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1、(10)申请公布号 CN 102146872 A (43)申请公布日 2011.08.10 CN 102146872 A *CN102146872A* (21)申请号 201110079244.X (22)申请日 2011.03.31 F03D 1/02(2006.01) F03D 1/06(2006.01) H02K 1/27(2006.01) H02K 1/18(2006.01) H02K 1/12(2006.01) (71)申请人 史世权 地址 646101 四川省泸县兆雅大石坪村 18 组 21 号 (72)发明人 史世权 (54) 发明名称 微风启动无芯风力发电机 (57) 摘要 本。
2、发明公开了一种微风启动无芯风力发电 机， 具体的说是一种大口径、 轻质量、 能够微风启 动的民用风力发电机。 包括叶片(1)， 磁铁(2)， 无 芯线圈 (4)， 主轴 (24)， 外转子轮圈 (13)， 电机支 撑空心杆 (9)， 所述磁铁 (2) 具有多个， 磁铁 (2) 以其南北极面平行于外转子轮圈 (13) 旋转轴线 的方向布满安装于外转子轮圈 (13) 内壁的外转 子内铁质圈 (21) 上， 且相邻两个磁铁南北极反 向， 相邻两个磁铁间具有二分之一磁铁宽度间隙， 本发明的有益效果是， 通过增加了发电机直径， 降 低了叶片根部的应力， 提高了安全性 ； 通过无芯 线圈， 减少了涡流效应。
3、， 提高了效率。本发明不需 要变速箱， 减轻了发电机的重量。 (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 3 页 附图 3 页 CN 102146874 A1/1 页 2 1.一种微风启动无芯风力发电机， 包括叶片(1)， 磁铁(2)， 无芯线圈(4)， 主轴(24)， 其 特征在于 ： 还包括 外转子轮圈 (13)， 电机支撑空心杆 (9) 径向支撑所述外转子轮圈 (13)， 电机支撑叶片 (6) 斜支撑所述外转子轮圈 (13)， 且所述电机支撑空心杆 (9) 与电机支撑叶片 (6) 的另一 端支撑于所述转轴套 (20) 上。
4、， 叶片 (1) 根部梁 (23) 插入所述电机支撑空心杆 (9) 中， 所述 磁铁 (2) 具有多个， 磁铁 (2) 以其南北极面平行于外转子轮圈 (13) 旋转轴线的方向布满安 装于外转子轮圈(13)内壁的外转子内铁质圈(21)上， 且相邻两个磁铁南北极反向， 相邻两 个磁铁间具有二分之一磁铁宽度间隙 ； 内定子铁质圈 (22)， 定子支撑片 (5) 支撑所述内定子支撑圈 (22)， 定子支撑片 (5) 另 一端支撑于主轴(24)， 无芯线圈(4)安装于所述内定子铁质圈(22)上， 线圈(4)具有多组， 每组线圈 (4) 的线圈平面与所述内定子铁质圈 (22) 的圆周表面平行 ； 所述内定。
5、子铁质圈 (22) 与外转子内铁质圈 (21) 构成的发电机半径是叶片 (1) 外端部 扫过圆半径的五分之一至二分之一 ； 整流桥堆二极管 (12)， 将多组线圈 (4) 的输出整流成直流输出。 2. 根据权利要求 1 所述的微风启动无芯风力发电机， 其特征在于 ： 所述主轴 (24) 上具 有一对双列角接触球轴承(7)， 所述电机支撑空心杆(9)和电机支撑叶片(6)分别支撑于两 个轴承。 3. 根据权利要求 2 所述的微风启动无芯风力发电机， 其特征在于 ： 主轴 (24) 内沿轴线 设有注油管 (8)， 主轴 (24) 前端具有与注油管 (8) 连通的注油口 (14) ； 注油管 (8) 。
6、末端设 主轴 (24) 末端， 油从注油管 (8) 末端流出， 通过转轴套 (20) 内壁润滑两个轴承。 4.根据权利要求3所述的微风启动无芯风力发电机， 其特征在于 ： 所述定子支撑片(5) 根部具有外防水圈 (10)， 转轴套 (20) 一端设有内防水圈 (25)， 所述内防水圈 (25) 设于所 述外防水圈 (10) 内， 且内防水圈 (25) 内孔直径比主轴 (24) 直径大 1mm 左右。 5. 根据权利要求 4 所述的微风启动无芯风力发电机， 其特征在于 ： 所述外防水圈 (10) 底部设有用于流出多余油和雨水的出水出油孔 (11)。 6. 根据权利要求 5 所述的微风启动无芯风力。
