CN201222689Y - 风力磁浮发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种风力磁浮发电机，它包括基座、磁浮发电机、磁浮风力涡轮机和磁啮轮增速传动机构。磁浮发电机设置在基座上，磁浮风力涡轮机设置在基座上并包在磁浮发电机的外围或设置在磁浮发电机的上方，磁啮轮增速传动机构设置在磁浮风力涡轮机与磁浮发电机之间并分别与二者非接触传动相连。本实用新型磁浮风力发电机是在高真空磁浮状态下旋转，发电机转子在无重力、无摩擦力、无阻力下运行，所需能耗小；发电机又采用多组转子和定子组件相互穿插成集成发电式发电机，发电效率高；加上采用风力驱动，使用洁净无价能源，能建成大装机容量和发电效率高的发电装置。

Description

风力磁浮发电机

技术领域

本实用新型涉及一种发电机，特别涉及一种风力磁浮发电机。

背景技术

我国能源消耗目前已达26亿吨标准煤，能源结构以煤为主，燃煤占67％约17亿吨。我国2007年发电总量达7.13亿千瓦，其中火电站装机容量占77.7％。一般燃煤电站以直接燃烧为主，热效率仅为48％。世界大量使用燃煤，严重污染空气，影响人体健康，燃煤产生的二氧化碳大量排放到空气中，促使地球变暖，影响生态平衡。

发展清洁能源是当今世界的趋势。然而至今还没有一种清洁能源能满足人类的需求，如目前使用的太阳能，地热能仅能满足人类一部份能源需求。生物能在人类尚未温饱情况下发展有限，是否属清洁能源观点尚不一致。我国水力发电所占比例较高，但仍受资源影响，也不利生态平衡。核能是一种很有前景的能源，但其发电成本太高，仍存在环境问题。

为此，本发明人的在先专利申请提出了一种磁浮发电机(申请号为200810034133.5)，这种磁浮发电机包括基体、定子组件、转子组件和一组转子磁浮旋转机构或还包括一组定子磁浮旋转机构。

其中的基体为封闭式结构，包括一个前端板和一个后端板，内有一个圆柱体形内腔。

定子组件包括至少一个圆筒形定子，其同轴设置在基体的圆柱体形内腔中并固定在一块定子连接板上。

转子组件悬浮在内腔中，包括至少一个圆筒形转子，多个圆筒形转子同轴设置在基体的圆柱体形内腔中并固定在一块转子连接板上，各圆筒形转子与各圆筒形定子同轴间隔相邻。

一组转子磁浮旋转机构包括转子驱动机构、转子磁啮轮传动机构、转子轴向磁浮定位机构和转子径向磁浮定位机构；转子驱动机构设置在基体前端板的外侧；转子磁啮轮传动机构与转子驱动机构配套设置在基体的圆柱体形内腔的前端并通过传动轴与驱动机构传动相连；转子轴向磁浮定位机构设置在转子的后端或/和前端对转子进行轴向定位；转子径向磁浮定位机构设置在转子的侧面或/和端部对转子进行径向定位。

一组定子磁浮旋转机构包括定子驱动机构、定子磁啮轮传动机构、定子轴向磁浮定位机构和定子径向磁浮定位机构；定子驱动机构设置在基体后端板的外侧；定子磁啮轮传动机构与定子驱动机构配套设置在基体的圆柱体形内腔的后端并通过传动轴与驱动机构传动相连；定子轴向磁浮定位机构设置在定子的后端或/和定子连接板的后端对定子进行轴向定位；定子径向磁浮定位机构设置在定子的侧面或/和端部对定子进行径向定位。

转子磁啮轮传动机构和定子磁啮轮传动机构结构相同，各包括两个成对对应设置的磁啮轮，其中一个磁啮轮安装在转子组件或定子组件上，另一个磁啮轮安装在传动轴上，两个成对对应设置的磁啮轮不接触传动相连。

转子轴向磁浮定位机构和定子轴向磁浮定位机构结构相同，各包括两组成对对应设置的磁浮组件，其中一组磁浮组件轴向排列安装在需轴向定位的转子的端部或定子的端部或定子连接板上或转子连接板上，两组成对对应设置的磁浮组件不接触相互插入并按磁平衡原则排列以防止转子或定子的轴向移位。

