[发明专利]同步风力涡轮发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用风力产生能量的同步风力涡轮发电机，更具体地，本发明涉及的同步风力涡轮发电机只包括一个具有双绕组的中心定子。

背景技术

众所周知，目前，风能主要用于通过风力发电机(aerogenerator)来产生电能。风力发电机是一种由通过风力运行的涡轮机(风力涡轮机)驱动的发电机。传统的永磁铁同步风力涡轮发电机包括定子，该定子包括钢结构，在该钢结构上，开槽的定片(stator plate)堆叠以形成环状件。在定片的槽的内部设置有定子绕组，该定子绕组包括与之相关的绝缘铜线绕组，其中绕组形成为星型三相绕组。风力涡轮发电机的第二个部件是转子，其包括具有轴线和环状物的钢结构，在环状物上设置有形成北极和南极的磁铁。当转子相对于定子旋转时，使得磁场的磁力线被定子绕组切割，并在这些绕组内感应产生电压和电流，以向发电机提供确定的电力。

在现有技术中，存在大量基于上述原理的或大或小的改进。例如，美国专利6974045描述了一种风力发电系统，其中，一对轴向间隔的涡轮分别连接到发电机的外转子和内转子，并且该一对涡轮设置有规格相同但节距角(pitch angle)相反的叶片，从而使得内转子和外转子沿相反方向以相同的转速旋转。因为内转子和外转子之间的相对转速是内转子或外转子的转速的两倍，所以即使风速很低，该发电系统也能够产生相当大的电力。如果需要，可以取消(do away with)涡轮叶片的变节距机构(pitch varying mechanism)，以降低生产和维护成本。

另外，韩国专利20090123903(A)公开了一种风车发电装置，与容易受到风车的捕风(captured wind)影响的大容量发电机不同，该装置因为不受捕风影响而在应激诱发电位(generated potential)方面具有改进。永磁铁发电机具有：旋转轴；至少三级转子(three stage rotor)，该转子为多盘结构(multiple disc construction)，该至少三级转子沿旋转轴的长度方向串联地连接到旋转轴，并具有安装在转子上的永磁铁；以及多个定子，该定子为具有铜线定子绕组的盘状结构，多个定子与旋转轴绝缘并设置为具有至少两个间隙，每个间隙位于任意两个相邻的转子之间。转子和定子沿旋转轴的长度方向彼此交替设置，并穿过五级(five stage)或更多级。另外，在所提供的风车发电机中，螺浆(propeller)连接于上述结构的永磁体发电机的转子轴。

另外，美国专利7579702B2公开了一种电力转换装置和用于控制双馈(doubly-fed)感应发电机的电力转换方法，其设置有：同步发电机，该同步发电机用于产生独立于双馈感应发电机的辅助电力，从而甚至能够在具有无电环境(power-free)的系统中发电；电网侧变换器(grid-side converter)，该电网侧变换器包括三相四线转换器，从而即使在不平衡负载情况下也能够产生平衡电压(balanced voltage)，并自动使双馈感应发电机的定子电压和系统电压彼此同步。

另外，日本专利2010207052(A)提供了一种使用水力或风力的发电机，该发电机也能够产生具有预定的电压和预定的电流的电力。在发电过程中，即使外部能量非常弱或非常强，该发电机也能够产生具有预定的电压和预定的电流的电力。其方案为：发电机包括：磁转子24，该磁转子24在驱动源的旋转力作用下旋转；以及定子线圈25，该定子线圈25与磁转子的磁极相对设置。磁转子24包括：旋转轴13，该旋转轴13可旋转地枢接在壳体21上；和多个永磁铁，该多个永磁铁在围绕旋转轴的同心圆上形成多个磁极。定子线圈25包括多个无芯绕组和三相输出端，该三相输出端设置为与形成在转子24上的磁极相对。无芯绕组包括三个或多于三个有效输出绕组，并通过开关部件连接于输出端，从而能够使总匝数(number of turns)变大或变小。当来自驱动源的旋转力较大时使总匝数变小，当旋转力较小时使总匝数变大。