7、发电机， 其特征在于 ： 所述风力发电机固 定于回转体 (15) 上， 回转体 (15) 套设于发电机固定杆 (18) 上， 固定杆 18 上具有两个推力 轴承 (16) 支撑所述回转体 (15)。 7. 根据权利要求 6 所述的微风启动无芯风力发电机， 其特征在于 ： 所述发电机固定杆 (18) 上设有导电滑环 (17)， 回转体 (15) 内壁上设有铜片刷， 铜片刷与所述导电滑环 (17) 弹力接触。 权 利 要 求 书 CN 102146872 A CN 102146874 A1/3 页 3 微风启动无芯风力发电机 技术领域 0001 本发明涉及一种微风启动无芯风力发电机， 具体的说是一。
8、种大口径、 轻质量、 能够 微风启动的民用风力发电机。 背景技术 0002 现有的风力发电机都是利用叶片截取风能， 风轮机带动发电机发电。通常使用的 发电机有水平轴和垂直轴风力发电机， 垂直轴风力发电机的发电机大多都是盘式无芯结 构， 线圈排列方向垂直于转轴， 线圈外围和内围切割磁力线速度不同， 虽然能够微风启动， 但是效率低， 重量偏重， 成本高， 适合风向不定的城市。水平轴风力发电机普遍包含 3 个叶 片， 少数具有 5-6 个叶片， 叶片是典型的悬臂梁结构， 叶片根部承受巨大应力， 在强风中易 折断。 因而水平轴风力发电机的叶片根部都很粗壮， 这大大增加了重量， 尤其对于大功率风 力发电。
9、机， 叶片越长， 转速反而越低， 力矩增大， 更增加了叶片根部的应力。 0003 大型风力发电机， 一般都有变速齿轮箱增速， 使发电机得以工作在 50HZ， 并网发 电。由于齿轮箱普遍比较笨重， 因此微风时难以启动。一般的风力发电机， 为了增加磁场交 链密度， 线圈都是绕在铁芯上， 跟磁铁会产生吸力， 即便是优化磁路， 一般都要 3 米每秒的 风速启动， 另外铁芯会产生震动， 磁滞涡流， 总体效率不高。 发明内容 0004 本发明的目的是为了克服上述缺陷， 提供一种能够微风启动， 效率高， 制造成本低 的民用风力发电机， 其通过以下技术方案实现 ： 0005 一种微风启动无芯风力发电机， 包括。
10、叶片1， 磁铁2， 无芯线圈4， 主轴24， 还包括外 转子轮圈 13， 电机支撑空心杆 9 径向支撑所述外转子轮圈 13， 电机支撑叶片 6 斜支撑所述 外转子轮圈 13， 且所述电机支撑空心杆 9 与电机支撑叶片 6 的另一端支撑于所述转轴套 20 上， 叶片 1 根部梁 23 插入所述电机支撑空心杆 9 中， 所述磁铁 2 具有多个， 磁铁 2 以其南北 极面平行于外转子轮圈13旋转轴线的方向布满安装于外转子轮圈13内壁的外转子内铁质 圈 21 上， 且相邻两个磁铁南北极反向， 相邻两个磁铁间具有二分之一磁铁宽度间隙 ； 0006 内定子铁质圈 22， 定子支撑片 5 支撑所述内定子支撑。
11、圈 22， 定子支撑片 5 另一端 支撑于主轴24， 无芯线圈4安装于所述内定子铁质圈22上， 线圈4具有多组， 每组线圈4的 线圈平面与所述内定子铁质圈 22 的圆周表面平行 ； 0007 所述内定子铁质圈 22 与外转子内铁质圈 21 构成的发电机半径是叶片 1 外端部扫 过圆半径的五分之一至二分之一 ； 0008 整流桥堆二极管 12， 将多组线圈 4 的输出整流成直流输出。 0009 优选的， 所述风力发电机主轴 24 上具有一对双列角接触球轴承 7， 所述电机支撑 空心杆 9 和电机支撑叶片 6 分别支撑于两个轴承。 0010 优选的， 所述风力发电机的主轴 24 内沿轴线设有注油管。
12、 8， 主轴 24 前端具有与注 油管 8 连通的注油口 14 ； 注油管 8 末端在主轴 24 末端， 油从注油管 8 末端流出， 通过转轴 说 明 书 CN 102146872 A CN 102146874 A2/3 页 4 套 20 内壁润滑两个轴承。 0011 优选的， 所述定子支撑片 5 根部具有外防水圈 10， 转轴套 20 一端设有内防水圈 25， 所述内防水圈 25 设于所述外防水圈 10 内， 且内防水圈 10 的内孔直径比主轴 24 直径大 1 毫米左右。 0012 优选的， 所述外防水圈 10 底部设有用于流出多余油和雨水的出水出油孔 11。 0013 优选的， 所述风力。
13、发电机固定于回转体 15 上， 回转体 15 套设于发电机固定杆 18 上， 固定杆 18 上具有两个推力轴承 16 支撑所述回转体 15。 0014 优选的， 所述发电机固定杆 18 上设有导电滑环 17， 回转体 15 内壁上设有铜片刷， 铜片刷与所述导电滑环 17 弹力接触。 0015 本发明的有益效果是， 通过增加了发电机直径， 降低了叶片根部的应力， 提高了安 全性 ； 通过无芯线圈， 减少了涡流效应， 提高了效率。 本发明不需要变速箱， 减轻了发电机的 重量。 附图说明 0016 图 1 为发明无芯风力发电机去除电机支撑叶片 6， 电机支撑空心杆 9 后的的正视 图 ； 0017 。
