永磁风力发电机核心技术

第一篇：永磁风力发电机核心技术

发电机工作原理：和电动机一样在定子铁芯槽内放有A、B、C三相并且线圈匝数相等的线圈，在转子铁芯槽上也有线圈分N极和S极，当外面的直流电经电刷、滑环通入转子线圈后在转子线圈上会产生磁力线，这磁力线的方向从N极到S极，发电机转子被汽轮机转子带动以n1(3000转每分钟)速旋转时，相当于该转子磁力线也以n1的速度在旋转，这过程被定子线圈所切割在定子线圈中产生感应电动势（感应电压），发电机和外面线路上的负载连接后输出发电，这是基本的原理。

螺杆式单级压缩空压机工作原理：是由一对相互平行齿合的阴阳转子（或称螺杆）在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽与阳转子的齿被主电机驱动而旋转。

由电动机直接驱动压缩机，使曲轴产生旋转运动，带动连杆使活塞产生往复运动，引起气缸容积变化。由於气缸内压力的变化，通过进气阀使空气经过空气滤清器（消声器）进入气缸，在压缩行程中，由於气缸容积的缩小，压缩空气经过排气阀的作用，经排气管，单向阀（止回阀）进入储气罐，当排气压力达到额定压力

第二篇：风力发电机专业术语

风力发电机专业术语范围

本标准规定了风力发电机组常用基本术语和定义。

本标准适用于风力发电机组。其它标准中的术语部分也应参照使用。定义

本标准采用下列定义。

2.1 风力机和风力发电机组

2.1.1风力机windturbine

将风的动能转换为另一种形式能的旋转机械。

2.1.2风力发电机组windturbinegeneratorsystem;WTGS(abbreviation)将风的动能转换为电能的系统。

2.1.3风电场windpowerstation ； windfarm

由一批风力发电机组或风力发电机组群组成的电站。

2.1.4水平轴风力机horizontalaxiswindturbine

风轮轴基本上平行于风向的风力机。

2.1.5垂直轴风力机verticalaxiswindturbine

风轮轴垂直的风力机。

2.1.6轮毂（风力机）hub（forwindturbines）

将叶片或叶片组固定到转轴上的装置。

2.1.7机舱nacelle

设在水平轴风力机顶部包容电机、传动系统和其它装置的部件。

2.1.8 支撑结构（风力机）supportstructure（forwindturbines）由塔架和基础组成的风力机部分。

2.1.9关机（风力机）shutdown（forwindturbines）

从发电到静止或空转之间的风力机过渡状态。

2.1.10正常关机（风力机）normalshutdown（forwindturbines）全过程都是在控制系统控制下进行的关机。

2.1.11紧急关机（风力机）emergencyshutdown（forwindturbines）保护装置系统触发或人工干预下，使风力机迅速关机。

2.1.12空转（风力机）idling（forwindturbines）

风力机缓慢旋转但不发电的状态。

2.1.13锁定（风力机）blocking（forwindturbines）

第三篇：风力发电机技术

风力发电机

2.1恒速恒频的笼式感应发电机

恒速恒频式风力发电系统，特点是在有效风速范围内，发电机组的运行转速变化范围很小，近似恒定；发电机输出的交流电能频率恒定。通常该类风力发电系统中的发电机组为鼠笼式感应发电机组。

恒速恒频式发电机组都是定桨距失速调节型。通过定桨距失速控制的风力机使发电机转速保持在恒定的数值，继而使风电机并网后定子磁场旋转频率等于电网频率，因而转子、风轮的速度变化范围较小，不能保持在最佳叶尖速比，捕获风能的效率低。

2.2变速恒频的双馈感应式发电机

变速恒频式风力发电系统，特点是在有效风速范围内，允许发电机组的运行转速变化，而发电机定子发出的交流电能的频率恒定。通常该类风力发电系统中的发电机组为双馈感应式异步发电机组。

双馈感应式发电机结合了同步发电机和异步发电机的特点。这种发电机的定子和转子都可以和电网交换功率，双馈因此而得名。

双馈感应式发电机，一般都采用升级齿轮箱将风轮的转速增加若干倍，传递给发电机转子转速明显提高，因而可以采用高速发电机，体积小，质量轻。双馈交流器的容量仅与发电机的转差容量相关，效率高、价格低廉。这种方案的缺点是升速轮箱价格贵，噪声大、易疲劳损坏。

2.3变速变频的直驱式永磁同步发电机

变速变频式风力发电系统，特点是在有效风速范围内，发电机组的转速和发电机组定子侧产生的交流电能的频率都是变化的。因此，此类风力 需要在定子侧串联电力变流装置才能实现联网运行。通常该类风力发电系统中的发电机组为永磁同步发电机组。

