具有環式電機的環罩風力發電機的制作方法

本發明涉及發電機領域，具體涉及一種具有環式電機的環罩風力發電機。

背景技術：

現有的發電機，如圖1所示，由于管罩長、尺寸大、較笨重，影響了整個機組的經濟性。如何減小大擴散角管罩的長度已成為提高罩式風力發電機市場競爭力的關鍵問題。通過對風機制造成本及經濟性分析，我們計算得出B≤0.33D2，是比較經濟的。這就意味著，應當把管長縮短67％。然而，管長縮短，“管罩”就成了“環罩”，出現了附面層分離問題。如圖2所示，附面流在環罩的中后部發生急劇的分離，這種脫離的現象影響了環罩的增速效應。

在空氣動力工程“氣流分離動力學”的經典著作中，提出的解決辦法是“環罩中部吹氣法”。采取這種辦法可以做到B≤0.33D2，其機理是：在吹氣的空隙附近附面層出現局部分離，產生小渦。隨后又“再附”于環罩內面。從而保住了附面層，保持了環罩的增速效應，如圖3所示。但是，這種辦法需要附加吹氣設備，并需消耗功率。在實際應用中往往是不適用的。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發明提供了一種具有環式電機的環罩風力發電機，具有平穩的對風性能、高效的發電性能、靈敏的起動性能和疾風失速的性能。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

具有環式電機的環罩風力發電機，包括環形稀土永磁發電機、多葉片無軸風輪、環形轉子及其環形支撐、翼型斷面罩體、機頭的支撐結構及塔架；多葉片無軸風輪位于環形轉子內部并由翼型斷面罩體內環形支撐來限位和支持；環形轉子位于多葉片無軸風輪的外緣，由若干硅鋼片疊制而成，內部鑲有多對釹鐵硼磁鋼，作為風輪的環形支撐，環形稀土永磁發電機的定子鑲在翼型斷面罩體的喉部內，由若干硅鋼片疊制而成，沒有電刷，線圈的引出線布置在翼型斷面罩體內；翼型斷面罩體通過機頭的支撐結構與塔架相連；所述翼型斷面罩體包括前罩和后罩，前罩斷面為流線翼型，后罩為薄殼翅型；前罩與后罩之間設有縫隙，并使罩型曲線保持一致性。

本發明具有以下有益效果：

1)平穩的對風性能：大于等于0.3m/s即可平穩對風；

2)高效的發電性能：由于環罩的負壓抽吸作用，可使風速增達一倍風功率增加8倍，發電效果明顯；

3)靈敏的起動性能：由于風輪直徑小，轉動慣量不大，可捕捉陣風的能量；

4)疾風失速的性能：當風速超過7級(疾風)時，失速效應展現出來，無需調節槳距，既能起到功率限制作用。

附圖說明

圖1為現有技術中的長罩管風力發電機的示意圖。

圖2為將管長縮短67％的風力發電機的工作原理示意圖。

圖3為采用環罩中部吹氣法的風力發電機的工作原理示意圖。

圖4為本發明實施例具有環式電機的環罩風力發電機的工作原理示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的及優點更加清楚明白，以下結合實施例對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

如圖4所示，本發明實施例提供了一種具有環式電機的環罩風力發電機，包括環形稀土永磁發電機、多葉片無軸風輪、環形轉子及其環形支撐、翼型斷面罩體、機頭的支撐結構及塔架；多葉片無軸風輪位于環形轉子內部并由翼型斷面罩體內環形支撐來限位和支持；環形轉子位于多葉片無軸風輪的外緣，由若干硅鋼片疊制而成，內部鑲有多對釹鐵硼磁鋼，作為風輪的環形支撐，環形稀土永磁發電機的定子鑲在翼型斷面罩體的喉部內，由若干硅鋼片疊制而成，沒有電刷，線圈的引出線布置在翼型斷面罩體內；翼型斷面罩體通過機頭的支撐結構與塔架相連；所述翼型斷面罩體包括前罩和后罩，前罩斷面為流線翼型，后罩為薄殼翅型；前罩與后罩之間設有縫隙，并使罩型曲線保持一致性，這樣可以充分利用自然風，無需外加吹風裝置，祥見圖5。當自然風沿前罩外表面平順流動時，能夠均勻有力地向后罩內壁吹氣，給附面流補充能量，使附面流平穩地往后罩內面流動，從而避免了附面層的分離。我們知道精確的開縫設計，可以達到這個效果。

本具體實施可以使罩長減少67％，同時，也使環罩材料減少2/3；風機造價降低一半。采用這種裝置需要處理好前罩與后罩的聯接問題。我們通過制作4個環罩模具、三只增強肋板和一只風機支架解決了聯接問題，并通過原型實驗，證實了這種裝置的可靠性和有效性該機組在呼和浩特打拉土牧村運行了一年，后移至大青山腳下，又運行了一年，性能很好，2002年1月運至八達嶺風力發電試驗站，開始進行進行全面測試，待通過專家鑒定后進行產業化批量生產，并投放市場。此機型在一級風時即可以平穩對風，二級風時即開始發電，八級風時仍能安全運行。與常規的FDJ-300W及FD-600W風機相比發電連續性好，每年可以多運行1000小時。全年多發電24％左右。其制造成本只比常規機型高15％，性能價格比高7.8％，具有很強的市場競爭力。可以作為常規機型的更新換代產品。

應用這種風機，在內蒙古草原、大西北邊疆、東南沿海島嶼和高速公路兩邊，每年能運行、發電6000小時到8000小時，前景廣闊。

本具體實施風輪效率高：符合空氣動力學的要求，在風輪的前后通道上沒有影響空氣流動的任何物體；葉輪外環的設計可防止葉片的微顫和抖動，有效地減少風力發電機的振動；風輪轉速隨風速大小而變，全風速段的高速比均接近最優值；電機效率高：最大限度的提高磁極旋轉的線速度，環形電機直徑大，獨特的結構使定子和轉子的散熱效果均好，定子線圈的布置方式，可以保證環形電機能夠采取高電壓方式，從而提高電機效率；結構簡單，經濟性能好，機型適用范圍廣。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。