CN106286593A - 一种磁悬浮主轴结构及发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁悬浮主轴结构及发电机组，一种磁悬浮主轴结构，包括，定轴；套设于定轴外周的悬浮轴，其设有用于安装定轴的空腔，及位于空腔上端的容腔；固定于定轴顶端的第一永磁体；固定于悬浮轴且位于容腔顶端的第二永磁体；安装于容腔的上轴承。本发明的定轴插装于悬浮轴的空腔内，定轴的顶端、悬浮轴容腔的顶部分别相对设置有第一永磁体、第二永磁体，通过第一、第二永磁体相互之间所产生的排斥力来平衡悬浮轴所受向下的轴向重力，而第一、第二永磁体的距离越小，两者之间的排斥力越大，因此，悬浮轴与定轴之间不接触无摩擦阻力，而径向由轴承承受很小的阻力，其启动风速非常小，可以达到0.8米/秒。

Description

一种磁悬浮主轴结构及发电机组

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮结构及发电机组。

背景技术

水平轴风电机组的发电效率目前在风电行业中仍属于较高的，但存在严重的缺陷，小风启不动，而大风要剎车保护机组，水平轴机组一般要每秒3到4米才能启动，10米/秒左右就刹车，无法利用高风速和低风速的风能资源。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明的目的是提供一种磁悬浮主轴结构及发电机组，以实现发电机在髙、低风速下都能发电。

本发明的技术方案是：

一种磁悬浮主轴结构，其特征在于，包括：

定轴；

套设于定轴外周的悬浮轴，其设有用于安装定轴的空腔，及位于空腔上端的容腔；

固定于定轴顶端的第一永磁体；

固定于悬浮轴且位于容腔顶端的第二永磁体；

安装于容腔的上轴承；

其中，所述悬浮轴与定轴在定轴的轴向方向滑动联接，其两者在定轴的径向方向转动联接；所述第二永磁体与第一永磁体的同性磁极相对设置，其二者所产生的排斥力用于平衡悬浮轴所受到向下的轴向重力；所述上轴承的内圈与定轴固定连接，其外圈与悬浮轴活动连接；所述悬浮轴还设有位于上轴承下端且用于限制上轴承滑出容腔的限位凸起；

或者，所述上轴承的外圈与悬浮轴的容腔内壁固定连接，其内圈与定轴活动连接；所述定轴设有用于限制上轴承滑出容腔的限位结构。

其进一步技术方案为：所述悬浮轴包括设有容腔和空腔的轴套，与轴套固定连接的上轴；所述第二永磁体固定于上轴的下端。

其进一步技术方案为：所述磁悬浮主轴结构还包括一避雷针；所述避雷针的下端固定于悬浮轴的上端。

其进一步技术方案为：所述磁悬浮主轴结构还包括包裹于避雷针外周的装饰球；所述避雷针的顶端穿过装饰球的上部。

其进一步技术方案为：所述磁悬浮主轴结构还包括固定于悬浮轴外周的风叶组件；所述风叶组件包括顶板，中托板，下托板，若干风叶片；所述风叶片分别设于顶板与中托板之间以及中托板与下托板之间。

其进一步技术方案为：所述定轴的顶部设有用于安装上轴承的安装部；所述磁悬浮主轴结构还包括用于固定第一永磁体的磁块套，以及锁紧件；所述磁块套固定于安装部；所述锁紧件锁紧上轴承于安装部。

一种磁悬浮发电机组，包括上述的磁悬浮主轴结构，以及发电机；所述发电机设于悬浮轴的下端；所述发电机包括与悬浮轴固定连接的壳体，以及与定轴固定连接的线圈盘；所述壳体包括上盖和下盖；所述上盖、下盖分别设有上磁极、下磁极；所述上磁极、下磁极分别设于线圈盘的上、下两侧。

其进一步技术方案为：所述磁悬浮发电机组还包括下轴承；所述下轴承的外圈与壳体固定连接，其内圈与定轴活动连接。

其进一步技术方案为：所述磁悬浮发电机组还包括上固定件，固定于发电机下端且套设于定轴外周的下连接件，以及若干飞轮片；所述上固定件固定于悬浮轴的上端；所述飞轮片的两端分别连接于上固定件、下连接件，其均布于风叶组件的外周。

其进一步技术方案为：所述磁悬浮发电机组还包括支撑座；所述支撑座套设于定轴的外周；所述下连接件套设于支撑座的上面。

本发明与现有技术相比的技术效果是：一种磁悬浮主轴结构，定轴插装于悬浮轴的空腔内，定轴的顶端、悬浮轴容腔的顶部分别相对设置有第一永磁体、第二永磁体，通过第一永磁体与第二永磁体相互之间所产生的排斥力来平衡悬浮轴在轴向方向所受向下的重力，由于第一永磁体与第二永磁体的距离越小，两者之间的排斥力越大，因此，悬浮轴与定轴之间在轴向不接触无摩擦阻力，只在径向由轴承承受极轻微的摩擦力。所以启动风速非常小，可以达到0.8米/秒，从而实现在低风速下就能发电。定轴的上端固定有上轴承，上面设有用于限制上轴承滑出容腔的限位凸起，或者，上轴承的外圈与悬浮轴的容腔内壁固定连接，定轴设有用于限制上轴承滑出容腔的限位结构，当悬浮轴受到向上的浮力时，由于限位凸起的限位作用，使得悬浮轴不会在浮力的作用下滑脱定轴而损坏，提高了其安全性能。

