CN101761454A - 一种垂直轴磁悬浮风力发电机 - Google Patents

一种垂直轴磁悬浮风力发电机 Download PDF

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Abstract

一种垂直轴磁悬浮风力发电机，所述的垂直轴磁悬浮风力发电机主要由风叶、转轴、发电机、径向磁轴承、轴向三自由度磁轴承、上保护轴承、下保护轴承、上保护轴承挡环和下保护轴承挡环构成，风机转动部分与静止部分无机械接触，完全消除了风机内部的机械摩擦，实现风机转子的五自由度悬浮。所述的风机轴向磁轴承通过4个定子磁极与吸力盘的作用提供重力偏置，同时对转子进行轴向平动和两径向转动自由度的控制；所述的径向磁轴承完成风机转子的两径向平动控制。本发明各组件布置合理，完全消除了垂直轴风机轴承的摩擦问题，可大大降低风力发电机的起动风速，提高风能的利用率。

Description

一种垂直轴磁悬浮风力发电机
技术领域
本发明涉及一种磁悬浮风力发电机，尤其是一种垂直轴磁悬浮风力发电机。
背景技术
风能在地球上分布广泛，可利用价值高，对风能的开发利用对环境无污染，从而各种各样的垂直轴风力发电机得到蓬勃发展，常见的风力发电机一般采用机械轴承支承转子系统，有的还带有增速齿轮箱，运行时风机的转动部分与静止部分存在较严重的摩擦和磨损，严重制约着风机的起动风速和风能转换效率。中国发明专利ZL200810026780.1《磁悬浮垂直轴风车》所公开的技术是：利用盘式定子铁芯与永磁转子磁钢的吸合，克服机械轴承承受的轴向力，以达到降低轴承的磨损，延长轴向的使用寿命，提高机械效率的效果，但这种方法只能利用永磁与软磁材料的吸合力来抵消垂直轴风机转子重量，风机转子在径向和轴向自由度的支承仍需要机械轴承来完成，因此机械摩擦和磨损仍然存在，对整个风机系统来说性能稍有改进，但效果不明显。中国发明专利ZL200810016203.4《磁浮减重力摩擦力垂直轴风力发电机》所公开的技术是：利用一对相对放置的永磁体间的斥力作用来抵消风机转子的重力，减轻机械轴承的轴向承重，以提高机械效率，与传统机械轴承风机相比，风机转子的重力得到了一定的抵消，减轻了机械轴承的轴向负荷，但在风机系统中，风机转子的径向和轴向自由度的支承仍依靠机械轴承来完成，因此风机系统中的机械摩擦和磨损是无法完全消除的。中国实用新型专利ZL200620156454.9《垂直风力发电机的磁浮减重结构》所公开的技术是：将旋动永磁件固定在转轴上，将固定永磁体固定在架体上，通过它们之间的斥力作用将转轴支撑风叶鼓重量轻浮化，从而提高转轴转动效率及增加转速，并给出了几种不同的结构形式。但风机转轴轴向和径向自由度的支承仍采用机械轴承，旋动永磁体和固定永磁体的斥力作用只是用来减缓机械轴承的负荷。
以上技术虽然在一定程度上降低机械轴承的磨损提高了机械效率，但由于风机系统中机械轴承的存在，风机内的机械接触和机械摩擦问题并未彻底消除，风机起动风速的大幅度降低仍受到限制，风能的利用率很难得到有效的提升。
发明内容
本发明的技术解决问题是：提供一种垂直轴磁悬浮风力发电机，它能实现转子的五自由度稳定悬浮，风机转动部分与静止部分无机械接触，可完全消除机械摩擦和磨损，减少风机的维护量，有效降低风机的起动风速，提高风能转化效率。
本发明的技术解决方案之一是：垂直轴磁悬浮风力发电机，为内转子结构，由转动部分和静止部分组成，其特征在于：转动部分包括：风叶、转轴、径向磁轴承转子部分、发电机转子部分、轴向磁轴承吸力盘、上保护轴承、下保护轴承、上保护轴承挡环、下保护轴承挡环；静止部分包括：风机外壳、径向磁轴承的定子部分、发电机的定子部分、轴向磁轴承的定子部分；所述的风机转动部分均安装在风机转轴上，沿轴向向下依次为风叶、上保护轴承挡环、径向磁轴承转子部分，发电机转子部分，轴向磁轴承吸力盘和下保护轴承挡环；上保护轴承挡环与径向磁轴承之间为风机外壳的上端盖，上保护轴承安装在定子外壳上，与转轴配合形成径向保护间隙，与上保护轴承挡环配合形成轴向保护间隙；径向磁轴承转子的径向外侧为径向保护轴承定子部分，径向磁轴承定子安装在风机外壳上，与径向磁轴承转子配合形成径向磁轴承工作间隙；发电机转子径向外侧为发电机定子部分，发电机定子安装在风机外壳上，与发电机定子配合形成发电机工作间隙；发电机定子下端是轴向磁轴承定子部分，轴向磁轴承定子安装在风机外壳上，与其下端的轴向磁轴承吸力盘在轴向上形成轴向磁轴承工作间隙；下保护轴承安装在风机外壳低端，与风机转轴形成径向保护间隙，与下保护轴承挡环之间形成轴向保护间隙；风机外壳通过固定装置安装在地面上，与风机转动部分形成风机的本体。
