CN101956669A - 磁悬浮风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种磁悬浮风力发电机，其包括由轻质材料制成的叶轮、电机以及连接叶轮、电机的转轴，转轴上设置有轴承，在轴承的一侧或两侧设置有磁悬浮装置，磁悬浮装置包括：转子装置，圆盘形且具有磁性或可导磁性，通过螺母或焊接方式固定设置在转轴上；定子装置，圆弧形或方块形且具有磁性或可导磁性，固定设置在转子装置的上侧和/或下侧，且与转子装置在垂直方向上留有间隙。磁悬浮装置使转轴有向上的牵引力，克服了转轴和叶轮的重力，使转轴处于悬浮状态，当风吹叶轮转动时，减小了转轴与各部件的摩擦阻力，不但使风力发电机的起动风速降低，还可以有效地提高发电机的输出功率。

Description

磁悬浮风力发电机
技术领域
本发明涉及风力发电机，特别涉及一种磁悬浮风力发电机。
背景技术
风能清洁环保、可再生，且分布地域广无处不在，人们利用风能的历史悠久，目前多用于发电，但自然的风力大小和方向随时在变化，现有的发电机其启动所需要的风速较大，最低为2m/s，但对于我国大多地方来说，很多时候达不到这样的风速，以致低速的风能不能利用白白浪费掉，人们都在研究如何能使低速的风来起动风力发电机，以便于适合于低风速的地方使用。
现有的风力发电机中，叶轮一般置于发电机轴的一侧，使发电机受到叶轮向下的重力作用而对轴承产生非轴向的作用力，使得轴承受力不均衡，再加上转轴自身有重量，因此产生较大的摩擦力，而导致需要较大的风力才能起动发电机，风力发电机工作中克服了其内部的阻力而使输出的功率降低。如果能使发电机的轴处于悬浮状态，将克服叶轮与轴的重力作用，从而减少了轴与轴承之间的摩擦阻力。将实现较低风速来启动风力发电机。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种磁悬浮风力发电机，旨在实现风力发电机起动的风速降低，提高了风力发电机的输出功率。
本发明提出一种磁悬浮风力发电机，其包括由轻质材料制成的叶轮、电机以及连接所述叶轮、电机的转轴，所述转轴上设置有轴承，在所述轴承的一侧或两侧设置有磁悬浮装置，所述磁悬浮装置包括：
转子装置，圆盘形且具有磁性或可导磁性，通过螺母或焊接方式固定设置在所述转轴上；
定子装置，圆弧形或方块形且具有磁性或可导磁性，固定设置在所述转子装置的上侧和/或下侧，且与所述转子装置在垂直方向上留有间隙。
优选地，设置在所述转子装置上侧的定子装置向靠近所述叶轮的一侧偏移，和/或设置在所述转子装置下侧的定子装置向远离所述叶轮的一侧偏移。
优选地，所述圆弧形定子装置的圆弧长度为所述圆盘形转子装置圆周长度的1/4或1/3或1/2。
优选地，所述转子装置和/或定子装置为永久磁铁或电磁装置。
优选地，所述叶轮的转叶设置二片或三片，所述叶轮由铝或塑料制成。
优选地，所述转轴由铝或塑料制成。
优选地，还包括：导磁支架，连接固定所述定子装置。
本发明在转轴上轴承的一侧或两侧设置有磁悬浮装置，使转轴有向上和向叶轮一侧的牵引力，克服了转轴和叶轮的重力，使转轴处于悬浮状态，当风吹叶轮转动时，减小了转轴与各部件的摩擦阻力，不但使风力发电机的起动风速降低，还可以有效地提高发电机的输出功率，本发明还具有结构简单、实用性强和成本低等特点。
附图说明
图1为本发明磁悬浮风力发电机的一实例的结构示意图；
图2为图1的侧视图；
图3为本发明磁悬浮风力发电机的定子装置一实例的结构示意图；
图4为本发明磁悬浮风力发电机的定子装置又一实例的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1、图2，提出本发明一种磁悬浮风力发电机一实施例，包括由轻质材料制成的叶轮1、电机以及连接该叶轮1、电机的转轴2，该转轴2上设置有至少一个轴承，在该轴承的一侧或两侧设置有磁悬浮装置，该磁悬浮装置用于克服转轴2和叶轮1的重力，使转轴2处于悬浮状态，该磁悬浮装置包括转子装置3和定子装置6，其中：
转子装置3，设置为圆盘形并且具有磁性或可导磁性，通过螺母5、垫片4与转轴2上的螺纹将转子装置3固定在转轴2上，或通过焊接或铆接等方式将转子装置3固定在转轴2上，转子装置3随转轴2一起转动。
