[发明专利]一种寄生式涡轮发电机

说明书

本发明涉及一种寄生式涡轮发电机，属新能源与发电技术领域。主要由机壳、机盖、内外环架、轮轴、动定磁铁、振动片、固定片、耦合器、电路板及传感器构成，机壳上设有外壳和外壳轴套，机盖由盖板和机盖轴套构成，轮轴由左右半轴和嵌有动磁铁转盘构成；外环架上设有环腔和嵌有定磁铁的环槽，内环架上设有沉孔和底壁上设有环形固定片的环腔；机盖和轮轴装在机壳上，耦合器的扇叶装在左半轴端部，机盖经内外环架将振动片压在机壳内，振动片位于内外环架之间，电路板装在机壳上，传感器装在风机叶片或风机主轴上；工作中风机主轴和轮轴反向转动，动磁铁与振动片交替地靠近与远离动磁铁，使其与两侧固定片交替地接触与分离，进而将机械能转换成电能。

技术领域

本发明属于新能源和发电技术领域，具体涉及一种寄生式涡轮发电机，为风力发电机叶片监测系统提供实时的电力供应。

背景技术

叶片是风力发电机接收风能并将其转换成旋转运动的关键部件，直接影响着发电机的可靠性及使用寿命。因风力发电机叶片通常工作在恶劣的自然环境下，且自身结构尺寸、重量及工作载荷等都很大，除因受雷击和地震等不可抗拒自然灾害损毁外，自然腐蚀、磨损及疲劳应力等造成的叶片损伤也不可避免。实践表明，风力发电机运行过程中所发生事故的三分之一是因叶片损伤所引起的，故风力发电机叶片的健康监测刻不容缓。

随着风力发电机叶片长度以及风力发电机总体数量的日益增加，以往依靠人工定期检查并加以维护的方法已无法满足生产需求。因此，人们提出了多种形式的风力发电机叶片健康状态监测方法以及相应的自供电发电装置,但因现有自供电发电装置可靠性、发电量及环境适应性等相关要素的制约，风力发电机叶片的在线监测技术尚未得到广泛应用，尤其是尚无基于自供电技术的在线监测系统。

发明内容

本发明提出一种寄生式涡轮发电机，主要由机壳、机盖、外环架、内环架、轮轴、动磁铁、振动片、固定片、定磁铁、耦合器、电路板及传感器构成，电路板上设有能量转换单元、存储单元及发射单元，存储元件为超级电容，耦合器由座板和扇叶构成，耦合器的座板经螺钉安装在轮轴上，轮轴经轴承安装在机壳和机盖上，机壳安装在风机叶片上，机壳与风机主轴可同轴，电路板安装在机壳或机盖上，传感器安装在风机叶片或风机主轴上。

机壳的壳底上设有同轴的外壳和外壳轴套，外壳端部设有外法兰，外壳轴套与壳底垂直，外壳和外壳轴套间设有窄腔和宽腔，窄腔和宽腔构成阶梯腔，窄腔靠近壳底；机盖由盖板和机盖轴套构成，机盖轴套与盖板垂直，盖板上靠近机盖轴套的一侧设有盖板环腔；电路板安装在机壳的窄腔底壁上或机盖的盖板环腔的底壁上。

轮轴由左半轴、右半轴和转盘构成，左半轴和右半轴同轴，转盘与左半轴和右半轴垂直，转盘位于左半轴和右半轴之间，转盘上沿圆周方向均布地设有盘孔，动磁铁镶嵌在转盘上。

外环架的外环板中心处设有轴孔，外环板两侧分别设有环槽和环腔；环槽内镶嵌有环形的定磁铁；内环架的内环板中心处设有轴孔，内环板两侧分别设有沉孔和环腔，轴孔与沉孔连通；外环架和内环架的环腔底壁上设有环形的固定片；固定片为独立的电极片，或固定片为由电极片和定摩擦片构成的复合结构；固定片为复合结构时电极片置于环腔的底壁上，电极片的材料为铜、铝或其合金。

振动片为独立的金属片，或振动片为金属片与其两侧所粘接的动摩擦片构成的复合结构，金属片的材料为Fe、Ni、Co、Mn等铁磁性材料或其合金；金属片为环形结构，金属片上设有悬臂梁或简支梁，金属片上的悬臂梁或简支梁、或悬臂梁和简支梁与其两侧所粘接的动摩擦片构成振动片；振动片与动磁铁的形状、大小和数量分别相同。

振动片为独立的金属片时，固定片由电极片和定摩擦片构成，定摩擦片的材料为与金属片的摩擦电序列相隔较远的高分子材料，如聚四氟乙烯、聚乙烯、聚酰亚胺等；振动片由金属片与其两侧动摩擦片构成时，固定片为独立的电极片或由电极片和定摩擦片构成复合结构，动摩擦片和定摩擦片的材料分别为摩擦电序列相隔较远的两种高分子材料，如动摩擦片的材料为聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰亚胺，定摩擦片的材料为聚酰胺。