本发明的技术解决方案之二是：垂直轴磁悬浮风力发电机，为外转子结构，由转动部分和静止部分组成，其特征在于：转动部分包括：风叶、转轴、风机外壳、径向磁轴承转子部分、发电机转子部分、轴向磁轴承吸力盘、上保护轴承、下保护轴承、上保护轴承挡环；静止部分包括：风机底座、风机安装主轴、径向磁轴承的定子部分、发电机的定子部分、轴向磁轴承的定子部分；风叶安装在转轴上，转轴与风机外壳相连，风机外壳上端内侧为上保护轴承挡环，上保护轴承安装在主轴上，与上保护轴承在轴向上形成轴向保护间隙，在径向上形成径向保护间隙；上保护轴承下端为径向磁轴承，径向磁轴承转子部分安装在风机外壳上，其径向内侧为径向磁轴承定子，两者在径向上配合形成径向磁轴承工作间隙，径向磁轴承定子安装在主轴上，是风机定子的一部分；径向磁轴承下端为发电机，发电机转子安装在风机外壳上，其径向内侧为发电机定子，两者在径向上形成发电机工作间隙，发电机定子安装在主轴上，是风机的定子的一部分；发电机下端为轴向磁轴承，轴向磁轴承吸力盘即轴向磁轴承转子安装在风机外壳上，其轴向上端为轴向磁轴承定子，两者之间形成轴向磁轴承的工作间隙，轴向磁轴承定子安装在主轴上，是风机定子的一部分；轴向吸力盘在下端内侧开有凹槽，与其下侧的下保护轴承在轴向上形成轴向保护间隙，在径向上形成径向保护间隙，下保护轴承安装在主轴上，主轴与风机底座固连，底座通过固定装置固定在地面上。
上述两个技术方案中的轴向磁轴承为非机械接触的主动控制磁悬浮轴承，采用纯电磁的主动式磁悬浮轴承，或永磁偏置、电磁控制的主动式磁悬浮轴承，轴向磁轴承的工作磁间隙为0.5mm～1mm，以保证风机转子轴向上足够的运转空间的条件下，提供足够大的气隙磁密。
上述两个技术方案中的轴向磁轴承定子由定子磁轭、永磁体和4组相同的定子铁心组成；所述的轴向磁轴承定子磁轭在径向上由内外两层的软磁环构成，其两环之间嵌放有永磁体；4组定子铁心在轴向方向粘结在定子磁轭上，并分别沿x轴和y轴分布，以便于控制系统设计时减小运算量和器件数量，降低控制系统成本和设计难度。定子磁极分内环和外环，内环与外环之间通过气隙和转子形成闭合磁路，可减小漏磁，提高永磁体的利用效率。所述轴向磁轴承定子永磁体轴向外侧定子磁轭内外环之间有第二气隙，所述第二气隙范围为0.1mm～0.2mm。
上述两个技术方案中的径向磁轴承为永磁偏置、电磁控制的主动式磁悬浮轴承，或由永磁体构成的单环或多环永磁被动磁轴承。径向磁轴承完成风机系统径向平动自由度的稳定悬浮，与轴向磁轴承配合实现风机系统的五自由度稳定悬浮。
上述两个技术方案中的下保护轴承安装在风机外壳底端，与风机转轴形成径向保护间隙，所述的间隙为0.2mm～0.4mm，此保护间隙可保证转子径向上足够的运转空间。
上述两个技术方案中的上保护轴承安装在定子外壳上，与转轴配合形成径向保护间隙，所述径向保护间隙为0.2mm～0.4mm，与轴向气隙匹配，保证转子在径向上的运转空间，与上保护轴承挡环配合形成轴向保护间隙，所述轴向保护间隙为0.2mm～0.4mm，保证转子在轴向上的运转空间。
本发明的原理是：当风吹向风叶时，风叶带动转轴转动，转轴带动与之固连的发电机转子旋转，从而带动发电机发电；当风吹响风叶时，风叶会受到力的作用，风机通过径向磁轴承和轴向磁轴承的支承作用来实现风机转子系统的稳定，当吹向风叶的风速变化时，风机转轴受到的力发生变化，这时通过调节径向和轴向磁轴承的控制电流来实现风机转子的稳定悬浮，保证风机正常运行；其中径向磁轴承完成风机转子径向平动自由度的稳定控制，轴向磁轴承完成风机转子轴向平动自由度和径向转动自由度的稳定控制，从而实现风机转子五自由度的稳定悬浮控制。