定子装置6，设置为圆弧形或方块形并且具有磁性或可导磁性，在垂直方向上，固定设置在上述转子装置3的上侧和/或下侧，并且与上述转子装置3在垂直方向上留有间隙，当转子装置3转动时不会触到转子装置3。
如果单独在转子装置3的上侧设置定子装置6时，转子装置3与定子装置6的磁性(磁极)相吸，其吸力相当于转轴2加叶轮1的重力，刚好使转轴2处于悬浮状态。如果单独在转子装置3的下侧设置定子装置6时，转子装置3与定子装置6的磁性排斥，其斥力相当于转轴2加叶轮1的重力，刚好使转轴2处于悬浮状态。如果在转子装置3的上侧和下侧均设置有定子装置6时，如本实施例，转子装置3与上侧的定子装置6之间的磁性相吸，转子装置3与下侧的定子装置6之间的磁性排斥，其吸力和斥力的合力相当于转轴2加叶轮1的重力，刚好使转轴2处于悬浮状态。从而减少了轴与轴承之间的摩擦阻力，实现较低风速就可以启动风力发电机。
进一步，设置在上述转子装置3上侧的定子装置6向靠近上述叶轮1的一侧偏移一定距离，和/或设置在所述转子装置3下侧的定子装置6向远离所述叶轮1的一侧偏移一定距离，从而产生一个斜向上的牵引力和/或推力，使转轴2有向上和向叶轮1方向都有作用力，当风吹叶轮1转动时，会有向后的作用力，磁悬浮装置的向前作用力刚好抵消了，减小了转轴2的摩擦阻力。
上述圆弧形定子装置6的圆弧长度为上述圆盘形转子装置3圆周长度的1/4或1/3或1/2，使下端的定子装置6与转子装置3在圆周上的各个方向的斥力的合力方向垂直向上，使上端的定子装置6与转子装置3在圆周上的各个方向的吸力的合力方向垂直向上。因为在转子装置3的左右两侧的吸力或斥力的合力形成向上的作用力较小，所以可以考虑转子装置3的左右两侧不设置定子装置6覆盖的范围，从而可以减少生产成本，本实施例可以采用如图3、图4所示的定子装置6，定子装置6的圆弧长度为圆的1/4。
上述转子装置3和/或定子装置6为永久磁铁或电磁装置。当转子装置3采用铁芯等磁性材料时，转子装置3本身不带磁性，当定子装置6带有磁性时，转子装置3通过磁场感应被充磁。用导磁支架7将定子装置6固定，该导磁支架7可以是电机的外壳。
上述叶轮1的转叶设置二片或三片或更多，如：五片以上转叶，转叶多可以增大与风的接触面，实现较小的风速(如1m/s)也能启动发电机。上述叶轮1、转轴2由铝或塑料等其它轻质材料制成，可以进一步减小发电机启动的风速。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种磁悬浮风力发电机，其特征在于，包括由轻质材料制成的叶轮、电机以及连接所述叶轮、电机的转轴，所述转轴上设置有轴承，在所述轴承的一侧或两侧设置有磁悬浮装置，所述磁悬浮装置包括：
转子装置，圆盘形且具有磁性或可导磁性，通过螺母或焊接方式固定设置在所述转轴上；
定子装置，圆弧形或方块形且具有磁性或可导磁性，固定设置在所述转子装置的上侧和/或下侧，且与所述转子装置在垂直方向上留有间隙。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮风力发电机，其特征在于，设置在所述转子装置上侧的定子装置向靠近所述叶轮的一侧偏移，和/或设置在所述转子装置下侧的定子装置向远离所述叶轮的一侧偏移。
3.根据权利要求2所述的磁悬浮风力发电机，其特征在于，所述圆弧形定子装置的圆弧长度为所述圆盘形转子装置圆周长度的1/4或1/3或1/2。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁悬浮风力发电机，其特征在于，所述转子装置和/或定子装置为永久磁铁或电磁装置。
5.根据权利要求4所述的磁悬浮风力发电机，其特征在于，所述叶轮的转叶设置二片或三片，所述叶轮由铝或塑料制成。
6.根据权利要求5所述的磁悬浮风力发电机，其特征在于，所述转轴由铝或塑料制成。
7.根据权利要求6所述的磁悬浮风力发电机，其特征在于，还包括：导磁支架，连接固定所述定子装置。
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