專利名稱：整體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明由一種整體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成，該發(fā)電機(jī)在一個(gè)裝置中集有一渦輪機(jī)和一發(fā)電機(jī)的功能。
背景技術(shù)：
將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的機(jī)器稱為“風(fēng)力發(fā)電機(jī)”。這一類型的機(jī)器又可細(xì)分為兩組低功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及高功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)或高能風(fēng)力發(fā)電機(jī)。前者是低性能裝置，它的功率范圍從數(shù)百瓦到數(shù)十千瓦。通常，它們是較輕、復(fù)雜程度較低的機(jī)器，用于向遠(yuǎn)離電網(wǎng)的耗能較小的裝置供電。后者是具有足夠同電網(wǎng)連接的功率的裝置，它們供應(yīng)重要的耗能中心。這些機(jī)器的功率范圍從數(shù)百千瓦到數(shù)兆瓦，而且它們的技術(shù)復(fù)雜程度與前者大大不同。在任何一種發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換鏈中，可以區(qū)分出主要的兩級(jí)，即a)在第一級(jí)中，一個(gè)通常被稱為“渦輪機(jī)”的裝置將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
b)在第二級(jí)中，通常被稱為“發(fā)電機(jī)”的裝置中，機(jī)械能(由“渦輪機(jī)”驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生)被轉(zhuǎn)化為電能。
這兩級(jí)通過將轉(zhuǎn)矩從渦輪機(jī)傳送到發(fā)電機(jī)的一根“軸”物理連接，這一連接可以是直接連接，或者如果需要的話也可通過一齒輪箱連接以提高轉(zhuǎn)速。
根據(jù)所使用的發(fā)電機(jī)的類型，有兩種主要的設(shè)計(jì)理念1.帶有高速發(fā)電機(jī)的渦輪機(jī)它們通常是異步、高速、小尺寸的，帶有有限數(shù)量的感應(yīng)電極，這些感應(yīng)電極通過一多級(jí)增速器與渦輪機(jī)連接。這是一種復(fù)雜而昂貴的元件，它會(huì)減少裝置的總體性能并顯著增加機(jī)器為了維護(hù)而停運(yùn)的時(shí)間。
2.帶有低速、多極發(fā)電機(jī)的渦輪機(jī)它們通常為同步機(jī)器，直接同渦輪機(jī)連接并達(dá)到最小的發(fā)電頻率，具有許多感應(yīng)電極。這些機(jī)器不需要增速器，但比屬于另一組的機(jī)器大且重。
還有使用發(fā)電機(jī)的第三組，它們集成有一一級(jí)增速器和一混合發(fā)電機(jī)，該混合發(fā)電機(jī)將物理旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和由受激勵(lì)的電極所感應(yīng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)相結(jié)合。
任何一種方案都在渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)這兩級(jí)之間顯示出明顯的不同，并示出了它們直接或間接地傳送轉(zhuǎn)矩的某種結(jié)構(gòu)或軸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明由一種整體式機(jī)構(gòu)組成，該機(jī)構(gòu)在一個(gè)裝置中合成有渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)。由于不需要使用增速器或單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)元件，這一設(shè)計(jì)理念可減少該裝置的許多運(yùn)動(dòng)元件。
由于在發(fā)電機(jī)活動(dòng)元件布置上的特殊設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)的多極渦輪機(jī)—發(fā)電機(jī)組件相反，應(yīng)用在這一裝置的設(shè)計(jì)上的技術(shù)和革新還可減少尺寸，并且在某些使用永磁體的布置中還取消了用于激勵(lì)感應(yīng)器的能量傳送裝置的旋轉(zhuǎn)裝置。因此，這一裝置使由于直接連接的多極發(fā)電機(jī)而造成的諸如尺寸和重量的主要缺陷最小化，同時(shí)可提供以省卻增速器為代表的主要優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)所選擇的方案，永磁體可以由繞線電極替代，這些繞線電極可將物理電極旋轉(zhuǎn)和由受激勵(lì)的電極感應(yīng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)相結(jié)合。
如上所述，由于可省卻用來增速的附屬裝置，因此該裝置所需的保養(yǎng)工作更少(作為參照，需要指出的相關(guān)內(nèi)容是，這一裝置在20年的工作中旋轉(zhuǎn)的次數(shù)比一個(gè)高速發(fā)電機(jī)在3個(gè)月中所旋轉(zhuǎn)的次數(shù)還要少)。同樣，不同元件布置的具體設(shè)計(jì)可減少塔架結(jié)構(gòu)中的負(fù)荷，這可減少出力并可延長(zhǎng)主滾柱軸承的壽命，并減少塔架上的活動(dòng)元件。
最后，本發(fā)明由一種高能風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成，該發(fā)電機(jī)在效率、實(shí)用性、可靠性、運(yùn)行成本和維護(hù)方面都具有明顯優(yōu)勢(shì)。