直驱式风力发电机组，风轮与发电机的转子直接耦合，而不经过齿轮箱，“直驱式”因此而得名。由于风轮的转速一般较低，因此只能采用低速的永磁式发电机。因而无齿轮箱，可靠性高；但采用低速永磁发电机，体积大，造价高；而且发电机的全部功率都需要交流器送入电网，变流器的容量大，成本高。

如果将电力变流装置也算作是发电机组的一部分，只观察最终送入电网的电能特征，那么直驱式永磁同步发电机组也属于变速恒频的风力发电系统。

第四篇：永磁悬浮风力发电机国内外技术发展及专利简介

永磁悬浮风力发电机国内外技术发展及专利简介

作者：张蓓文 编译

现行的风力发电机多为螺旋桨式结构，由于结构上的原因，一般都是定向安放，需要4级以上的风力才可以运行发电。对于2级以下的微风状态，基本上很难正常工作，这使得风能的利用和技术推广受到一定限制。随着永磁风力发电机的产生，使发电机的结构得到简化，效能提高，各种损耗也有明显的降低。它具有在额定的低转速下输出功率较大、效率高、温升低、起动阻力矩小、建压转速低等优点。在此基础上，研究人员又引入了磁力传动技术和磁悬浮技术，研制成了更为先进、高效的永磁悬浮风力发电机。

相关专利列举

以“(磁+悬浮)*风*(发电+风电)”及“wind and(turbine? or generat?)and(magnet? and levitat? or MAGLEV or breeze)”为检索策略，对中国知识产权局网站及欧洲专利局网站进行检索，现列举检索到的相关专利：

1、磁悬浮永磁风力发电机

申请号：CN99243654.0申请日：1999.08.25 公开号：CN2407504公开日：2000.11.22 申请人：赵克 发明人：赵克

摘要：一种磁悬浮永磁风力发电机，它采用了磁力传动技术和磁悬浮技术，从系统上解决了风力发电机向大功率发展中遇到需启动风力达一定大的难题，同时，通过磁力传动技术和磁悬浮技术的结合，克服了永磁转子风力发电机输出特性偏软的缺点。该磁悬浮永磁风力发电机，它是由原动力传送装置，磁力传动调速装置，磁轮，磁悬浮永磁发电机等几部分组成的。因其启动风力小的特点，它可广泛用于各种交通工具，工厂，农村，城市住宅小区，高层建筑等领域。

主权项：一种磁悬浮永磁风力发电机，它包括：原动力传送装置、磁力传动调速装置、磁轮、磁悬浮永磁发电机等几部分。其特征在于：原动力传送装置中的磁轮，与由不同规格大小、不同转速比的磁轮组成的磁力传动调速装置，保持着一定的间隙；同时，磁力传动调速装置中的磁轮，与安装在磁悬浮永磁发电机转轴上的磁轮，也保持着间隙；在转轴与磁悬浮永磁发电机的端盖之间，安装有磁悬浮装置。

http://211.157.104.67/sipoasp/zljs/hyjs-yx-new.asp?recid=CN99243654.0&leixin=0&title=磁悬浮永磁风力发电机&ipc=H02K49/00

2、新型永磁风力发电机

公开号：CN2561165 公开日：2003.07.16 申请号：CN02271412.X 申请日：2002.06.27 申请人：白晶辉 发明人：白晶辉

摘要:本实用新型公开了一种新型永磁风力发电机，其特征在于发电机部分中的发电机定子绕组，其结构采用双线并绕的形式进行绕制，两个绕组的头尾通过开关器件串联在一起，控制电路B通过D1、D2对由运算放大器IC1组成的电压比较电路进行供电，运算放大器IC1组成的电压比较电路对发电机定子绕组L1和L2上的电压进行检测，并输出信号，通过对开关器件J1、J2的通、断，改变发电机定子绕组L1和L2为串联或并联。

主权项:一种新型永磁风力发电机，其特征在于发电机部分中的发电机定子绕组，其结构采用双线并绕的形式进行绕制，两个绕组的头尾通过开关器件串联在一起，控制电路B通过D1、D2对由运算放大器IC1组成的电压比较电路进行供电，运算放大器IC1组成的电压比较电路对发电机定子绕组L1和L2上的电压进行检测，并输出信号，该信号通过三极管Q1进行放大，驱动开关器件J1、J2，通过由IC1组成的比较电路对输出电压进行控制，通过对开关器件H、J1、J2的通、断，改变发电机定子绕组L1和L2为串联或并联。

http://211.157.104.67/sipoasp/zljs/hyjs-yx-new.asp?recid=CN02271412.X&leixin=0&title=新型永磁风力发电机&ipc=H02P9/14