进一步，悬浮轴由轴套、上轴组成，其中轴套设有容腔和空腔，从而保证定轴能安装到悬浮轴内。

进一步，悬浮轴的上端固定有避雷针，从而保护磁悬浮主轴结构不会被雷电损坏。

一种磁悬浮发电机组，采用上述的磁悬浮主轴结构，发电机的线圈盘固定在定轴上，悬浮轴在风的作用下旋转，带动发电机的壳体旋转，从而使得发电机发电，由于磁悬浮主轴结构具有启动风速低、安全性能好的优点，因此，本发明的发电机组启动风速低，安全性能良好。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明一种磁悬浮主轴结构的局部剖视图。

图2为一种磁悬浮发电机组的剖视图。

图3为图2中A部的放大视图。

图4为图2中B部的放大视图。

图5为风叶组件的立体视图。

附图标记

10 磁悬浮主轴结构 20 磁悬浮发电机组

1 定轴 11 第一永磁体

12 磁块套 13 锁紧件

14 安装部 2 悬浮轴

21 第二永磁体 22 空腔

23 容腔 24 限位凸起

25 轴套 26 上轴

3 上轴承 4 避雷针

5 装饰球 6 风叶组件

61 顶板 62 中托板

63 下托板 64 风叶片

7 发电机 71 壳体

711 上盖 711A 上磁极

712 下盖 712A 下磁极

72 线圈盘 8 下轴承

81 上固定件 82 下连接件

83 飞轮片 9 支撑座

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合示意图对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1所示，一种磁悬浮主轴结构10，包括：定轴1，套设于定轴1外周的悬浮轴2，第一永磁体11，第二永磁体21，上轴承3，避雷针4，包裹于避雷针4外周的装饰球5，固定于悬浮轴2外周的风叶组件6(结合图2)。避雷针4的顶端穿过装饰球5的上部，通过避雷针4保护磁悬浮主轴结构10不会被雷电损坏。

悬浮轴2设有用于安装定轴1的空腔22，及位于空腔22上端的容腔23。第一永磁体11固定于定轴1的顶端，第二永磁体21固定于悬浮轴2且位于容腔23的顶端，上轴承3安装于容腔23内，且其内圈固定于定轴1的上端。

磁悬浮主轴结构10还包括用于固定第一永磁体11的磁块套12，以及锁紧件13。定轴1的顶部设有用于安装上轴承3的安装部14，磁块套12固定于安装部14，锁紧件13锁紧上轴承3于安装部14。

悬浮轴2与定轴1在定轴1的轴向方向滑动联接，其两者在定轴1的径向方向转动联接。上轴承3的内圈与定轴1固定连接，其外圈与悬浮轴2活动连接。悬浮轴2还设有位于上轴承3下端的限位凸起24，限位凸起24可以限制上轴承3从容腔23中滑出。当风叶组件6受到风的作用时，悬浮轴2转动，但由于风对风叶组件6的作用力不稳定，并且悬浮轴2也存在向下的载荷和重力，因此，悬浮轴2在风的作用下可能向上移动，也可能向下移动。

第二永磁体21与第一永磁体11的同性磁极相对设置，由于同性磁极相互排斥，因此，二者所产生的排斥力可以用于平衡悬浮轴2所受的轴向力，如风向力以及重力，而悬浮轴2与定轴1之间不接触无摩擦阻力,而径向负荷由轴承承受极小的阻力，所以启动风速非常小，可以达到0.8米/秒，从而实现在低风速下发电。当悬浮轴2在风的作用下向上移动时，限位凸台能限制上轴承3从容器滑出，因此，悬浮轴2不会在浮力的作用下滑脱定轴1而损坏，提高了其安全性能。

悬浮轴2包括设有容腔23和空腔22的轴套25，与轴套25固定连接的上轴26，第二永磁体21固定于上轴26的下端，定轴1至少伸入悬浮轴2中部以上的位置，由于风对风叶组件6在水平方向的作用力比较大，因此，定轴1伸入悬浮轴2的长度越长，整体的刚性也越好，悬浮轴2不会容易折断。

如图2、图3、图4所示，一种磁悬浮发电机组20，包括上述的磁悬浮主轴结构10，以及发电机7。发电机7设于悬浮轴2的下端，其包括与悬浮轴2固定连接的壳体71，以及与定轴1固定连接的线圈盘72。

