CN101295949A - 磁浮减重力摩擦力垂直轴风力发电机 - Google Patents

磁浮减重力摩擦力垂直轴风力发电机 Download PDF

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Abstract

一种磁浮减重力摩擦力垂直轴风力发电机，包括风轮，带有定子、转子、发电机轴的发电机，定子和转子上分别固定磁悬浮轴承的定子永磁体和转子永磁体，转子永磁体和定子永磁体上下相对排布，相对两面的极性相同，定子永磁体位于转子永磁体的下方。磁悬浮轴承的定子永磁体和转子永磁体安装在发电机内，结构紧凑，风力发电机整体结构简单，现场安装方便。发电机轴上下窜动间隙小于定子永磁体和转子永磁体相对两面的间隙，避免了定子永磁体和转子永磁体相接触，使之自动得到保护，特殊外力消失后，发电机轴自动复位。

Description

磁浮减重力摩擦力垂直轴风力发电机
技术领域
本发明属于发电机领域，具体的讲是一种磁浮减重力摩擦力垂直轴风力发电机。
背景技术
磁悬浮轴承应用于垂直轴风力发电机中，减少或基本消除了传动轴采用滚珠轴承产生的径向摩擦力及由沉重风轮和传动轴等产生的轴向摩擦力，但是现有的磁悬浮垂直轴风力发电机中，承受轴向力的磁悬浮轴承安装麻烦，结构复杂、繁琐，中国发明专利，专利号200610122794.4《立式全磁悬浮风力发电机》公开的承受轴向力的磁悬浮轴承技术是：发电机的转子安装在驱动轴上，驱动轴垂直安装在由外壳、悬浮块、永磁体和调节块组成的磁悬浮载物平台上，这一技术在实现承载发动机转子、驱动轴和风动叶片自重，减少或消除轴向力产生摩擦力的同时存在磁悬浮轴承安装麻烦，结构复杂、繁琐的问题。
发明内容
为了克服现有垂直轴风力发电机存在的上述缺点，本发明提供一种承受轴向力的磁悬浮轴承安装方便、结构简单的磁浮减重力摩擦力垂直轴风力发电机。
为了实现上述的发明目的，本发明采取的技术方案是：一种磁浮减重力摩擦力垂直轴风力发电机，包括风轮，带有定子、转子、发电机轴的发电机，定子和转子上分别固定磁悬浮轴承的定子永磁体和转子永磁体，转子永磁体和定子永磁体上下相对排布，相对两面的极性相同，定子永磁体位于转子永磁体的下方。
定子永磁体和转子永磁体的相斥力使两者在重力方向上产生一个间隙，平衡了风轮下压力量影响，不存在重力摩擦力。
发电机轴上下窜动间隙小于定子永磁体和转子永磁体相对两面的间隙。
发电机轴连接风轮，其上直接固定连接有托架盘，转子磁极固定在托架盘的外缘处，转子永磁体固定在托架盘上，位于转子磁极与发电机轴之间，定子永磁体固定在发电机下端盖上，或转子永磁体固定在发电机轴的下端面上，定子永磁体固定在发电机的下端盖上。此时发电机轴是转子，发电机的上端盖、下端盖是定子。
发电机轴下端安装在下端盖中心的下轴承上，发电机轴下端的发电机轴下端轴肩与相邻下轴承的内圈上端面间隙，小于定子永磁体和转子永磁体相对两面的间隙。当风轮遇到特殊外力使下压力量过大时，发电机轴下端轴肩先与相邻下轴承的内圈上端面接触，保护了定子永磁体和转子永磁体，使之不会相互挤压、摩擦而损坏，特殊外力消失后，在定子永磁体和转子永磁体相斥力的作用下，发电机轴自动复位。
风轮固定连接发电机上端盖，发电机轴上端固定连接发电机轴套，发电机轴套包住发电机轴上端，发电机轴套上固定连接有托架盘，定子磁极固定在托架盘的外缘处，定子永磁体固定在托架盘上，位于定子磁极与发电机轴套之间，转子永磁体固定在上端盖上，或定子永磁体固定在发电机轴套的上端面上，转子永磁体固定在上端盖上。此时发电机轴是定子，发电机的上端盖、下端盖是转子。
发电机轴固定连接的发电机轴套上端安装在上端盖中心的上轴承上，发电机轴套上端的发电机轴套上端轴肩与相邻上轴承的内圈下端面间隙，小于定子永磁体和转子永磁体相对两面的间隙。当风轮下压力量过大时，发电机轴套上端轴肩与相邻上轴承的内圈下端面先接触，保护了定子永磁体和转子永磁体，使之不会相互挤压、摩擦而损坏，特殊外力消失后，在定子永磁体和转子永磁体相斥力的作用下，发电机轴自动复位。
本发明的优点是磁悬浮轴承的定子永磁体和转子永磁体安装在发电机内，结构紧凑，风力发电机整体结构简单，现场安装方便。发电机轴上下窜动间隙小于定子永磁体和转子永磁体相对两面的间隙，避免了定子永磁体和转子永磁体相接触，使之自动得到保护，特殊外力消失后，发电机轴自动复位。
附图说明
图1是本发明的一种H型风轮、内转子发电机的结构示意图；
图2是本发明的一种工字型风轮、内转子发电机的结构示意图；
图3是本发明的一种工字型风轮、外转子发电机的结构示意图；
图4是本发明的一种H型风轮、外转子发电机的结构示意图；
图5是本发明的另一种H型风轮、外转子发电机的结构示意图；
图6是本发明的另一种工字型风轮、内转子发电机的结构示意图。
具体实施方式
结合附图说明。
图1所示一种H型风轮、内转子发电机，此时发电机轴9是转子，发电机的上端盖10、下端盖6是定子。风轮15的叶片1上下两端分别连接上支臂21和下支臂2的一端，上支臂21和下支臂2的另一端并拢连接风轮15的下法兰盘3，下法兰盘3固定连接发电机7的发电机轴9，托架盘18固定连接在发电机轴9的轴环上，转子磁极20固定在托架盘18的外缘处，转子永磁体4固定在托架盘18上，位于转子磁极20与发电机轴9之间，定子永磁体5固定在下端盖6上，定子磁极19固定在上端盖10和下端盖6上，转子永磁体4和定子永磁体5是整体环行永磁铁，也可以是整体多边形，或由多块永磁体排列组成的环行或多边形永磁体，上下相对排布，两者N极相对，也可以是S极相对，定子永磁体5位于转子永磁体4的下方。发电机轴9由上端盖10和下端盖6中心的上轴承11和下轴承14支承。发电机轴9下端的发电机轴下端轴肩13与下轴承14的内圈上端面间隙，小于定子永磁体5和转子永磁体4相对两面的间隙。发电机下端盖6连接支架8。
图2所示一种工字型风轮、内转子发电机。与图1的区别是上支臂21和下支臂2是平行的，它们的另一端分别固定连接风轮15的上法兰盘和下法兰盘3，上法兰盘和下法兰盘3连接风轮轴。
图3所示一种工字型风轮、外转子发电机，此时发电机轴9是定子，发电机的上端盖10、下端盖6是转子。下法兰盘3固定连接上端盖10，发电机轴9上端固定连接盲孔的发电机轴套12，发电机轴套12包住发电机轴9上端，其轴环上固定连接有托架盘18，定子磁极19固定在托架盘18的外缘处，定子永磁体5固定在托架盘18上，位于定子磁极19与发电机轴套12之间，转子永磁体4固定在上端盖10上，转子永磁体4和定子永磁体5的N极相对，上下相对排布，也可以是S极相对，定子永磁体5位于转子永磁体4的下方。发电机轴套12由发电机上端盖10和发电机下端盖6中心的上轴承11和下轴承14支承，发电机轴套12上端的发电机轴套上端轴肩22与上轴承11的内圈下端面间隙，小于定子永磁体5和转子永磁体4相对两面的间隙。发电机轴9与支架8合为一体。
图4所示一种H型风轮、外转子发电机。与图3的区别在于风轮的形式不同，上支臂21和下支臂2的另一端并拢直接固定连接上端盖10。
图5所示另一种H型风轮、外转子发电机。与图4的区别是定子永磁体5固定在发电机轴套12的上端面上，转子永磁体4固定在上端盖10上。
图6所示另一种工字型风轮、内转子发电机。与图2的区别是发电机下端盖6有一下突的凹槽，凹槽突入空心支架8内，转子永磁体4固定在发电机轴9的下端面上，定子永磁体5固定在下端盖6的凹槽上。