对于不同的技术解决方案磁轴承的其工作原理是相类似的，所不同的是：对于第一种技术解决方案来说，风吹向风叶带动转轴转动，径向磁轴承和轴向磁轴承的转子直接安装在转轴上，随转轴一起转动，当风速变化或风机受到其他外界扰动时，可通过控制径向磁轴承和轴向磁轴承的线圈电流使风机转子回复到平衡位置，不至使转子与定子相碰，使风机稳定悬浮工作。当风机起动或停转时，风机转子落在保护轴承上，保护风机的定转子不发生相撞。
对于第二种技术解决方案来说，风吹向风叶带动转轴转动，转轴与风机外壳固连，径向磁轴承和轴向磁轴承转子部分安装在风机外壳上，转轴带动风机外壳并径向磁轴承转子和轴向磁轴承转子转动，并控制调节风机转子系统的稳定悬浮。当风机起动或停转时，风机转子落在保护轴承上，保护风机的定转子不发生相撞。
本发明轴向磁轴承的工作原理图如图7(a)所示，轴向磁轴承的4组定子铁芯安装时分别沿坐标系的+x、-x、+y和-y放置，轴向磁轴承定子磁极与吸力盘的间隙为σ，当转子在平衡位置时，轴向磁轴承的永磁体提供对吸力盘的偏置力为F1+F2+F3+F4＝G，其中F1、F2分别为轴向磁轴承在x轴方向上的2个定子磁极对吸力盘的吸力，F3、F4分别为轴向磁轴承在y轴方向上的2个定子磁极对吸力盘的吸力，G为风机转子的重力；当风机转子在轴向z方向上有偏移量Δz，Δz＞0时，通过调节轴向磁轴承控制线圈中的电流可使得F1+F2+F3+F4＜G，此时转子受到沿z轴负向的合力，转子将回复到平衡位置；同理，当Δz＜0时，通过调节轴向磁轴承控制线圈中的电流可使得F1+F2+F3+F4＞G，此时转子受到沿z轴正向的合力，转子将回复到平衡位置。当转子沿y轴正向转动一个角度θ时，如图7(b)所示，此时可单独调节轴向磁轴承定子磁极1和2上控制线圈的电流，使得F1＞F2，此时，转子受到一个沿y轴负向的扭矩，使转子回复到平衡位置。同理，当转子沿y轴负向、x轴正向、x轴负向发生扭转时，均可适当的调节轴向磁轴承的定子磁极线圈中的控制电流使得转子回到平衡位置，从而实现风机转子两个径向转动自由度的控制。
径向磁轴承的工作原理为，当径向采用主动磁轴承时，如图4(内转子结构)和图5(外转子结构)所示，其基本工作原理可参见中国发明专利ZL200510011272.2和中国发明专利ZL200510011270.3。当径向磁轴承采用被动形式时，如图6所示，可通过磁环31和磁环32之间的永磁力作用将转子回复到平衡位置。
本发明采用单个径向磁轴承控制转子的两个径向平动自由度，安装时需保证径向磁轴承的中心与风机转子系统的重心重合，以保证径向磁轴承的控制精度。
本发明的优点是：本发明中的风机转子通过径向磁轴承和轴向磁轴承实现五自由度稳定悬浮，由于本发明采用全悬浮轴承系统，使转子完全悬浮，风机系统中转动部分与静止部分无任何机械接触，与机械轴承相比，磁轴承的维护量小，使用寿命长，可完全消除机械摩擦和磨损，大大降低风机的起动风速，提高风机的工作小时数，显著提高风机的工作效率。
附图说明
图1为本发明的一种垂直轴内转子磁悬浮风机的结构简图；
图2为本发明的一种垂直轴外转子磁悬浮风机的结构简图；
图3为本发明的轴向磁轴承的轴向剖面图和端面图，其中图3(a)为轴向剖面图，图3(b)为端面图；
图4为本发明的一种永磁偏置主动式径向磁轴承内转子的轴向剖面图和端面图，其中图4(a)为轴向剖面图，图4(b)为端面图；
图5为本发明的一种永磁偏置主动式径向磁轴承外转子的轴向剖面图和端面图，其中图5(a)为轴向剖面图，图5(b)为端面图；
图6为本发明的一种永磁被动式径向磁轴承的结构简图；
图7为本发明的轴向磁轴承工作原理图，其中图7(a)为转子平动时轴向磁轴承的工作原理，图7(b)为转子扭动时轴向磁轴承的工作原理。
具体实施方式
