大输出功率。 0018 另外，如图2、图3所示，在永磁发电机1的转子中设置上压板8和下压板11，在上 压板8和下压板11之间设置铁芯9，铁芯9外围均匀设置12个磁极10，且在磁极10中，N 极和S极交错设置。需要说明的是，外周。
12、的铁芯9设计成燕尾结构，以防止旋转时的离心力 而可靠固定磁极10于铁芯9上。铁芯9的厚度取确保导磁并形成回路的最小厚度，中间为 空心结构，以减轻重量、提高比功率（W/kg）。另外，在永磁发电机1的转子中，磁极10的磁 钢为稀土永磁，它重量轻，输出功率和效率均高，用于无控制电路的发电装置最理想。 0019 最后，铁芯9上下两端，由上压板8和下压板11借助四个拉紧螺杆12夹固，套轴 后再点焊固定。 说 明 书CN 102447328 A CN 102447351 A 1/3页 5 图1 说 明 书 附 图CN 102447328 A CN 102447351 A 2/3页 6 图2 说 明 书 附 图CN 102447328 A CN 102447351 A 3/3页 7 图3 说 明 书 附 图CN 102447328 A 。