[发明专利]具有多个发电单元的发电机

说明书

本发明涉及一种具有多个发电单元的发电机，包括主动力轴；依次串接在主动力轴上的多个发电单元；每个所述发电单元包括一个单元磁体部和一个单元线圈部；控制器可根据信号采集传输模块传输的信号分别控制各发电单元参与发电。本发明可控制各发电单元的加载或卸载，从而实现发电机在不同的外部动力应用段发电机主动力轴转速均可以处于相对恒定的范围内正常发电，极大提高外了对部能量的利用率，同时可将发电机的转速维持在一个预设的、非常合理的范围内，从而可极大降低磨损、延长发电机的运行寿命，降低噪音，提高发电机运行的安全性。

技术领域

本发明涉及利用外部动能进行发电的发电装置领域，具体涉及一种具有多个发电单元的发电机，该发电机可以使发电机的主动力轴的转速维持在一个预设的、相对恒定的范围内从而可稳定的发电。

背景技术

随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高，现在利用可再生能源进行发电的技术受到越来越多的关注。现在常用的发电机为定值发电机，通常是对其输入额定工作力矩和额定工作转速，发电机输出额定工作电压、额定频率和额定功率。上述定值发电机对输入的力矩和转速要求比较高，因此在利用可再生能源进行发电方面存在明显的问题。

常见的可再生能源包括风力、潮汐等，这些能源提供的动力输入都是不稳定的，现有风力发电机额定功率一般都是恒定的，当其在大风力环境下主动力轴的转速就会增大从而发电机输出较大的功率，线圈内部的电流、电压较大，当主动力轴转速超限时发电机的运行处于超负荷运行发电状态，线圈内部的电流、电压超限，发电机内的线圈可能会在极限状态下烧毁，此时需要通过发电机的偏航系统调整风力发电机的叶片角度以减小叶片正面输入的风力大小；当其在较小的风力环境下主动力轴的转速就会变小从而输出的功率较小，电流、电压较小，当转速过低时，发电机输出的电流、电压偏低往往达不到用电或并网供电的标准，产生的电流就是废电，此时往往采用停机处理，则较小风力的风能被浪费。因此，传统的风力发电机主动力轴的转速总是随外部动力输入的大小变化而变化，不能保证在不同的风力条件下其转速维持在一个相对恒定的范围内并输出频率、电压、电流相对稳定的电量，因而传统风力发电机利用的风能通常是局限在某一个应用段的范围内，对可再生能源利用率低下。例如现有的大型风力发电机，其通常由一个额定功率在1000 KW左右的大功率的发电模块构成，通常只有在风力达到五级、六级及以上的较大风力应用段，才可以保证其主动力轴的正常转速并正常发电输出符合标准的电流，而在二级至四级低风、微风段，外部动力输入和功率输入通常不足以带动发电机主动力轴的转速达到一个正常值以正常运转发电，即便发电，输出的也是不符合一定频率、电压标准的废电，从而使发电机在较低风速的情况下长期处于停摆、闲置状态，因而该类大型风力发电机对长时间存在的低风力段的风能无法利用，因而整个发电机对能量的转化率低，产出投入比较低，浪费大。当然，市面上也有大量的小功率发电机如500W左右的小风力发电机，可以灵活的应用于各种场所并充分利用那里的低风、微风资源，但其显然又不适合在风力资源充沛的区域，当遇到较大风力时，发电机转速过大往往会超限运转甚至烧毁，因而小发电机在遭遇大风时只得偏航或停机，不能充分利用较大风力的风能，且其仅能对特定的较小负载供电，并不能实现真正意义上的商业供电或并网供电。

另外，诸如额定功率在1000 KW左右的大型风力发电机，因其在运行时的转速较高，其内部机械磨损非常大，维修费用很大，对周围的也产生很大的噪音，环保性差，而且在高速运行的状态下其安全隐患较大。

由此可见，现有发电机因其主动力轴的转速始终随外部动力输入的大小变化而变化，在不同的外部动力应用段其并不能将主动力轴的转速维持在一个相对稳定的范围内以产生相对稳定的电流，而仅可以在有限的外部动力应用段才能维持一个相对稳定的转速正常发电，因而对外部可再生能源的利用效率极低。初步估算，现有的一台额定功率为1200KW的大型风力发电机，其成本回收时间为12年，可见其综合运行效率之低。

因此，对于诸如风力发电机这类利用可再生能源的发电机，如何使其在输入不同应用段的外部动力时发电机的主动力轴转速始终维持在一个可预设的、相对恒定的范围内从而均能正常发电，是本技术领域亟待解决的问题。

发明内容