超低速发电机 (2).doc

超低速发电机，用于风力发电海浪发电
Theultra-superlowspeedgenerator,
whichachieved1RPS,withhighperformance.
本发明超低速发电机，可造就兆瓦级至到毫瓦级，乃至心脏（体内）级的额定转速为60RPM以下至到10RPM以下的高效率、高可靠性发电机，实现真正意义上的等于和低于【转/1秒】级发电机。寻求合作！
由此原理，同样实现真正意义上的【1转/1秒】级的低速电动机。本发明的构成，可以不使用、不依靠旋转磁隙，这意味着没有转子外圆和定子内圆的间隙和配合问题。
本发明的构成，可以使用任何磁通轴向截面形式的线圈(电枢)，如三角形、圆形、月牙形，不必将线圈绕制在传统意义上的定子线槽内，去拼凑那个长方形的形状和狭窄空间。由于磁路的损耗和泄漏少于传统意义上的定子，理论和实际上的效率更高，且获得超低速工作特性。
1.引言
超低速发电机的意义：风力发电、海浪发电、水利发电、乃至手摇发电，都因发电机技术限制使用着300-1500RPM的较高速的发电机，在风力发电甚至使用增速机。在海浪发电，由于海浪能造成的机械转速超低，连增速机都不能考虑，被迫使用液压转换，系统成本、效率、可靠性低。所以海洋巨大的波浪能未能有效利用。还有，健身机器不发电反而耗电，部分因此。

现时风力发电使用的所谓低速发电机，仍有约300RPM的额定转速。那么，高转速有什么不好呢？中国是低风速国家，如果风速达不到风车的所谓额定风速，发电少或不发电，能量就浪费掉了，设备就没利用。有过引进风力发电机利用率不到10%的报道。“有点风就发电”，是大部分人的愿望。

2.转速概念
发电机的转速是怎么回事？一般工业用励磁发电机，其转速在1500RPM左右；
另外，从玩具电动机说起，玩具、刮胡刀的电动机是两块磁铁，一个转子的电机，转速较高。
这些电机可逆，就是可以发电，但效率不高。而现时小型风力发电使用的所谓低速发电机，普遍使用8块磁铁，仍有约300RPM的额定转速。【2块磁铁/8块磁铁，300RPM/1500RPM,大致有这种内在关系】
3.磁隙、转子和定子
绝大部分发电机和电动机由定子和转子构成，其磁隙在定子和转子之间，是一个圆柱外形的管状空间，由于定子有磁路和线圈(电枢)，占用了一定比例的半径，转子就必须在更小的半径里转动，半径小了，该半径上的相对线速度就小，这影响发电机的发电能力。传统定子磁路还有一定程度的泄露问题，减低了效率。

4.革新改造
加大电机直径（包括发电机和电动机），就可以增加磁极数和线圈(电枢)，就可以获得更低转速，困难在哪里呢？a.转子动平衡问题恶化。b.定子矽钢片冲裁难度增加，矽钢片原料难度增加，边角料增多。c.线圈(电枢)增多，制造难度增加，可靠性降低。d.不能解决定子磁路的泄露问题。e.保证定子和转子间磁隙的难度增加。f.加大电机直径一倍,磁隙线速度只增加一倍，但是制造设备成本及产品成本以指数关系增长，价格大幅增加（元/千瓦）........。
所以，现时风力发电使用的所谓低速发电机，是在电机、风车、制造特性、价格间的一种平衡产物。而改进和标榜【低速特性】，是从研究到产品说明书的愿望和向往。

5.发明
综上4.所述，革新改造可以改善一些性能，实现一些愿望，但革新改造引发的相应困难，累积到一定程度，就限制了革新改造的发展。
在一个现有典型的8磁极电机的半径内，环状置放100个薄片磁铁，是不难实现的事情，可是，制造相应定子，置放100个线圈(电枢)，就很不容易了。革新改造解决问题程度有限。
本发明的构成，可以使用的线圈(电枢)，个数与磁极数可以在数字数量上无关，例如：设磁极数为60，线圈数量可以是1、3、8、23、120等等任意数。与磁极奇数偶数无关。1、3、8、23、120等等任意数和磁极数60，没有什么对应关系，又例如17个线圈，磁极数为189。
本发明的构成，还可构建超低速直线发电机。

6.本发明构成的超低速发电机应用

a.风力发电和海浪发电应用专述
世界上有多种风车，可用于风力发电，专利《垂直轴风机》02232245.0，戴瑞斯式(Darrieustype)风车，萨窝纽斯式(Savoniustpye)风车，都是低转速风车，未能广泛应用的原因，就是缺少超低速发电机。大型典型三叶水平轴风车，安置增速机，成本大幅增加，效率、寿命和可靠性降低。本发明超低速发电机有利于效率、寿命和可靠性。还有利于去除增速机，减除相关成本。

b.海浪发电应用专述
波浪能巨大，但是波浪能提取机器所造成的转速更低，只有3RPM以下，导致无法带动增速机来驱动发电机，换言之，即便是驱动现时300RPM的相对低速的发电机，增速比100，增速机也会卡死。而本发明超低速发电机可以使增速比10以下的驱动实现，直至无增速发电成为可