CN201188594Y - 自调悬浮风力发电系统 - Google Patents

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Abstract

一种自调悬浮风力发电系统，在立柱的顶端固定托板，在托板上固定发电机，发电机的转子轴用磁悬浮轴承支撑；在发电机定子上部外圆套接圆盘，在其上端面垂直固定若干电磁铁，电磁铁与控制器连接；在转子轴上端部沿轴向依次固接沿轴向充磁的永磁盘、感应盘；在托板侧面固定拱形圈，在拱形圈正顶下面垂直固定倒T型轴；联接件通过推力轴承和径向轴承联系于倒T型轴的下端；风轮由沿径充磁的永磁圈、导流环，叶片、套圈构成，风轮安装在一根水平轴上，此轴用与联接件联接的磁力轴承支承，轴的轴线与发电机转子轴垂直；风轮与永磁盘用非接触磁力传动驱转发电机发电；在联接件和磁力轴承的左端面联接舵板；设置风轮或永磁盘测速传感器，传感器与控制器连接；本实用新型效率极高。

Description

自调悬浮风力发电系统
技术领域
本实用新型涉风力发电技术，特别是一种自调悬浮风力发电系统。
背景技术
风能是一种取之不尽的洁净能源，人们热爱它，设计出无数种风力发电装置，该装置主要由风轮和发电机构成。为了提高发电效率，已研制出各式各样的风轮和发电机及其组合，但还嫌不够。
发明内容
本实用新型设计一种自调悬浮风力发电系统，目的是最大限度地捕获风能，充分提高风力发电效率。
本实用新型按下述技术方案实现。
如图1至图7示，在固定于地基的立柱1的顶端固定托板2，在托板2上固定发电机3，发电机3的转子轴27用磁悬浮轴承(图中未画出)支承；在发电机3定子上部外圆套接圆盘4，在其上端面垂直固定若干电磁铁6，所有电磁铁6均在同一圆上，电磁铁6的线圈5用导线28连接于控制器29的电源输出端子；在转子轴27上端部沿轴向依次固接沿轴向充磁的永磁盘24、感应盘25，永磁盘24、感应盘25组成传动盘23，感应盘25的下端面平行离开电磁铁6上端面一间隙；在托板2侧面固定拱形圈10，在拱形圈10正顶下面垂直固定倒T型轴18，倒T型轴18与转子轴27同轴线；联接件16通过推力轴承17和径向轴承15联系于倒T型轴18的下端，推力轴承17和径向轴承15是机械式或磁悬浮式或机械与磁悬浮组合式的；磁力轴承20的外圈19的外圆与联接件16的下面联结，磁力轴承20的定套与外圈19的内圆联结，动套与轴21配合联接，轴21的轴线与转子轴27或倒T型轴18的轴线垂直；在叶片11的顶端固套套圈8，在套图8的外圆固套永磁圈7，永磁圈7由若干沿径向极性交替充磁的瓦片形磁块拼成或由一永磁圈沿周向分区且沿径向极性交替充磁而成，在永磁圈7和套圈8的左右端面固结环锥形导流环12，叶片11、套圈8、永磁圈7及导流环12构成风轮9，风轮9安装在轴21的右端，使永磁圈7的母线离开永磁盘24的上端面一间隙平行相对，并使永磁圈7的母线右端靠近永磁盘24的外圆；在联接件16和磁力轴承20的左端面对称中心垂直联接舵板22，舵板22右端有一缺口躲开轴21的左端部和磁力轴承20的动套的左端面；挑杆14固定在拱形圈10上部，测速传感器13安装在挑杆14上，传感器13的头部对着永磁圈7外圆母线且离开一间隙，传感器13用导线26接到控制器29。
如图8图9示，所述风轮9的永磁圈7和套圈8还可以用径向充磁的永磁圈35取代，同时传动盘23的永磁盘24用永磁盘33取代，永磁盘33由若干沿轴向极性交替充磁的扇形磁块拼成或由一永磁盘沿周向分区且沿轴向极性交替充磁而成，在永磁盘33的底面沿轴向依次固定导磁圆盘32、感应盘31；挑杆34固定在拱形圈10下部，测速传感器13安装在挑杆34上，传感器13的头部对着永磁盘33上端面的边部且离开一间隙，传感器13用导线30接到控制器29。
本实用新型工作原理：
在风力的作用下，舵板22带动联接件16、轴承20及其外圈19、轴21、风轮9绕倒T型轴18转到风轮迎着风向。风力驱转风轮9，由于风轮9的永磁圈7对传动轮23的永磁盘24磁的拉推力作用，或者由于风轮9的永磁圈35对传动轮23的永磁盘33磁的拉推力作用，使风轮9对传动轮23产生转矩，从而驱转发电机3发电。测速传感器13检测风轮9或传动轮23的转速信号并通过导线26或导线30送到控制器29，当风轮9或传动轮23的转速达到某值时，控制器29通过导线28给电磁铁6通适当的电流，使电磁铁6获得磁力，由于电磁感应，使转动着的传动轮23的感应盘25或感应盘31受到阻尼作用而减速，即使发电机3减速；当发电机3的转速降到一定值时，再使电磁铁6断电；总之，控制器29根据测速传感器13检测到的信号、通过电磁铁6控制发电机3的转速，也即间接地控制了风轮9的转速。