如图1所示为一种垂直轴内转子磁悬浮风力发电机，由转动部分和静止部分组成，其特征在于：转动部分包括：风叶8、转轴7、径向磁轴承转子31、发电机转子41、轴向磁轴承吸力盘21、上保护轴承5、下保护轴承6、上保护轴承挡环10、下保护轴承挡环1；静止部分包括：风机外壳9、径向磁轴承定子32、发电机定子42、轴向磁轴承定子22；所述的风机转动部分均安装在风机转轴7上，沿轴向向下依次为风叶8、上保护轴承挡环10、径向磁轴承转子31，发电机转子41，轴向磁轴承吸力盘21和下保护轴承挡环1；上保护轴承挡环10与径向磁轴承3之间为风机外壳9的上端盖，上保护轴承5安装在定子外壳9上，与转轴7配合形成径向保护间隙，气隙范围为0.2mm～0.4mm，本实施例中取0.25mm，与上保护轴承挡环10配合形成轴向保护间隙，气隙范围为0.2mm～0.4mm，本实施例中取0.25mm；径向磁轴承转子31的径向外侧为径向保护轴承定子32，径向磁轴承定子32安装在风机外壳9上，与径向磁轴承转子31配合形成径向磁轴承3工作间隙，工作间隙为0.5mm～1mm，本实施例中取0.5mm；发电机转子41径向外侧为发电机定子42，发电机定子42安装在风机外壳9上，与发电机定子42配合形成发电机4工作间隙，工作间隙为0.3mm～0.6mm，本实施例中取0.25mm；发电机定子42下端是轴向磁轴承定子22，轴向磁轴承定子22安装在风机外壳9上，与轴向磁轴承定子22下端的轴向磁轴承吸力盘21在轴向上形成轴向磁轴承2工作间隙，工作间隙为0.5mm～1mm，本实施例中取0.5mm；下保护轴承6安装在风机外壳9低端，与风机转轴7形成径向保护间隙，与下保护轴承挡环1之间形成轴向保护间隙；风机外壳通过固定装置安装在地面上，与风机转动部分形成风机的本体。
图2为本发明的一种垂直轴外转子磁悬浮风力发电机的结构简图，其结构与图1的区别在于风机的径向磁轴承定子32和轴向磁轴承定子42安装在安装主轴1上，安装主轴1固定在底座12上，风机起动和停转时风机转子通过上保护轴承挡环10和轴向磁轴承吸力盘21落在上保护轴承5和下保护轴承6上；此垂直轴外转子磁悬浮风力发电机的径向磁轴承、轴向磁轴承和发电机的的工作间隙与垂直轴内转子磁悬浮风力发电机的工作间隙相同，径向保护间隙和轴向保护间隙取值也相同。
图3为本发明的永磁偏置电磁控制的轴向磁轴承的轴向剖面图和端面图，其中图3(a)为轴向剖面图，图3(b)为端面图，该轴向磁轴承为永磁偏置混合磁轴承，完成风机转子轴向平动自由度和两个径向转动自由度的主动控制，该轴向磁轴承2由轴向磁轴承定子由定子22和轴向磁轴承吸力盘21组成。轴向磁轴承定子由定子磁轭223、径向充磁的永磁体222和4组相同的定子铁心221组成；轴向磁轴承定子磁轭223在径向上由内外两层的软磁环构成，其两环之间嵌放有永磁体222；4组定子铁心221在轴向方向粘结在定子磁轭223上，并分别沿x轴和y轴分布。轴向磁轴承定子永磁体222轴向外侧定子磁轭223内外环之间有第二气隙225，所述第二气隙225范围为0.1mm～0.2mm，本实施例中取为0.15mm。轴向磁轴承吸力盘21与风机转轴7固连，是风机转子的一部分，其余为静止部分。轴向磁轴承的4组定子磁极沿x和y轴分布，如图3(b)所示，定子磁极分内外环，以形成闭合磁路，每组定子磁极上的线圈为串联连结。
图4为本发明的一种永磁偏置、电磁控制的主动式径向磁轴承内转子结构的轴向剖面图和端面图，其中图4(a)为轴向剖面图，图4(b)为端面图，该径向磁轴承为永磁偏置、电磁控制的主动式径向磁轴承，完成风机转子两个径向平动自由度的控制，该径向磁轴承主要由永磁体323、定子导磁环324、径向磁轴承定子铁芯325、径向磁轴承转子铁芯318、转子导磁环319、空气隙317和径向磁轴承激磁线圈326组成，其中转子铁芯318和转子导磁环319构成径向磁轴承转子31，与风机转轴7固连，是风机转子的一部分；径向磁轴承3的永磁体323嵌装在定子导磁环324中间，为径向磁轴承3提供偏置磁场，径向磁轴承激磁线圈326套装在定子铁芯325上，与定子导磁环324、永磁体323共同组成了径向磁轴承定子32，转子导磁环319和转子铁芯318组成了径向磁轴承转子31。
图5为本发明的一种永磁偏置、电磁控制的主动式径向磁轴承外转子结构的轴向剖面图和端面图，其中图5(a)为轴向剖面图，图5(b)为端面图，该径向磁轴承3为永磁偏置、电磁控制的主动式径向磁轴承，完成风机转子两个径向平动自由度的控制，该径向磁轴承3主要由永磁体323、定子导磁环324、径向磁轴承定子铁芯325、径向磁轴承转子铁芯318、转子导磁环319、空气隙317和径向磁轴承激磁线圈326组成，其中转子铁芯318和转子导磁环319构成径向磁轴承3的转子部分31，与风机外壳9固连，是风机转子的一部分；径向磁轴承3的永磁体323嵌装在定子导磁环324中间，为径向磁轴承3提供偏置磁场，径向磁轴承激磁线圈326套装在定子铁芯325上，与定子导磁环324、永磁体323共同组成了径向磁轴承3的定子部分32，转子导磁环319和转子铁芯318组成了径向磁轴承3的转子部分31。