3、微风风力发电机

公开号：CN2604819公开日：2004.02.25 申请号：CN03233662.4申请日：2003.03.19 申请人：谢建国 发明人：谢建国

摘要：本实用新型公开了一种微风风力发电机。发电机(3)的轴伸上通过轴承安装风叶轮，其特征是：立柱顶端设置铰联轴承，垂直于铰联轴承对称安装发电机和风向标，两者处于同一轴线上；风向标端部安装一风向舵。由于本实用新型采用了风向标结构，大大提高风能的利用率；采用永磁发电机，使得利用微风成为可能，为风力发电的普及创造了条件。

主权项：一种微风风力发电机，发电机的轴伸上通过轴承安装风叶轮，其特征是：立柱顶端设置铰联轴承，垂直于铰联轴承对称安装发电机和风向标，两者处于同一轴线上；风向标端部安装一风向舵，铰联轴承的顶部设置导电板，其与碳刷配合并通过导线将电力传导出去。

http://211.157.104.67/sipoasp/zljs/hyjs-yx-new.asp?recid=CN03233662.4&leixin=0&title=微风风力发电机&ipc=H02K7/18

4、Magnetically levitated windmill

公开号：US6700216 公开日：2004-03-02 申请号：US20030378422 申请日：20030303 发明人：VANN CHARLES S(US)

摘要：风力发电机叶片采用磁悬浮，因此与支撑件没有物理接触，避免了摩擦。并且，电磁阻是根据不同的叶片转速分布。当叶片停止转动，磁路不产生电磁，没有摩擦和电磁阻力组织叶片的旋转，叶片可以在接近于零的风速中启动旋转。由于叶片获得了旋转动量，电磁发电机逐渐加速运行，使风力发电机在不停转的条件下产出最大的发电功率。

主权项：一个风力发电机，包括一个固定的结构支架，附加于结构支架的两个或多个悬浮磁体，悬浮磁体使驱动磁体悬浮排列成一个圆环形，在圆环上附有一些叶片，此处，有风吹过便使叶片围绕轴旋转，与支架没有物理接触。

http://v3.espacenet.com/textdoc?DB=EPODOC&IDX=US6700216&F=0

5、MAGLEV WIND POWER GENERATOR

公开号：WO0144656(A1)公开日：2001-06-21 申请号WO2000KR01478 申请日：20001216

同族专利：KR2000012683 发明人：CHOI JAE-SIK(KR)申请人：CHOI JONG CHUL(KR);CHOI JAE SIK(KR)

摘要：一种磁悬浮风力发电机，利用了风力和磁悬浮力，风力发电机的叶片中带有的永磁材料由于磁体的排斥力在悬浮状态旋转。发电机具有一个轴支撑架，一个垂直而向上地立于支撑件上的中心轴，大量叶片装配件，轴向地嵌入于中心轴，在其上下表面具有永磁材料，使表面相对轴向产生排斥力，一个飞轮位于轴支撑架和最低位置的风机叶片装配件之间，并嵌入于中心轴，飞轮一边装有一电机，所产生的旋转力从飞轮带传递至链条上。

主权项：一种磁悬浮风力发电设备，主要包括一个轴支撑架、一个中心轴、空心柱形的大量叶片装配件、一个飞轮和一个电机。中心轴与轴支撑架垂直并在其上方与其连接；叶片装配件轴向嵌入于中心轴，该处的永磁材料与上下表面连接，则使轴向各表面产生相互排斥的力；飞轮位于轴支撑架和最低位置的风机叶片装配件之间，并与中心轴连接；飞轮一边装有电机，所产生的旋转力从飞轮带传递至链条上。

http://v3.espacenet.com/textdoc?DB=EPODOC&IDX=WO0144656&F=0

6.OMNI-DIRECTIONAL WIND TURBINE ELECTRIC GENERATION SYSTEM

公开号：WO2005108785 公开日：2005-11-17

同族专利：US2005248160(A1)发明人：WATKINS PHILIP G(US)申请号：WO2005US15401 申请日：20050503

申请人：GLOBAL WIND TECHNOLOGY INC(US);WATKINS PHILIP G(US)

摘要：一个全方位风力发电系统，包括对应于风向标载风的风轮，在它表面会产生空气动力提升力，在另一面产生阻力，这两种力产生的力矩形成了旋转，电机与风轮直接共轴相连，不在其中设置动力传递连接。