控制风轮9的转速，是为了控制风轮9的叶片11的叶尖(叶片11与套圈8或永磁圈35相接处)线速度。当风轮9的几何形状及尺寸确定，忽略空气密度变化的因素。研究和实验证明，风轮9的输出功率取决于叶片的叶尖线速度与风速之比值，取最佳值时，风轮9的输出功率高，这样对一确定的且被风轮9驱动的发电机3，其发电效率就高。应该指出，电磁铁6安装在靠近感应盘25或感应盘31外圆的端面，只需很小的电磁力就能对旋转的感应盘25或感应盘31产生较大的阻尼转矩，因而间接地控制了风轮9的转速消耗的电能远比整系统由于采取有益的控制所增加的发电电能小得多。
本实用新型有益的效果是：
1、通过间接地控制风轮9的转速，获取叶片的叶尖线速度与风速之比的最佳值，充分提高发电机的运行效率；
2、现有的自对准风向发电装置，使风轮自动对准风向，发电机能全方位发电，工作率高，但是其风轮直接安装在发电机的转轴上，风轮连同发电机对准风向时，转动惯量大，欠灵活，对准较慢而影响工作率，轴承受力大；而且发电机发出的电能通过集流环和电刷输出增加了损耗、发电机的寿命不高；本实用新型具有现有的自对准风向发电装置的优点，而且克服现有的自对准风向发电装置的缺陷，只使风轮9自动对准风向，通过磁传动机构(风轮9和传动轮23)驱动定子被完全固定的发电机3发电，电能直接接出，能全方位发电，工作率最高；
3、由于采用磁力传动，发电机3的转子采用磁悬浮轴承支承，除空气摩擦，再无摩擦阻力，实现微风发电；
4、由于以上优点，本实用新型最大限度地捕获风能，发电效率极高；
5、寿命长、维护工作量小。
附图说明
图1为本实用新型的一种结构示意图；
图2为图1中套圈8和永磁圈7的侧视图；
图3为图1中托板2和拱形圈10联接在一起的侧视；
图4为图1中联接件16的剖视图；
图5为图4的仰视图；
图6为图1中联接件16与轴承20的联接示意图；
图7为图6的侧视图；
图8为本实用新型的另一种结构示意图；
图9为图8中永磁盘33的俯视图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图进一步对本实用新型详细说明。
实施例一：如图1至图7示，在固定于地基的立柱1的顶端固定托板2，在托板2上固定发电机3，发电机3的转子轴27用磁悬浮轴承(图中未画出)支承；在发电机3定子上部外圆套接圆盘4，在其上端面垂直固定若干电磁铁6，所有电磁铁6均在同一圆上，电磁铁6的线圈5用导线28连接于控制器29的电源输出端子；在转子轴27上端部沿轴向依次固接沿轴向充磁的永磁盘24、感应盘25，永磁盘24、感应盘25组成传动盘23，感应盘25的下端面平行离开电磁铁6上端面一间隙；在托板2侧面固定拱形圈10，在拱形圈10正顶下面垂直固定倒T型轴18，倒T型轴18与转子轴27同轴线；联接件16通过推力轴承17和径向轴承15联系于倒T型轴18的下端，推力轴承17和径向轴承15是机械式或磁悬浮式或机械与磁悬浮组合式的；磁力轴承20的外圈19的外圆与联接件16的下面联结，磁力轴承20的定套与外圈19的内圆联结，动套与轴21配合联接，轴21的轴线与转子轴27或倒T型轴18的轴线垂直；在叶片11的顶端固套套圈8，在套圈8的外圆固套永磁圈7，永磁圈7由若干沿径向极性交替充磁的瓦片形磁块拼成或由一永磁圈沿周向分区且沿径向极性交替充磁而成，在永磁圈7和套圈8的左右端面固结环锥形导流环12，叶片11、套圈8、永磁圈7及导流环12构成风轮9，风轮9安装在轴21的右端，使永磁圈7的母线离开永磁盘24的上端面一间隙平行相对，并使永磁圈7的母线右端靠近永磁盘24的外圆；在联接件16和磁力轴承20的左端面对称中心垂直联接舵板22，舵板22右端有一缺口躲开轴21的左端部和磁力轴承20的动套的左端面；挑杆14固定在拱形圈10上部，测速传感器13安装在挑杆14上，传感器13的头部对着永磁圈7外圆母线且离开一间隙，传感器13用导线26接到控制器29。
实施例二：如图8图9示，对实施例一作如下改变，风轮9的永磁圈7和套圈8还可以用径向充磁的永磁圈35取代，同时传动盘23的永磁盘24用永磁盘33取代，永磁盘33由若干沿轴向极性交替充磁的扇形磁块拼成或由一永磁盘沿周向分区且沿轴向极性交替充磁而成，在永磁盘33的底面沿轴向依次固定导磁圆盘32、感应盘31；挑杆34固定在拱形圈10下部，测速传感器13安装在挑杆34上，传感器13的头部对着永磁盘33上端面的边部且离开一间隙，传感器13用导线30接到控制器29。