转子径向磁浮定位机构和定子径向磁浮定位机构结构相同，各包括两组成对对应设置的磁浮组件，其中一组磁浮组件径向排列安装在需径向定位的转子或定子的侧面或端部，两组成对对应设置的磁浮组件不接触相互插入并按磁平衡原则排列以防止转子或定子的径向移位。

磁啮轮传动机构中的磁啮轮包括至少一个啮轮盘，在啮轮盘上设有以同心环形式非接触排列的磁体阵列，同一环中的相邻磁体磁轴方向相反，相邻环上的相邻磁体磁轴方向相反；组成同一磁啮轮传动机构的两个磁啮轮的啮轮盘具有完全相同的磁体阵列，包含多个啮轮盘的两个磁啮轮不接触相互插入并且磁体阵列对齐。

转子轴向磁浮定位机构和定子轴向磁浮定位机构中的两组成对对应设置的磁浮组件结构基本相同，各包括至少一个磁浮筒体，每个磁浮筒体各包含多个等径磁环，各磁环之间用隔离环隔离，每个磁环由多个弧形磁体衔接而成，同一磁环中的各磁体按磁轴同向排列，相邻磁环的磁轴方向相反；多个磁浮筒体直径不同，按大小顺序同轴间隔排列，各磁浮筒体位于同一平面的磁环的磁轴方向相同；相互插入的两组磁浮组件中，每同一平面的磁环的磁轴方向相同，每相邻磁环的磁轴方向相反。

转子径向磁浮定位机构和定子径向磁浮定位机构中的两组成对对应设置的磁浮组件结构基本相同，各包括至少一个磁圈，每个磁圈包含多个同心磁环，每个磁环由多个弧形磁体衔接而成，同一磁环中的各磁体按磁轴同向排列，相邻磁环的磁轴方向相反；多个磁圈直径相同并间隔排列，各磁圈位于同一平面的磁环的磁轴方向相同；相互插入的两组磁浮组件中，每同一平面的磁环的磁轴方向相同，每相邻磁环的磁轴方向相反。

转子轴向磁浮定位机构、转子径向磁浮定位机构、定子轴向磁浮定位机构和定子径向磁浮定位机构中的磁体为永磁体、超导体、电磁体中的一种或两种的组合。

上述磁浮发电机还可以将基体设计成密封式结构，通过真空泵与基体的内腔抽真空相连，使转子或/和定子置于真空环境中。

其中的驱动机构可采用电力驱动机构、水力驱动机构、风力驱动机构、蒸汽驱动机构、燃油驱动机构或燃气驱动机构。

上述磁浮发电机由于将转子或/和定子设计成悬浮状态，并置于真空环境中，所以其转动阻力小，能量消耗小，发电效率高，尤其是可以采用由多个圆筒形转子组成的转子组件和由多个圆筒形定子组成的定子组件相互穿插组成集成式发电机，大大提高了发电能力和发电效率。

风能有其独特的优势，我国风力发电经20多年的发展，已安装20多万台，技术和生产设备已十分成熟，但装机容量偏小，仅占全国装机容量的0.83％。而且风力发电目前仍存在下述难题：

1、风力发电目前装机容量过小，最大使用的装机容量仅为2兆瓦，无法满足人类对清洁能源需求。

2、风力发机的投资和生产成本远高于目前广泛使用的煤电，竞争力较弱。

3、我国沿海每年的台风，将严重损害风力发电机安全问题，目前尚难从根本上解决。

目前使用的垂直风力发电机存在的主要的问题是：

1、风轮是单边受力，旋转轴不断产生应力变化，将产生疲劳破坏。

2、垂直风轮机风轮离地面较低风速小，提供的功率低。

如果能将风能有效地加以利用，制作出一种转换效率高的风力驱动机构，并作为磁浮发电机的驱动机构，将大大提高风能的利用率和磁浮发电机的发电效率，为发展清洁能源做出巨大的贡献。

实用新型内容

本实用新型的目的，就是为了提供一种发电效率高、装机容量大、发电成本低、使用范围广的风力磁浮发电机。

本实用新型的技术方案是：一种风力磁浮发电机，包括：

基座；

磁浮发电机，为垂直轴结构，设置在基座上，包括基体、定子组件、转子组件、转子轴向磁浮定位机构和转子径向磁浮定位机构；定子组件包括至少一个圆筒形定子，其同轴设置在基体的圆柱体形内腔中并固定在基体上；转子组件悬浮在基体的圆柱体形内腔中，包括至少一个圆筒形转子，多个圆筒形转子同轴设置在基体的圆柱体形内腔中并固定在一块转子连接板上，各圆筒形转子与各圆筒形定子同轴间隔相邻；转子轴向磁浮定位机构设置在转子的下端或/和上端对转子进行轴向定位；转子径向磁浮定位机构设置在转子的侧面或/和端部对转子进行径向定位；