壳体71包括上盖711和下盖712，上盖711、下盖712分别设有上磁极711A、下磁极712A，上磁极711A、下磁极712A分别设于线圈盘72的上、下两侧。

磁悬浮发电机组20还包括下轴承8，上固定件81，固定于发电机7下端且套设于定轴1外周的下连接件82，以及若干飞轮片83。

下轴承8的外圈与壳体71固定连接，其内圈与定轴1活动连接，当悬浮轴2在浮力的作用下向上移动，下轴承8可以与悬浮轴2一起移动。

飞轮片83的两端分别连接于上固定件81、下连接件82，其均布于风叶组件6的外周。

磁悬浮发电机组20还包括支撑座9，支撑座9套设于定轴1的外周，下连接件82套设于支撑座9的上面。因此，悬浮轴2所受到的轴向力包括悬浮轴2自身重力、风叶组件6，飞轮片83、发电机7的重量，以及风向载荷，而由于悬浮轴2与定轴1之间分别设有第二永磁体21与第一永磁体11，因此，磁悬浮发电机组20发电转动时，需要克服的径向阻力非常小。

如图5所示，风叶组件6包括顶板61，中托板62，下托板63，若干风叶片64，风叶片64分别设于顶板61与中托板62之间以及中托板62与下托板63之间，其截面形状为向内凹的弧形面。

在其他实施例中，上轴承的外圈与悬浮轴的容腔内壁固定连接，其外圈与定轴活动连接，定轴设有用于限制上轴承滑出容腔的限位结构。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种磁悬浮主轴结构，其特征在于，包括：

定轴；

套设于定轴外周的悬浮轴，其设有用于安装定轴的空腔，及位于空腔上端的容腔；

固定于定轴顶端的第一永磁体；

固定于悬浮轴且位于容腔顶端的第二永磁体；

安装于容腔内的上轴承；

其中，所述悬浮轴与定轴在定轴的轴向方向滑动联接，其两者在定轴的径向方向转动联接；所述第二永磁体与第一永磁体的同性磁极相对设置，其二者所产生的排斥力用于平衡悬浮轴所受到向下的轴向力；所述上轴承的内圈与定轴固定连接，其外圈与悬浮轴活动连接；所述悬浮轴还设有位于上轴承下端且用于限制上轴承滑出容腔的限位凸起；

或者，所述上轴承的外圈与悬浮轴的容腔内壁固定连接，其内圈与定轴活动连接；所述定轴设有用于限制上轴承滑出容腔的限位结构。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮主轴结构，其特征在于，所述悬浮轴包括设有容腔和空腔的轴套，与轴套固定连接的上轴；所述第二永磁体固定于上轴的下端。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮主轴结构，其特征在于，所述磁悬浮主轴结构还包括一避雷针；所述避雷针的下端固定于悬浮轴的上端。

4.根据权利要求3所述的磁悬浮主轴结构，其特征在于，所述磁悬浮主轴结构还包括包裹于避雷针外周的装饰球；所述避雷针的顶端穿过装饰球的上部。

5.根据权利要求1所述的磁悬浮主轴结构，其特征在于，所述磁悬浮主轴结构还包括固定于悬浮轴外周的风叶组件；所述风叶组件包括顶板，中托板，下托板，若干风叶片；所述风叶片分别设于顶板与中托板之间以及中托板与下托板之间。

6.根据权利要求1所述的磁悬浮主轴结构，其特征在于，所述定轴的顶部设有用于安装上轴承的安装部；所述磁悬浮主轴结构还包括用于固定第一永磁体的磁块套，以及锁紧件；所述磁块套固定于安装部；所述锁紧件锁紧上轴承于安装部。

7.一种磁悬浮发电机组，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的磁悬浮主轴结构，以及发电机；所述发电机设于悬浮轴的下端；所述发电机的包括与悬浮轴固定连接的壳体，以及与定轴固定连接的线圈盘；所述壳体包括上盖和下盖；所述上盖、下盖分别设有上磁极、下磁极；所述上磁极、下磁极分别设于线圈盘的上、下两侧。

8.根据权利要求7所述的磁悬浮主轴结构，其特征在于，所述磁悬浮发电机组还包括下轴承；所述下轴承的外圈与壳体固定连接，其内圈与定轴活动连接。

9.根据权利要求7所述的磁悬浮主轴结构，其特征在于，所述磁悬浮发电机组还包括上固定件，固定于发电机下端且套设于定轴外周的下连接件，以及若干飞轮片；所述上固定件固定于悬浮轴的上端；所述飞轮片的两端分别连接于上固定件、下连接件，其均布于风叶组件的外周。

10.根据权利要求9所述的磁悬浮主轴结构，其特征在于，所述磁悬浮发电机组还包括支撑座；所述支撑座套设于定轴的外周；所述下连接件套设于支撑座的上面。