從以本發(fā)明的優(yōu)選性能方面進(jìn)行描述的幾個(gè)附圖中可以使本發(fā)明的對(duì)象的其它方面內(nèi)容變得更明顯，這些附圖是以示例性的方式給出的，并非任何限定，其中圖1是機(jī)器的橫截面圖，從中可清楚地看到這個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的不同元件、電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件以及結(jié)構(gòu)受感元件的布置。
圖2是受感結(jié)構(gòu)元件的橫截面圖，從中可看到受感和結(jié)構(gòu)裝置的布置。
圖3是電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件的橫截面圖，它示出了使旋轉(zhuǎn)得以進(jìn)行的滾柱軸承、感應(yīng)電極所處的內(nèi)部以及放置利用運(yùn)動(dòng)空氣的動(dòng)能的葉片的外部。
在這些附圖中，同樣的標(biāo)號(hào)和/或字母表示同樣的或相應(yīng)的部件。
主要標(biāo)號(hào)列表(1)結(jié)構(gòu)或組件塔架。
(2)吊艙結(jié)構(gòu)支承。
(3)受感結(jié)構(gòu)元件結(jié)構(gòu)。
(4)受感結(jié)構(gòu)元件主體。
(5)受感芯子和線圈(6)電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件。
(6a)主滾柱軸承[旋轉(zhuǎn)裝置]。
(7)感應(yīng)器。
(8)空氣間隙。
(9)葉片支承。
(10)葉片。
具體實(shí)施例方式
總的來說，本發(fā)明由一種將風(fēng)力渦輪機(jī)的功能和發(fā)電機(jī)的功能集成在一個(gè)裝置中的整體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它在功能上不可分割。
該裝置包括兩個(gè)主要元件1.電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件(圖3)。
2.受感結(jié)構(gòu)元件(圖2)。
電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件(6)由以下部件形成a)將葉片(10)所驅(qū)動(dòng)的作用力轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)元件。
b)產(chǎn)生磁場(chǎng)的感應(yīng)電極(07)。
c)支承組件旋轉(zhuǎn)的滾柱軸承(6a)。
受感結(jié)構(gòu)元件(圖2)由以下形成a)支承定子芯子和受感線圈的結(jié)構(gòu)元件(04)。
b)定子芯子(05)和受感線圈。
c)結(jié)構(gòu)元件(03)，電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件在結(jié)構(gòu)元件(03)上旋轉(zhuǎn)。
電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件(6)由一圓形帶組成，該圓形帶在每個(gè)結(jié)構(gòu)元件(4)的終端由兩塊板連接，滾珠軸承位于中間。
在電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件帶(6)的外表面上，放置有用于固定葉片(10)的法蘭(09)。
在電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件帶(6)的內(nèi)表面上，感應(yīng)電極(07)面對(duì)位于受感結(jié)構(gòu)元件(04)的外徑的定子芯子(05)放置。
受感結(jié)構(gòu)元件(3)由支承感應(yīng)電路的結(jié)構(gòu)形成，該結(jié)構(gòu)還承受由電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件所傳送的垂向和軸向負(fù)荷，并將它們傳送給吊艙結(jié)構(gòu)。
根據(jù)以上所述的布置，電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件(6)具有水平旋轉(zhuǎn)軸，從而可圍繞受感結(jié)構(gòu)元件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
裝置性能塔架(1)的功能是將裝置放置在可最有效地利用風(fēng)力狀況的高度。
吊艙位于塔的上端，由一可使它朝向合適的機(jī)構(gòu)與塔架連接，它由設(shè)計(jì)用來支承整體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)、其工作所需的其余輔助裝置以及保護(hù)該裝置免予暴露在室外的罩子的機(jī)構(gòu)(2)所構(gòu)成。
一旦檢測(cè)到風(fēng)，確定吊艙(2)的朝向以使風(fēng)力的利用最優(yōu)化(風(fēng)的向方向垂直于葉片旋轉(zhuǎn)所形成的表面)。當(dāng)風(fēng)繞著葉片(10)循環(huán)時(shí)，由于其外形特征而產(chǎn)生的內(nèi)弧面和外弧面之間的壓力差會(huì)造成升力效應(yīng)。這一壓力差被轉(zhuǎn)化為在整個(gè)葉片表面910)上分布的力，而這一作用于電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件(6)的法蘭上的力產(chǎn)生作用在轉(zhuǎn)子葉片上的轉(zhuǎn)矩。
電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件(6)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)造成由感應(yīng)電極(7)產(chǎn)生的磁場(chǎng)，從而在受感結(jié)構(gòu)元件(3)的感應(yīng)電路(5)中感應(yīng)生成EMF(電動(dòng)勢(shì))。這一電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生電流，該電流隨后被分配到輔助系統(tǒng)中并可在以后輸入電網(wǎng)。