磁浮风力涡轮机，设置在基座上并包在磁浮发电机的外围或设置在磁浮发电机的上方，包括风力涡轮机、涡轮机径向磁浮定位机构和涡轮机轴向磁浮定位机构，涡轮机径向磁浮定位机构和涡轮机轴向磁浮定位机构分别设置在风力涡轮机与基座之间；

磁啮轮增速传动机构，设置在磁浮风力涡轮机与磁浮发电机之间并分别与二者非接触传动相连，将磁浮风力涡轮机的动力传递给磁浮发电机的转子组件。

所述的风力涡轮机包括涡轮框架和安装在涡轮框架内的多个涡轮片，涡轮框架设置在基座上并包在磁浮发电机的外围或设置在磁浮发电机的上方，涡轮片包括弧形片框、片网、多个片轴和多个片叶，片框安装在涡轮框架内，片网安装在片框上并覆盖整个片框，多个片轴平行等距离间隔安装在片框上，多个片叶分别连接在多个片轴上。

所述的多个片轴以与片框的弧形面平行、垂直或倾斜的方式等距离间隔安装在片框内。

所述的片框内设有滑槽，所述的片轴可以在片框内平行移动。

所述的多个片轴以与片框的弧形面垂直的方式等距离间隔定位安装在片框内，片框内设有一套旋转机构可带动片轴旋转以对片叶进行卷舒。

所述的片叶为软质弹性金属片、塑料片、纺织物涂层片或复合材料片，能由片轴进行卷舒。

所述的涡轮机径向磁浮定位机构包括两组成对对应设置的磁浮组件，其中一组磁浮组件径向排列安装在需径向定位的涡轮机的侧面，另一组对应安装在基座上，两组成对对应的磁浮组件非接触相互插入，并按磁平衡原则排列，以防止涡轮机的径向移位。

所述的涡轮机轴向磁浮定位机构包括两组成对对应设置的磁浮组件，其中一组磁浮组件轴向排列安装在需径向定位的涡轮机的底面，另一组对应安装在基座上，两组成对对应的磁浮组件非接触相互插入，并按磁平衡原则排列，以防止涡轮机的轴向移位。

所述的涡轮机径向磁浮定位机构中的两组成对对应设置的磁浮组件结构基本相同，各包括至少一个磁圈，每个磁圈包含多个同心磁环，每个磁环由多个弧形磁体衔接而成，同一磁环中的各磁体按磁轴同向排列，相邻磁环的磁轴方向相反，多个磁圈直径相同并间隔排列，各磁圈位于同一平面的磁环的磁轴方向相同；相互插入的两组磁浮组件中，每同一平面的磁环的磁轴方向相同，每相邻磁环的磁轴方向相反。

所述的涡轮机轴向磁浮定位机构中的两组成对对应设置的磁浮组件结构基本相同，各包括至少一个磁浮筒体，每个磁浮筒体各包含多个等径磁环，各磁环之间用隔离环隔离，每个磁环由多个弧形磁体衔接而成，同一磁环中的各磁体按磁轴同向排列，相邻磁环的磁轴方向相反；多个磁浮筒体直径不同，按大小顺序同轴间隔排列，各磁浮筒体位于同一平面的磁环的磁轴方向相同；非接触地相互插入的两组磁浮组件中，每同一平面的磁环的磁轴方向相同，每相邻磁环的磁轴方向相反。

所述的磁啮轮增速传动机构包括至少一级磁啮轮传动机构，每级磁啮轮传动机构各包括主动磁啮轮和从动磁啮轮，两个磁啮轮不接触传动相连，主动磁啮轮的直径大于从动磁啮轮的直径以实现增速传动；其中第一级主动磁啮轮安装在风力涡轮机上，最后一级从动磁啮轮安装在一个与转子连接板传动相连的磁啮轮中心轴上，上一级从动磁啮轮和下一级主动磁啮轮安装在同一根磁啮轮轴上，该磁啮轮轴通过一组磁浮定位机构与基体非接触相连。

