[实用新型]自动调磁的低速启动风力发电电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种包含锥形转子的低速启动发电机系统，特别涉及一种在风力发电中，实现超低风速发电的发电装置。

背景技术

自上个世纪末以来，全球范围内煤炭、石油等不可再生能源日渐减少，同时，以煤炭为主要能源的电力行业给环境带来了严重的污染问题。世界各国都在积极寻找、开发新能源，并逐渐将目光转移到可再生、清洁能源的研究、开发和利用上来。在此背景下，风能发电作为一种新的能源形式，以其全球总存储量大、可开发利用量大、清洁无污染的特点，在近十年的时间里得到了快速的发展，并作为一种新的能源利用方式登上了历史的舞台。

欧洲的风力发电持续引领世界，总装机容量超过40500MW。欧洲电力的将近3％由这些风电设施提供，其发电量足够满足4000多万人的需要。德国是风电装机容量最大的国家，风力发电量22247MW，其电力的6％来自风电。西班牙和美国风电容量均超过10000MW，其电力的8％来自风电。丹麦的风电容量为3125MW，位居世界第六，可以满足其电力需求的20％，是世界上风电份额最大的国家。全球范围内，2006年年底之前海上风电装机容量将超过900MW，全部在欧洲。2005年年底加拿大风电容量为680MW，2006年年底增加到1200MW。

然而，风力发电技术的发展仍然处于探索阶段，技术还不够成熟，依然存在着许多问题。特别是在目前的技术水平条件下，风力发电具有造价高、稳定性差和发电效率低等缺陷。提高风电效率与供电稳定性一直以来是风力发电中研究的热点。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供自动调磁的低速启动风力发电电机，当电机转速发生改变时，定子与转子的相对位置随之改变，使转子线圈与定子磁场耦合强度实现自动调节，从而达到发电机低速启动和正常发电的目的。

本实用新型通过如下技术方案实现：

自动调磁的低速启动风力发电电机，包括转子和定子、小铁柱、电磁铁和用于采样转子线圈中电流的电流采样器，电磁铁安装在定子上，小铁柱安装在转子上，电磁铁与小铁柱相互正对，电流采样器的输入端与转子线圈连接，电流采样器的输出端与电磁铁连接，电流采样器将采样到的转子线圈中的电流送入电磁铁中，电磁铁产生的电磁力吸引转子上的小铁柱，控制转子线圈进入磁场中的面积，实现电机的低速启动和高速运行发电。

上述的自动调磁的低速启动风力发电电机中，所述定子的形状为圆锥形空心槽，槽内侧均匀间隔开凿了18个条形细槽，每个条形槽在沿圆锥形中心轴方向上的正投影对应的圆心角为16度；任取连续的9个条形槽设为南极，剩下连续9个槽设为北极，并分别嵌入极性为N、S极的永磁体；圆锥形空心槽较小一端的底部开有一个圆柱形孔，所述电磁铁安装在该圆柱形孔中，电磁铁的高度低于圆柱形孔的高度。

上述的自动调磁的低速启动风力发电电机中，所述转子的形状为圆锥形台，在圆锥台的外侧开凿18个条形槽，每个条形槽在沿圆锥台中心轴方向上的正投影对应的圆心角为16度，槽内嵌入线圈；圆锥台较小一端的底部设置有所述小铁柱，小铁柱半径小于定子底部圆柱形孔的半径。

上述的自动调磁的低速启动风力发电电机中，电机输入轴的轴径大于转子轴轴径，转子轴与输入轴用弹簧连接，转子轴能够在径向做弹性运动。

上述的自动调磁的低速启动风力发电电机中，锥形槽和锥柱台的母线与水平平面的夹角设置为a，a在30度至90度之间。

电机运行时，利用电流采样器，对转子线圈中的电流进行采样并送入电磁铁绕线中，于是，电磁铁将吸引小铁柱进入圆柱孔内，转子也将向下移动，转子线圈进入磁场的面积增大；相反，当采样电流变小时，小铁柱将被弹回，转子线圈离开磁场的面积增大。

当转子在停转或转速较低时，转子线圈发电量小，电磁铁中电流也小，小铁柱所受吸合力小，于是转子线圈离磁场较远，受到的磁阻矩小；当转子高速运行时，转子线圈发电量大，电磁铁中电流也大，小铁柱所受吸合力大，于是转子线圈则完全进入磁场中，磁感应强度大。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和效果：本实用新型通过对风力发电机的结构的改进，实现风力发电机的低速启动和低速运行，提高风电效率与供电稳定性。本实用新型中，即使在风速很小时，风机也能够正常运行，使供电系统供电稳定。当转子转速发生改变时，转子线圈进入磁场的多少也将发生改变，从而维持电机转子的持续转动。这样既可减小风机的启动阻矩又不影响发电效率。

附图说明

图1为自动调磁的低速启动风力发电电机的结构示意图。

图2为风力发电电机定子结构示意图，右半部分为剖视图。