图6为本发明用的一种永磁被动式径向磁轴承截面图，该永磁被动径向磁轴承由磁环301和磁环302构成，磁环301和磁环302为径向相对充磁。此径向磁轴承用于内转子磁悬浮风机时，磁环302与风机转轴固连，作为径向被动磁轴承的转子，磁环301固定安装在风机外壳上，是径向被动磁轴承的定子；磁径向被动磁轴承用于外转子磁悬浮风时，磁环301与风机转轴固连，作为径向被动磁轴承的转子，磁环302固定安装在风机外壳上，是径向被动磁轴承的定子。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种垂直轴磁悬浮风力发电机，为内转子结构，由转动部分和静止部分组成，其特征在于：转动部分包括：风叶(8)、转轴(7)、径向磁轴承转子(31)、发电机转子(41)、轴向磁轴承(2)的吸力盘(21)、上保护轴承(5)、下保护轴承(6)、上保护轴承挡环(10)、下保护轴承挡环(1)；静止部分包括：风机外壳(9)、径向磁轴承定子(32)、发电机定子(42)、轴向磁轴承定子(22)；所述的风机转动部分均安装在风机转轴(7)上，沿轴向下依次为风叶(8)、上保护轴承挡环(10)、径向磁轴承转子(31)，发电机转子(41)，轴向磁轴承(2)的吸力盘(21)和下保护轴承挡环(1)；上保护轴承挡环(10)与径向磁轴承(3)之间为风机外壳(9)的上端盖，上保护轴承(5)安装在定子外壳(9)上，与转轴(7)配合形成径向保护间隙，与上保护轴承挡环(10)配合形成轴向保护间隙；径向磁轴承转子(31)的径向外侧为径向磁轴承定子(32)，径向磁轴承定子(32)安装在风机外壳(9)上，与径向磁轴承转子(31)配合形成径向磁轴承(3)工作间隙；发电机转子(41)径向外侧为发电机定子(42)，发电机定子(42)安装在风机外壳(9)上，与发电机定子(42)配合形成发电机(4)工作间隙，所述工作间隙为0.3mm～0.6mm；发电机定子(42)下端是轴向磁轴承定子(22)，轴向磁轴承定子(22)安装在风机外壳(9)上，轴向磁轴承定子(22)下端的轴向磁轴承(2)的吸力盘(21)在轴向上形成轴向磁轴承(2)的工作间隙；下保护轴承(6)安装在风机外壳(9)低端，与风机转轴(7)形成径向保护间隙，与下保护轴承挡环(1)之间形成轴向保护间隙；风机外壳(9)通过固定装置安装在地面上，与风机转动部分形成风机的本体。
2.一种垂直轴磁悬浮风力发电机，为外转子结构，由转动部分和静止部分组成，其特征在于：转动部分包括：风叶(8)、转轴(7)、风机外壳(9)、径向磁轴承转子(31)、发电机转子(41)、轴向磁轴承(2)吸力盘(21)、上保护轴承(5)、下保护轴承(6)、上保护轴承挡环(10)；静止部分包括：风机底座(12)、风机安装主轴(1)、径向磁轴承定子(32)、发电机定子(42)、轴向磁轴承定子(22)；风叶(8)安装在转轴(7)上，转轴(7)与风机外壳(9)相连，风机外壳(9)上端内侧为上保护轴承挡环(10)；上保护轴承(5)安装在主轴(1)上，与上保护轴承挡环(10)在轴向上形成轴向保护间隙，在径向上形成径向保护间隙；上保护轴承(5)下端为径向磁轴承(3)，径向磁轴承转子(31)安装在风机外壳(9)上，其径向内侧为径向磁轴承定子(32)，两者在径向上配合形成径向磁轴承工作间隙，径向磁轴承定子(32)安装在主轴(1)上，是风机定子的一部分；径向磁轴承(3)下端为发电机(4)，发电机转子(41)安装在风机外壳(9)上，发电机转子(41)径向内侧为发电机定子(42)，发电机转子(41)和发电机定子(42)在径向上形成发电机(4)工作间隙，所述工作间隙为0.3mm～0.6mm；发电机定子(42)安装在主轴(1)上，是风机的定子的一部分；发电机(4)下