主权项：一种由风力驱动的发电系统，包括：支撑结构、一个带有旋转中心轴的风轮、由风轮驱动的一根轴、带有发电机转子和定子的电机，其中的定子相对于上述支撑结构固定，转子与上述轴相连并有上述轴驱动旋转，上述风轮、上述轴、上述电机转子共轴并互相直接连接。

http://v3.espacenet.com/textdoc?DB=EPODOC&IDX=WO2005108785&F=0

7、WIND POWER GENERATOR

公开号：JP2005094936 公开日：2005-04-07 申请号：JP20030325469申请日：20030918 发明人：KAMAIKE KUNIHIRO

申请人：KAMAIKE KUNIHIRO;MIZOGUCHI HIDEAKI

摘要： 需解决的问题：提供一种风力发电机，可以在宽泛的风速范围（接近于零风速的微风至超过额定风速的强风）内进行风力发电。解决方案：一个（圆形）框架3H的安置辐射于水平轴风力发电机1H的叶片21H-23H外部，永磁体41-43置于叶片21H-23H 向外辐射方向的外侧端部，大量电磁体M1-M12置于（圆形）框架3H内圆周表面、永磁体41-43的对面，控制单元7用于控制电磁体M1-M12电力供应，当测量单元6测量到的风速或者叶片2H的旋转速度低于或者高于极限水平，不能向电磁体M1-M12提供动力，控制单元7使电磁体M1-M12产生极性抵抗永磁体41-43。这也同样可以应用于垂直轴风力发电机上1V。

http://v3.espacenet.com/textdoc?DB=EPODOC&IDX=JP2005094936&F=0

8、WIND POWER GENERATOR

公开号：JP11299202 公开日：1999-10-29 申请号：JP19980104459 申请日：19980415

发明人：MIYAZONO KUNIAKI;MATSUMOTO KAZUNORI;MIYAKE HIROSHI 申请人：MATSUSHITA SEIKO KK

摘要： 需解决的问题：提供一种风力发电机，可以在即使只有微风的情况下发电，将风能转化为电能的时候不使用增速箱，电机结构简单、低速旋转但具有较高的发电效率。解决方案：风力发电机的构成是：一个平圆形基座3，与传输轴2连接，传输轴2根据外来的风力旋转，一些永磁材料9安装于基座3外围部分经过轭套部分8的低表面，线圈11置于永磁体9的反面经过第二个轭套部分10，由此在永磁体旋转之时，线圈11中产生电压。因此，风力发电机能够产生电力，甚至在微风的情况下，电机的发电效率也得到了改进。

http://v3.espacenet.com/textdoc?DB=EPODOC&IDX=JP11299202&F=0 重点企业：美国环球风能科技有限公司

上述第6篇专利WO2005108785的申请人美国环球风能科技有限公司（Global Wind Technology Inc．, GWT），是一家创新型再生能源科技公司，拥有世界上先进的风能应用技术，该公司风力发电机的主要特点即是垂直轴、磁悬浮技术、新型风轮、发电机和控制系统。该公司于2004年面世的无阻尼风力发电机产品，利用了磁悬浮原理，直接驱动发电机运转发电，从而避免了电机的机械阻力和摩擦阻力。该技术的应用使风力发电机的风能利用率提高，使风力发电的成本有望和火力发电的成本相媲美，并且可以改善电网的稳定性。

作为一家风力发电机组的设备提供商，GWT积极参与各种专业展会，活跃在国际风力发电舞台上。最近的一次，是在2005年5月，GWT参加了在美国举行的WINDPOWER 2005 EXHIBITION。而在2004年底，在第六届中国国际高新技术成果交易会上，它向国内企业展示了磁悬浮原理无阻尼风力发电机技术和产品。

同时，GWT在中国成立了环球动力设备（中国）有限公司，从美国总部引进当今世界上先进的无阻尼风力发电机技术，在中国生产、销售GWT的风力发电机，并为GWT美国总部代工（OEM），目前已经在上海设立了联络办事处。公司希望五年内使GWT的产品在中国市场占据当年60%以上的市场份额，并逐步在国际市场占据一定的市场份额，使GWT在能源行业成为一个国际化的知名品牌。

国内研发已启动

再看国内，自上世纪80年代起已对高效永磁风力发电机进行了相关研究，并申请了专利，申报了成果，但大多局限于小功率的风力发电机，研究单位主要有清华大学、湖南大学、沈阳工业大学、鞍山钢铁学院、辽宁工学院等。近年，随着国内外环境保护和可再生能源利用的一再强调，高效风力发电机的研制再次成为科研重点。在2005年12月27日的《人民日报》中，有报道称中国科学院广州能源所、广州中科恒源能源科技有限公司和兰州环优磁机电有限责任公司共同自主研发了全永磁悬浮风力发电机，结构上完全由永磁体构成、不带任何控制系统，加装了全永磁悬浮轴承的发电机，起动风速为1.5米/秒，发电输出功率可提高20%以上。