14、图 2 为本发明无芯风力发电机的侧视图 ； 0018 图 3 为本发明无芯风力发电机叶片 1 的放大图。 具体实施方式 0019 下面结合附图对本发明作进一步说明。 0020 参见图1， 一种微风启动无芯风力发电机， 包括叶片1， 磁铁2， 无芯线圈4， 主轴24， 还包括外转子轮圈 13， 电机支撑空心杆 9 径向支撑所述外转子轮圈 13， 电机支撑叶片 6 斜 支撑所述外转子轮圈 13， 且所述电机支撑空心杆 9 与电机支撑叶片 6 的另一端支撑于所述 转轴套 20 上， 叶片 1 根部梁 23 插入所述电机支撑空心杆 9 中， 所述磁铁 2 具有多个， 磁铁 2 以其南北极面平行于外转子。
15、轮圈 13 旋转轴线的方向布满安装于外转子轮圈 13 内壁的外 转子内铁质圈 21 上， 且相邻两个磁铁南北极反向， 相邻两个磁铁间具有二分之一磁铁宽度 间隙 ； 0021 内定子铁质圈 22， 定子支撑片 5 支撑所述内定子支撑圈 22， 定子支撑片 5 另一端 支撑于主轴24， 无芯线圈4安装于所述内定子铁质圈22上， 线圈4具有多组， 每组线圈4的 线圈平面与所述内定子铁质圈 22 的圆周表面平行 ； 0022 所述内定子铁质圈 22 与外转子内铁质圈 21 构成的发电机半径是叶片 1 外端部扫 过圆半径的五分之一至二分之一 ； 0023 整流桥堆二极管 12， 将多组线圈 4 的输出整。
16、流成直流输出。 0024 气流从回转体方向吹来， 吹动叶片1和电机支撑叶片6， 带动外转子轮圈13和磁铁 2转动(磁力线垂直于主轴)， 切割线圈(线圈排列平行于主轴方向)， 磁力线通过气隙切割 线圈， 产生电流， 多相线圈经过整流桥堆二极管 12 整流成直流。由于磁铁 2 及线圈 4 非常 多， 电机口径大， 转速很低的情况都能产生让充电器工作的最低电压。 0025 为防止磁铁 2 和线圈 4 之间很小的气隙擦碰， 电机的轴承要用双列角接触球轴承 说 明 书 CN 102146872 A CN 102146874 A3/3 页 5 7， 它能承受径向 ( 风的推力 ) 和轴向 ( 外转子电机重。
17、量和转动时候的离心力 ) 受力， 水平 偏移极小， 保证磁铁和线圈之间的 1 毫米左右的气隙， 长时间工作不会擦碰。 0026 磁铁 2 和线圈 4 表面都用环氧树脂包裹， 进风侧与外转子轮圈 13 一体形成有挡尘 片3， 隔离颗粒大的沙吹进气隙， 防止擦碰线圈和磁铁。 转轴套20带动内防水圈25转动， 内 防水圈 25 的内孔直径比主轴 24 直径大 1 毫米左右， 外防水圈 10 固定在定子支撑片 5 上， 水不会进到轴承里， 大雨的时候少量的残水从出水出油孔 11 流出来。 0027 风力发电机工作一段时间， 润滑油氧化变质， 加注润滑油的时候， 旋开注油口 14， 把油加压力灌入， 注。
18、油管 8 沿 24 中间的空心到两个轴承 7 前面， 把氧化的润滑油挤出来， 残 余的油从转轴套 20 带动的内防水圈 25 内孔和主轴 24 之间 1 毫米左右的缝隙中孔流出， 从 出水出油孔 11 流出来。 0028 由于风的方向经常变换， 发电机方向也同步的变换， 为防止发电机的输出线绞线， 发电机使用了回转体 15， 顶部固定主轴 24， 下面用一对推力轴承 16 支撑整个发电机， 推力 轴承 16 下面位置有两个导电滑环 17 固定在发电机固定杆 18 上， 直流输出导线 19 从发电 机固定杆 18 中间引出， 导电滑环 17 对应的回转体 15 位置安装两个铜片刷， 铜片刷靠弹力。
19、 压在导电滑环 17 上， 风向变换时， 导电滑环 17 都能把电流导出， 从直流输出导线 19 输出直 流电。 由于是多相线圈， 输出线头多， 3相就有6条输出线， 交流输出需要的导电滑环17多， 所以经过整流桥堆二极管 12 整流成直流， 只需要正负两条直流输出导线 19， 简单可靠。由 于风力发电机工作在风吹日晒雨淋的恶劣环境下， 接触性部件越少越好， 寿命越长。 这样的 微风启动风力发电机接触性部件少， 只有轴承 4 个， 导电滑环 2 个。广泛用于海岛， 渔船， 灌 溉提水， 草原牧区， 湖泊， 边防哨所， 路灯， 野外通讯站， 民用并网发电等。 说 明 书 CN 102146872 A CN 102146874 A1/3 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 102146872 A CN 102146874 A2/3 页 7 图 2 说 明 书 附 图 CN 102146872 A CN 102146874 A3/3 页 8 图 3 说 明 书 附 图 CN 102146872 A 。