[发明专利]双层转子风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电机，特别涉及具有双层转子结构的风力发电机。

背景技术

传统的风力发电机通常由一组转子和一组定子来构成，转子在风力的带动下旋转，线圈切割磁力线产 生电流。这种单层转子磁片结构产生的磁场由许多类似环状分布磁力线组成。线圈在这样的磁场中运动时， 其效率比较低。

发明内容

本发明通过改进发电机的转子的结构，进而优化线圈运动轨迹上的磁场分布，来大幅度提高通过线圈 的磁通量，从而提高发电机的效率。本发明的特征是：风力发电机的转子包括一个相距一定间距的环形两 层结构，转子外层和转子内层，它们构成一个凹陷的U字型的环槽；在转子外层和转子内层相向的表面分 别安装有外层磁片和内层磁片；固定在定子上的线圈夹在这个凹陷的环槽中。内外层转子上的磁片成对匹 配，磁片相对的两个面的极性相反。

通过对比图1和图2，可以清楚地看到这两种转子结构所产生的磁场的区别。图2中，虽然内外层磁 片的外侧的磁场与单层转子的磁场是类似的，但是内外层之间的磁场，也就是线圈实际上所经过的部分磁 场，其磁力线基本上是与线圈的运动轨迹相垂直的。由于采用了配对的内外层磁片结构，线圈在这样的磁 场内运动时，磁通量明显要比在图1的磁场中大许多。本发明的有益效果正是在于通过双层转子结构所带 来的磁场的优化，能有效提高风力发电机的发电效率。

作为一种优化结构，所述的双层转子的内外层磁片的沿圆周的宽度与磁片到发电机机轴的距离成正 比，或接近于正比。或者说内外层磁片相对于机轴轴心的张角大小接近相同。

附图说明

图1是单层转子的磁场磁力线分布示意图。

图2是双层转子的磁场磁力线分布示意图。

图3是双层转子风力发电机的内部结构示意图。

图4是图3沿A-A向的剖视图。

图5是内外层磁片的尺寸比例关系示意图。

图中：1.转子；12.转子外层；14.转子内层；20.外层磁片；40.内层磁片；3.定子；30.线圈；5.机 轴；11.转子外层上的突起；ω.内外层磁片相对于机轴轴心的张角。

具体实施方式

下面结合附图来说明本发明的具体实施方式。

图3中，转子1连接在发电机的机轴上，转子1包括一个相距一定间距的环形两层结构：转子外层12 和转子内层14，它们构成一个凹陷的U字型的环槽，在它们相向的表面分别安装有外层磁片20和内层磁 片40。固定在定子3上的线圈30就夹在这个凹陷的环槽中；线圈30和转子上的内外层磁片之间留有一定 的间隙，以保证转子的自由旋转。定子3与机壳固定连接，机壳在图3中省略了。

当转子在与机轴6相连的风叶的带动下旋转时，线圈30就与内外层磁片之间的磁场产生了相对运动。 线圈切割磁力线，从而产生电流。

图4是沿与机轴垂直的A-A向的发电机内部结构剖视图。转子外层12与外层磁片20构成了外层的大 环；转子内层14与内层磁片40时构成了内层的小环；而线圈30夹在内外环之间。

为了方便磁片均匀地分布在转子上，在转子外层12上均匀地分布有突起11。同样地转子内层上也可 以有类似的结构。

图5显示的是优化的内外层磁片尺寸比例。相对于机轴5的轴心，外层磁片20和内层磁片40具有相 同的张角ω，也就是说它们各自沿圆周的弧线长度与它们到轴心的距离成正比。