Claims (2)

1.一种自调悬浮风力发电系统，其特征是：在固定于地基的立柱(1)的顶端固定托板(2)，在托板(2)上固定发电机(3)，发电机(3)的转子轴(27)用磁悬浮轴承支承；在发电机(3)定子上部外圆套接圆盘(4)，在其上端面垂直固定若干电磁铁(6)，所有电磁铁(6)均在同一圆上，电磁铁(6)的线圈(5)用导线(28)连接于控制器(29)的电源输出端子；在转子轴(27)上端部沿轴向依次固接沿轴向充磁的永磁盘(24)、感应盘(25)，永磁盘(24)、感应盘(25)组成传动盘(23)，感应盘(25)的下端面平行离开电磁铁(6)上端面一间隙；在托板(2)侧面固定拱形圈(10)，在拱形圈(10)正顶下面垂直固定倒T型轴(18)，倒T型轴(18)与转子轴(27)同轴线；联接件(16)通过推力轴承(17)和径向轴承(15)联系于倒T型轴(18)的下端，推力轴承(17)和径向轴承(15)是机械式或磁悬浮式或机械与磁悬浮组合式的；磁力轴承(20)的外圈(19)的外圆与联接件(16)的下面联结，磁力轴承(20)的定套与外圈(19)的内圆联结，动套与轴(21)配合联接，轴(21)的轴线与转子轴(27)或倒T型轴(18)的轴线垂直；在叶片(11)的顶端固套套圈(8)，在套圈(8)的外圆固套永磁圈(7)，永磁圈(7)由若干沿径向极性交替充磁的瓦片形磁块拼成或由一永磁圈沿周向分区且沿径向极性交替充磁而成，在永磁圈(7)和套圈(8)的左右端面固结环锥形导流环(12)，叶片(11)、套圈(8)、永磁圈(7)及导流环(12)构成风轮(9)，风轮(9)安装在轴(21)的右端，使永磁圈(7)的母线离开永磁盘(24)的上端面一间隙平行相对，并使永磁圈(7)的母线右端靠近永磁盘(24)的外圆；在联接件(16)和磁力轴承(20)的左端面对称中心垂直联接舵板(22)，舵板(22)右端有一缺口躲开轴(21)的左端部和磁力轴承(20)的动套的左端面；挑杆(14)固定在拱形圈(10)上部，测速传感器(13)安装在挑杆(14)上，传感器(13)的头部对着永磁圈(7)外圆母线且离开一间隙，传感器(13)用导线(26)接到控制器(29)。
2.根据权利要求1所述自调悬浮风力发电系统，其特征是：风轮(9)的永磁圈(7)和套圈(8)用径向充磁的永磁圈(35)取代，同时传动盘(23)的永磁盘(24)用永磁盘(33)取代，永磁盘(33)由若干沿轴向极性交替充磁的扇形磁块拼成或由一永磁盘沿周向分区且沿轴向极性交替充磁而成，在永磁盘(33)的底面沿轴向依次固定导磁圆盘(32)、感应盘(31)；挑杆(34)固定在拱形圈(10)下部，测速传感器(13)安装在挑杆(34)上，传感器(13)的头部对着永磁盘(33)上端面的边部且离开一间隙，传感器(13)用导线(30)接到控制器(29)。
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