端为轴向磁轴承(2)，轴向磁轴承(2)的吸力盘(21)，即轴向磁轴承转子，安装在风机外壳(9)上，轴向磁轴承吸力盘(21)轴向上端为轴向磁轴承定子(22)，轴向磁轴承吸力盘(21)与轴向磁轴承定子(22)之间形成轴向磁轴承的工作间隙；轴向磁轴承定子(22)安装在主轴(1)上，是风机定子的一部分；轴向磁轴承(2)的吸力盘(21)在下端内侧开有凹槽，与其下侧的下保护轴承(6)在轴向上形成轴向保护间隙，在径向上形成径向保护间隙，下保护轴承(6)安装在主轴(1)上，主轴(1)与风机底座(12)固连，底座(12)通过固定装置固定在地面上。
3.根据权利要求1或2所述的一种垂直轴内转子磁悬浮风力发电机，其特征在于：所述的轴向磁轴承(2)为非机械接触的主动控制磁悬浮轴承，采用纯电磁的主动式磁悬浮轴承，或永磁偏置、电磁控制的主动式磁悬浮轴承，轴向磁轴承(2)的工作磁间隙为0.5mm～1mm。
4.根据权利要求1或2所述的一种垂直轴内转子磁悬浮风力发电机，其特征在于：所述的轴向磁轴承定子(22)由定子磁轭(223)、永磁体(222)和4组相同的定子铁心(221)组成；所述的轴向磁轴承定子磁轭(223)在径向上由内外两层的软磁环构成，其两环之间嵌放有永磁体(222)；4组定子铁心(221)在轴向方向粘结在定子磁轭(223)上，并分别沿x轴和y轴分布；所述轴向磁轴承定子永磁体(222)轴向外侧定子磁轭(223)内外环之间有第二气隙(225)，所述第二气隙(225)范围为0.1mm～0.2mm。
5.根据权利要求1或2所述的一种垂直轴内转子磁悬浮风力发电机，其特征在于：所述的径向磁轴承(3)为永磁偏置、电磁控制的主动式磁悬浮轴承，或由永磁体构成的单环或多环永磁被动磁轴承。
6.根据权利要求1或2所述的一种垂直轴内转子磁悬浮风力发电机，其特征在于：所述的下保护轴承(6)安装在风机外壳(9)底端，与风机转轴(7)形成径向保护间隙，所述径向保护间隙为0.2mm～0.4mm。
7.根据权利要求1或2所述的一种垂直轴内转子磁悬浮风力发电机，其特征在于：所述上保护轴承(5)安装在定子外壳(9)上，与转轴(7)配合形成径向保护间隙，所述径向保护间隙为0.2mm～0.4mm，与上保护轴承挡环(10)配合形成轴向保护间隙，所述轴向保护间隙为0.2mm～0.4mm。
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Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101915214A (zh) * 2010-07-22 2010-12-15 南京工业大学 外转子结构的五自由度全悬浮垂直轴风力发电机
CN101936261A (zh) * 2010-09-03 2011-01-05 余江海 一种船帆叶式导向风力发电机
CN101956761A (zh) * 2010-10-26 2011-01-26 中国人民解放军国防科学技术大学 扁平型水平线圈内转子混合磁轴承
CN101968076A (zh) * 2010-10-26 2011-02-09 中国人民解放军国防科学技术大学 水平线圈内转子混合磁轴承及其组合结构
CN102042327A (zh) * 2010-12-29 2011-05-04 北京奇峰聚能科技有限公司 一种低功耗大承载力永磁偏置混合径向磁轴承
CN102427321A (zh) * 2011-11-16 2012-04-25 深圳市泰玛风光能源科技有限公司 一种多层盘式垂直轴磁悬浮风力发电机
CN102611360A (zh) * 2012-03-08 2012-07-25 南京航空航天大学 具有刹车功能的五自由度磁悬浮电机及其控制方法
WO2012127134A2 (fr) 2011-03-24 2012-09-27 AZOUVY, Albert Centrale hybride solaire-éolienne
CN102734087A (zh) * 2012-07-09 2012-10-17 南京航空航天大学 长寿命和高效率的垂直型风力发电机