Claims (6)

1、一种磁浮减重力摩擦力垂直轴风力发电机，包括风轮(15)，带有定子、转子、发电机轴(9)的发电机(7)，其特征在于定子和转子上分别固定磁悬浮轴承的定子永磁体(5)和转子永磁体(4)，转子永磁体(4)和定子永磁体(5)上下相对排布，相对两面的极性相同，定子永磁体(5)位于转子永磁体(4)的下方。
2、根据权利要求1所述的磁浮减重力摩擦力垂直轴风力发电机，其特征在于发电机轴(9)上下窜动间隙小于定子永磁体(5)和转子永磁体(4)相对两面的间隙。
3、根据权利要求1所述的磁浮减重力摩擦力垂直轴风力发电机，其特征在于发电机轴(9)连接风轮(15)，其上直接固定连接有托架盘(18)，转子磁极(20)固定在托架盘(18)的外缘处，转子永磁体(4)固定在托架盘(18)上，位于转子磁极(20)与发电机轴(9)之间，定子永磁体(5)固定在发电机下端盖(6)上，或转子永磁体(4)固定在发电机轴(9)的下端面上，定子永磁体(5)固定在发电机的下端盖(6)上。
4、根据权利要求1或2或3所述的磁浮减重力摩擦力垂直轴风力发电机，其特征在于发电机轴(9)下端安装在下端盖(6)中心的下轴承(14)上，发电机轴(9)下端的发电机轴下端轴肩(13)与相邻下轴承(14)的内圈上端面间隙，小于定子永磁体(5)和转子永磁体(4)相对两面的间隙。
5、根据权利要求1所述的磁浮减重力摩擦力垂直轴风力发电机，其特征在于风轮(15)固定连接发电机上端盖(10)，发电机轴(9)上端固定连接发电机轴套(12)，发电机轴套(12)包住发电机轴(9)上端，发电机轴套(12)上固定连接有托架盘(18)，定子磁极(19)固定在托架盘(18)的外缘处，定子永磁体(5)固定在托架盘(18)上，位于定子磁极(19)与发电机轴套(12)之间，转子永磁体(4)固定在上端盖(10)上，或定子永磁体(5)固定在发电机轴套(12)的上端面上，转子永磁体(4)固定在上端盖(10)上。
6、根据权利要求1或2或5所述的磁浮减重力摩擦力垂直轴风力发电机，其特征在于发电机轴(9)固定连接的发电机轴套(12)上端安装在上端盖(10)中心的上轴承(11)上，发电机轴套(12)上端的发电机轴套上端轴肩(22)与相邻上轴承(11)的内圈下端面间隙，小于定子永磁体(5)和转子永磁体(4)相对两面的间隙。
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