[发明专利]超低速风力发电机

说明书

本发明涉及一种风力发电机，尤其是一种超低速风力发电机。

现有技术的风力发电机，因发电机本身不具有超低速运行性能，故用此类发电机设计的风力发电机，便不能适应在微弱风速条件的正常发电，从而限制了在广大的弱风能地区的推广使用。

本发明的任务是设计一种超低速发电机和能向负载输出工频正弦波电能的逆变器，从而使装有这种超低速发电机和逆变器的风力发电机组，能在极低风速下正常运行和发电。

这一任务是这样实现的：本发明的基本结构型式是一个由转动盘1、固定盘2、风轮叶片3、固定轴4、立竿5、集电环盘6、舵杆7、尾舵8和逆变器所组成的系统。本发明正是对这一系统的主要构件提出了改进设计，一是采用由转动盘1和固定盘2组成发电机，二是采用由整流器和逆变器组成电子装置，保证向负载输出稳定的工频正弦波220伏交流电。

所述发电机的转动盘为一园形盘体，其上镶嵌若干块成偶数的单体永久磁体，各磁体间留有相等的间隙，如此便构成一单体永久磁体沿园盘周向呈环状排列的转动盘，在此转动盘的另一侧面安装风轮叶片。

和风轮的转动盘相对应，还相向设置另一固定盘，两盘相间，留有一定空气隙，固定盘上安装若干组带铁芯的感应线圈，其线圈数量和转动盘上镶嵌的永久磁体相等。如此设置，当风推动叶片，使转动盘旋转时，其上镶嵌的呈环状分布的永久磁体便形成一旋转磁场，且使与之相向安装的固定盘上的感应线圈，因切割磁力线而产生感应电流。这种由转动盘和固定盘所构成的发电机，因启动力矩小，即使在微弱风速条件下，风叶也能驱动转动盘转动，并从感应线圈输出工频交流电。

此感应电流经集电环输送至整流器后，变为直流电并贮于蓄电瓶中。待需向负载供电时，再通过逆变器，将贮于蓄电瓶中的直流电，转变为工频正弦波220伏交流电。

上述的逆变器由下述电路组成，即一个包括有六反相器、施密特触发器、钳制电路和调频电路构成的50赫正弦波振荡器以及整形电路、低压输出电路、倒相推挽电路和跟踪电路。

这一逆变器的工作原理为：由整流器或蓄电瓶中引入的直流电，经振荡器产生50赫交流信号，并通过整形电路对波形整形，变为标准形工频正弦波信号，再经倒相和推挽电路作功率放大后，由升压变压器的次级，向负载提供240V-220V的正弦波工频电。

由上述可知，本发明的优点，一是由转动盘和固定盘构成的发电机，具备良好的超低速建压特点，为解决弱风发电的难题开辟了新的途径。使用实践证明，即使叶片转速低于每分钟100转，也能正常发电。这一优点为我国广大的微风地区风力资源的开发利用提供了希望；二是这种发电机产生的电能，为标准形正弦波工频电，能满足不同负载特性的要求，适合各种家庭用电装置使用；三是发电机不沿袭常规的转子、定子结构，铁芯无开槽，也无电枢绕组，故整机结构简易、紧凑、安全牢固，运行平稳可靠，易维修，使用寿命长。

以下结合附图，对本发明的实施进行详述，其中：

图1为本发明风力发电机的外观图。

图2为本发明发电机的轴向剖视图。

图3为本发明发电机的转动盘结构示意图。

图4为本发明发电机的固定盘结构示意图。

图5为本发明发电机的集电环结构示意图。

图6为本发明发电机的集电环的剖视图。

图7为本发明发电机的逆变器电原理图。

由图1可知，本发明的风力发电机由下述构件组成：由转动盘1和固定盘2构成的盘式发电机，发电机的固定盘通过固定轴4和立竿5连成一体，风轮叶片3安装在发电机的转动盘2上，装在立竿下端的集电环盘以及舵杆7和尾舵8，以及逆变器。

上述的盘式发电机，如图2、图3和图4所示，为由转动盘1和固定盘2构成。其转动盘为一园形盘体9，其上沿全周边镶嵌8块单片永久磁体10，各磁体间有相等的间隙11；和此转动盘1相向设置另一固定盘2，其上安装有和转动盘1上永久磁体10数量相等的、8只带铁芯14的感应线圈15。

上述的集电环盘，如图5、图6所示，装于立竿下端，且通过立竿和盘式发电机相连接。此集电环盘6，分内外两层环，外层环接触片16和内层环接触片17之间，均填有绝缘材料18。当风驱动叶片转动，使盘式发电机发电时，两只集电环接触片16、17，因和固定于盖盘19上的两只触头20，通过压力簧21的作用，而保持良好的接触性能，且将由盘式发电机从固定盘上的感应线圈产生的感应电流，向负载输出。