CN103089812A (zh) * 2011-11-02 2013-05-08 卓向东 轴向磁悬浮旋转系统
CN103166423A (zh) * 2011-12-08 2013-06-19 风力发电株式会社 同轴反转发电机、多级连结驱动单元以及风力发电装置
CN103277243A (zh) * 2013-06-04 2013-09-04 岑益南 磁悬浮双风轮风力发电机
CN103758707A (zh) * 2014-01-02 2014-04-30 河南科技大学 垂直轴风力发电机的磁力辅助启动装置
CN104389741A (zh) * 2014-10-17 2015-03-04 山东科技大学 一种竖直轴外转子磁悬浮风力发电机
CN104389742A (zh) * 2014-10-17 2015-03-04 山东科技大学 一种竖直轴内转子磁悬浮风力发电机
CN104747380A (zh) * 2015-03-17 2015-07-01 新疆尚能太阳能科技有限公司 一种垂直轴风力发电机
CN105102257A (zh) * 2012-12-31 2015-11-25 兰州金福乐生物工程有限公司 一种具有发电储电功能的运载工具
CN107387558A (zh) * 2017-07-27 2017-11-24 江苏大学 一种车载飞轮电池用交直流三自由度轴向单片混合磁轴承
CN108006069A (zh) * 2017-12-28 2018-05-08 苏州麦格奈迪磁悬浮技术有限公司 一种磁悬浮轴承转子以及磁悬浮转子系统
CN112968559A (zh) * 2021-02-20 2021-06-15 上海隐冠半导体技术有限公司 一种磁浮旋转装置
CN117748818A (zh) * 2024-02-21 2024-03-22 中国人民解放军海军工程大学 一种两悬浮支点三保护支点多级叶轮式磁浮泵组拓扑结构

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104265571B (zh) * 2014-09-01 2017-01-25 江苏大学 一种内转子五自由度磁悬浮垂直轴风力发电机

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3260732B2 (ja) * 1999-11-01 2002-02-25 正治 三宅 風力発電装置
JP3994323B2 (ja) * 2002-02-21 2007-10-17 寛 鹿取 垂直回転軸用重力負荷低減装置
HK1092649A2 (en) * 2006-10-13 2007-02-09 Lok Pui To Flag-wheel type maglev style wind power generator
CN1948746A (zh) * 2006-10-17 2007-04-18 刘骁 立式全磁悬浮风力发电机

Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101915214A (zh) * 2010-07-22 2010-12-15 南京工业大学 外转子结构的五自由度全悬浮垂直轴风力发电机
CN101936261A (zh) * 2010-09-03 2011-01-05 余江海 一种船帆叶式导向风力发电机
CN101956761B (zh) * 2010-10-26 2013-03-06 中国人民解放军国防科学技术大学 扁平型水平线圈内转子混合磁轴承
CN101956761A (zh) * 2010-10-26 2011-01-26 中国人民解放军国防科学技术大学 扁平型水平线圈内转子混合磁轴承
CN101968076A (zh) * 2010-10-26 2011-02-09 中国人民解放军国防科学技术大学 水平线圈内转子混合磁轴承及其组合结构
CN102042327A (zh) * 2010-12-29 2011-05-04 北京奇峰聚能科技有限公司 一种低功耗大承载力永磁偏置混合径向磁轴承
