直驱式垂直轴风力发电机
Direct Drive Vertical Axis Wind Turbine

升力型垂直轴风力机转速比阻力型垂直轴风力机快得多,与同规模水平轴风力机差不多,所以直驱式发电机在升力型垂直轴风力机应用很广泛。由于垂直轴风力机的特点,发电机可安装在地面,这就降低了对塔架的要求,在下面几幅图中介绍这种直驱式垂直轴风力发电机的基本结构。

发电机在地面的直驱式垂直轴风力发电机
图1是一个直驱式永磁内转子发电机模型,是多极发电机,采用内转子结构,结构与水轮发电机类似,只是转子励磁采用永久磁体。转子旋转在定子绕组中产生电流输出。

直驱式永磁内转子发电机

图1--直驱式永磁内转子发电机
发电机安装在钢结构的塔架基座上,塔架基座的柱与梁还要支持塔架与风轮的重量与侧向力,见图2。

直驱式永磁内转子发电机的安装

图2  直驱式永磁内转子发电机的安装
塔架安装在塔架基座上,见图3。

垂直轴风力机塔架与发电机的安装

图3--垂直轴风力机塔架与发电机的安装
风轮在塔架顶端,风轮轴通过传动轴连接在地面的发电机,发电机与风轮同步旋转,图4是直驱式垂直轴风力发电机效果图。

发电机在下方的直驱式垂直轴风力发电机

图4--发电机在下方的直驱式垂直轴风力发电机效果图

发电机在塔架上方的直驱式垂直轴风力发电机

把直驱发电机安装在塔架上部,风轮与发电机连成一体。在下面几幅图中介绍这种直驱式垂直轴风力发电机的基本结构。

发电机采用薄盘式永磁发电机,定子由盘式铁芯与线圈组成,转子由多个永磁磁极组成。定子固定在定子托盘上,图5是装有托盘的塔架,在托盘中心上方固定有一根转轴,发电机的与风轮将安装在该轴上。

垂直轴风力机塔架上部的托盘与转轴

图5--垂直轴风力机塔架上部的托盘与转轴
绕上线圈的盘式定子铁芯固定在定子托盘上,见图6。

装在垂直轴风力机塔架上部的定子

图6--装在垂直轴风力机塔架上部的定子
转子采用永久磁体作磁极,为减小电机厚度不用专门的磁轭,电机的上端盖就是转子的磁轭,磁极直接固定在端盖内下面,电机上端盖与风轮架中轴连为一体,暂且称为风轮转子,在风轮转子中轴上下端内部安装有轴承,见图7。

盘式直驱发电机转子与磁极

图7--盘式直驱发电机转子与磁极
把风轮转子安装在主轴上,风轮转子与主轴通过轴承相连接,轴承承受风轮转子的重力与径向力。转子磁极与定子铁芯有很小的间隙,风轮转子可绕主轴自由旋转,转子磁轭与定子托盘共同组成发电机外壳,见图8。

盘式直驱式风力发电机剖面图

图8--盘式直驱式风力发电机剖面图
图9是安装在塔架顶上的盘式直驱风力发电机。

垂直轴风力机塔架上部的直驱式风力发电机

图9--垂直轴风力机塔架上部的直驱式风力发电机
叶片上方支架固定在风轮转子中轴上方,下方支架固定在发电机上端盖外侧边缘,支架外侧固定叶片,见图10。

直驱式风力发电机剖面图

图10--直驱式风力发电机剖面图
下面是安装完毕的直驱式垂直轴风力发电机外观效果图。

发电机在塔架上方的直驱式垂直轴风力发电机

图11--发电机在塔架上方的直驱式垂直轴风力发电机
采用较薄的盘式多极发电机直接与风轮成为一体,较紧凑,省去长而笨重的主传动轴,而且盘式机对风的阻碍小,对气流流动影响小。对于中小型、微型垂直轴风力发电机这种结构比较适用。
 
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