拓展阅读

1、混合磁路永磁电机技术 万方数据库 中国科技成果 成果持有者：清华大学

2、高效风力发电机

万方数据库 中国科技成果 成果持有者：河南省鹤壁市轻工电子研究所

3、世界首台磁悬浮原理风力发电机将亮相

http://news.gd.sina.com.cn/finance/2004-10-08/708967.html

4、US2004041409

5、JP2001099046

6、风力发电机

http://

7、EXHIBITORS WINDPOWER 2005 Conference & Exhibition May 15-18, 2005 http://(end)

产品简介 »

全永磁悬浮发电机是一项世界领先的产品，它采用原始创新的磁悬浮轴承，集成创新的旋转轴、风机定子绕组、永磁转子、迎风舵等零部件，显着提高了风能的利用率和发电效率；同时，它亦具有以下突出的特点：

a）整流、稳压性能方面：利用先进的电力、电子器件和开关电源技术制成的一体化高精度整流、稳压装置，能满足蓄电池对恒压充电制的要求；

b）在性能方面：采用新一代高效稀土钕铁硼材料辅助专利技术的径向磁路的永磁转子结构，无滑环，无励磁绕组，定、转子气隙大，使发电机具有中、低速发电性能好，效率高、比功率大的特点，能适应高转速的使用场合；

c）在可靠性方面：使用全永磁悬浮轴承，使整个转子处于微磨擦状态，辅助轴承则采用专用的宽系列双橡胶圈密封进口轴承（内含长寿命、耐高温润滑脂）；耐温等级为军品级的电力、电子器件；绝缘等级为H级的进口漆包线，辅以先进真空沉浸工艺使发电机具有可靠性高、寿命长、结构简单、免维护的特点，同时能使发电机在极恶劣的环境条件下可靠工作。

第五篇：风力发电机工作原理

北方电力论坛 bbs.cneclub.com 风力发电机工作原理

2007-04-16 15:57阅读1139评论1

字号： 大中小

现代变速双馈风力发电机的工作原理就是通过叶轮将风能转变为机械转距（风轮转动惯量），通过主轴传动链，经过齿轮箱增速到异步发电机的转速后，通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并入电

网。如果超过发电机同步转速，转子也处于发电状态，通过变流器向电网馈电。

最简单的风力发电机可由叶轮和发电机两部分构成，立在一定高度的塔干上，这是小型离网风机。最初的风力发电机发出的电能随风变化时有时无，电压和频率不稳定，没有实际应用价值。为了解决这些

问题，现代风机增加了齿轮箱、偏航系统、液压系统、刹车系统和控制系统等。

齿轮箱可以将很低的风轮转速（1500千瓦的风机通常为12-22转/分）变为很高的发电机转速（发电机同步转速通常为1500转/分）。同时也使得发电机易于控制，实现稳定的频率和电压输出。偏航系统可以使风轮扫掠面积总是垂直于主风向。要知道，1500千瓦的风机机舱总重50多吨，叶轮30吨，使这

样一个系统随时对准主风向也有相当的技术难度。

风机是有许多转动部件的，机舱在水平面旋转，随时偏航对准风向；风轮沿水平轴旋转，以便产生动力扭距。对变桨矩风机，组成风轮的叶片要围绕根部的中心轴旋转，以便适应不同的风况而变桨距。在停机时，叶片要顺桨，以便形成阻尼刹车。

早期采用液压系统用于调节叶片桨矩（同时作为阻尼、停机、刹车等状态下使用），现在电变距系

统逐步取代液压变距。

就1500千瓦风机而言，一般在4米/秒左右的风速自动启动，在13米/秒左右发出额定功率。然后，随着风速的增加，一直控制在额定功率附近发电，直到风速达到25米/秒时自动停机。

现代风机的设计极限风速为60-70米/秒，也就是说在这么大的风速下风机也不会立即破坏。理论上的12级飓风，其风速范围也仅为32.7-36.9米/秒。

风机的控制系统要根据风速、风向对系统加以控制，在稳定的电压和频率下运行，自动地并网和脱网；同时监视齿轮箱、发电机的运行温度，液压系统的油压，对出现的任何异常进行报警，必要时自动停

机，属于无人值守独立发电系统单元。