CN102042327B (zh) * 2010-12-29 2013-04-17 北京奇峰聚能科技有限公司 一种低功耗大承载力永磁偏置混合径向磁轴承
FR2973080A1 (fr) * 2011-03-24 2012-09-28 Seng Hong Ung Centrale hybride solaire/eolienne
WO2012127134A2 (fr) 2011-03-24 2012-09-27 AZOUVY, Albert Centrale hybride solaire-éolienne
WO2012127134A3 (fr) * 2011-03-24 2014-01-09 Ung Seng-Hong Centrale hybride solaire-éolienne
CN103089812A (zh) * 2011-11-02 2013-05-08 卓向东 轴向磁悬浮旋转系统
CN102427321B (zh) * 2011-11-16 2015-04-29 深圳市泰玛风光能源科技有限公司 一种多层盘式垂直轴磁悬浮风力发电机
CN102427321A (zh) * 2011-11-16 2012-04-25 深圳市泰玛风光能源科技有限公司 一种多层盘式垂直轴磁悬浮风力发电机
CN103166423A (zh) * 2011-12-08 2013-06-19 风力发电株式会社 同轴反转发电机、多级连结驱动单元以及风力发电装置
CN102611360A (zh) * 2012-03-08 2012-07-25 南京航空航天大学 具有刹车功能的五自由度磁悬浮电机及其控制方法
CN102734087A (zh) * 2012-07-09 2012-10-17 南京航空航天大学 长寿命和高效率的垂直型风力发电机
CN105102257A (zh) * 2012-12-31 2015-11-25 兰州金福乐生物工程有限公司 一种具有发电储电功能的运载工具
CN103277243A (zh) * 2013-06-04 2013-09-04 岑益南 磁悬浮双风轮风力发电机
CN103277243B (zh) * 2013-06-04 2016-03-02 岑益南 磁悬浮双风轮风力发电机
CN103758707A (zh) * 2014-01-02 2014-04-30 河南科技大学 垂直轴风力发电机的磁力辅助启动装置
CN103758707B (zh) * 2014-01-02 2016-11-09 河南科技大学 垂直轴风力发电机的磁力辅助启动装置
CN104389741B (zh) * 2014-10-17 2017-08-25 山东科技大学 一种竖直轴外转子磁悬浮风力发电机
CN104389742A (zh) * 2014-10-17 2015-03-04 山东科技大学 一种竖直轴内转子磁悬浮风力发电机
CN104389741A (zh) * 2014-10-17 2015-03-04 山东科技大学 一种竖直轴外转子磁悬浮风力发电机
CN104747380A (zh) * 2015-03-17 2015-07-01 新疆尚能太阳能科技有限公司 一种垂直轴风力发电机
CN107387558A (zh) * 2017-07-27 2017-11-24 江苏大学 一种车载飞轮电池用交直流三自由度轴向单片混合磁轴承
CN108006069A (zh) * 2017-12-28 2018-05-08 苏州麦格奈迪磁悬浮技术有限公司 一种磁悬浮轴承转子以及磁悬浮转子系统
CN112968559A (zh) * 2021-02-20 2021-06-15 上海隐冠半导体技术有限公司 一种磁浮旋转装置
CN117748818A (zh) * 2024-02-21 2024-03-22 中国人民解放军海军工程大学 一种两悬浮支点三保护支点多级叶轮式磁浮泵组拓扑结构
CN117748818B (zh) * 2024-02-21 2024-05-14 中国人民解放军海军工程大学 一种两悬浮支点三保护支点多级叶轮式磁浮泵组拓扑结构

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