毫無疑問，對(duì)本發(fā)明設(shè)計(jì)在特性上的改進(jìn)可在某些結(jié)構(gòu)和形狀細(xì)節(jié)上引入一些變化，這些變化并不偏離如所附權(quán)利要求所限定的基本原理。
權(quán)利要求
1.一種整體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它通過作用在一裝置上的風(fēng)力作用來利用風(fēng)能，其特征在于，將一渦輪機(jī)和一發(fā)電機(jī)的功能集成在一個(gè)裝置中。
2.如權(quán)利要求1所述的整體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，將一渦輪機(jī)和一發(fā)電機(jī)的功能集成在一個(gè)裝置中，它們?cè)诠δ苌喜豢煞指睢?br> 3.如權(quán)利要求1所述的整體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，將電動(dòng)機(jī)和感應(yīng)功能集成在一個(gè)元件中，該元件繞另一個(gè)集成有結(jié)構(gòu)功能和一受感電路的結(jié)構(gòu)的獨(dú)立元件旋轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的整體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，它包括至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件，該元件具有某種類型的多個(gè)外部葉片以及某種類型的多個(gè)內(nèi)部磁感應(yīng)器。
5.如權(quán)利要求1所述的整體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，沒有軸作為在電動(dòng)機(jī)或渦輪機(jī)同發(fā)電機(jī)之間的轉(zhuǎn)矩傳送元件。
6.如權(quán)利要求1所述的整體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件帶有內(nèi)部結(jié)構(gòu)和受感元件。
7.如權(quán)利要求1所述的整體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，由諸葉片和諸感應(yīng)器形成的電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件通過滾柱軸承與受感結(jié)構(gòu)元件的結(jié)構(gòu)連接。
8.如權(quán)利要求6所述的整體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件被組裝成可旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求1所述的整體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，一高結(jié)構(gòu)突出于一靜止結(jié)構(gòu)元件，該靜止結(jié)構(gòu)元件支承一感應(yīng)電路和由風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的一電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件并包括諸磁感應(yīng)器。
10.如權(quán)利要求1所述的整體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，包括至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件以及至少一個(gè)受感結(jié)構(gòu)元件，它們被組裝在同一個(gè)結(jié)構(gòu)支承上。
11.如權(quán)利要求1所述的整體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，組裝有電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件的受感結(jié)構(gòu)元件是水平布置的，因而該電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件在垂直旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
一種整體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)。這是一種集成有風(fēng)力渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的功能的裝置。受感結(jié)構(gòu)元件(4)的主要部分中放置有感應(yīng)電路、芯子和線圈(5)，在電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件(6)中，放置有葉片支承件(10)和感應(yīng)電極(7)。當(dāng)發(fā)生風(fēng)的循環(huán)時(shí)，作用在葉片上的能量使電動(dòng)機(jī)感應(yīng)器元件(6)繞受感結(jié)構(gòu)元件(3)旋轉(zhuǎn)，在感應(yīng)電路中產(chǎn)生包括EMF的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。根據(jù)這里所描述的，只經(jīng)過一個(gè)功能上不可分割的裝置，就可在感應(yīng)電路(5)中產(chǎn)生電力，在該裝置中集成有電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)。
文檔編號(hào)H02K21/12GK1963188SQ20061007767
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2006年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月7日
發(fā)明者E·帕斯卡蒙納, J·馬那尼斯 申請(qǐng)人:Impsa帕斯卡莫納冶金行業(yè),工業(yè),商業(yè)及金融股份公司