所述的磁啮轮传动机构中的主动磁啮轮和从动磁啮轮各包括至少一个啮轮盘，在啮轮盘上设有以同心环形式非接触排列的磁体阵列，同一环中的相邻磁体磁轴方向相反，包含多个啮轮盘的主动磁啮轮和从动磁啮轮不接触相互插入并且磁体阵列对齐。

本实用新型磁浮风力发电机是在高真空磁浮状态下旋转，发电机转子在无重力、无摩擦力、无阻力下运行，所需能耗小；发电机又采用多组转子和定子组件相互穿插成集成发电式发电机，发电效率高；加上采用风力驱动，使用洁净无价能源，能建成大装机容量和发电效率高的发电装置。

附图说明

图1为本实用新型磁浮风力发电机第一实施基本结构示意图；

图2为本实用新型磁浮风力发电机第二实施基本结构示意图；

图3为本实用新型磁浮风力发电机第三实施基本结构示意图；

图4为本实用新型中的一种磁浮风力涡轮机的俯视结构示意图；

图5为本实用新型中的一种涡轮片的结构示意图；

图6为本实用新型中的另一种磁浮风力涡轮机的俯视结构示意图；

图7为本实用新型中的另一种涡轮片的结构示意图；

图8为本实用新型中安装有移动式水平片轴的涡轮片的结构示意图；

图9为本实用新型中安装有移动式垂直片轴的涡轮片的结构示意图；

图10为本实用新型中的磁啮轮增速传动机构的传动原理示意图；

图11为本实用新型中的磁浮风力涡轮机的径向磁浮定位原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

参见图1、图2、图3，本实用新型的风力磁浮发电机，包括基座1、磁浮发电机2、磁浮风力涡轮机3和磁啮轮增速传动机构4。本实用新型风力磁浮发电机的其它输配电机构与常规发电机相同，均省略未予提及，附图亦未标记。

磁浮发电机2为垂直轴结构，设置在基座1上，其结构与本发明人的在先专利申请“磁浮发电机”(申请号为200810034133.5)基本相同。它包括基体21、定子组件22、转子组件23、转子轴向磁浮定位机构24和转子径向磁浮定位机构25。定子组件22包括至少一个圆筒形定子，其同轴设置在基体21的圆柱体形内腔中并固定在基体上；转子组件23悬浮在基体的圆柱体形内腔中，包括至少一个圆筒形转子，多个圆筒形转子同轴设置在基体的圆柱体形内腔中并固定在一块转子连接板231上，各圆筒形转子与各圆筒形定子同轴间隔相邻；转子轴向磁浮定位机构24设置在转子的下端或/和上端对转子进行轴向定位；转子径向磁浮定位机构25设置在转子的侧面或/和端部对转子进行径向定位。

磁浮风力涡轮机3设置在基座1上，可以如图1、图2所示包在磁浮发电机2的外围，也可以如图3所示设置在磁浮发电机2的上方。磁浮风力涡轮机3包括风力涡轮机31、涡轮机径向磁浮定位机构32和涡轮机轴向磁浮定位机构33，涡轮机径向磁浮定位机构和涡轮机轴向磁浮定位机构分别设置在风力涡轮机与基座之间。

配合参见图4、图5、图6、图7。本实用新型中的风力涡轮机31包括涡轮框架311(可以是和第一级主动磁啮轮连成一体)和安装在涡轮框架内的多个涡轮片312，涡轮框架311设置在基座1上并包在磁浮发电机的外围或设置在磁浮发电机的上方，涡轮片312包括弧形片框3121、片网3122、多个片轴3123和多个片叶3124，片框3121安装在涡轮框架311内，片网3122安装在片框上并覆盖整个片框，多个片轴3123平行等距离间隔安装在片框上，多个片叶3124分别连接在多个片轴上。

本实用新型中的多个片轴3121可以是以与片框的弧形面平行的方式等距离间隔安装在片框内(如图1、图4、图5所示)，也可以是以与片框的弧形面垂直的方式等距离间隔安装在片框内(如图2、图6所示)，还可以是以与片框的弧形面倾斜的方式等距离间隔安装在片框内(如图7所示)。片框内可设有滑槽，片轴安装在滑槽内使其可以在片框内平行移动。当涡轮片312处于迎风面时时，片叶3124紧贴在片网上承受风力，使涡轮片受力，从而带动涡轮机旋转，当涡轮片312处于背风面时时，风将通过片网3122将片叶3124吹起，该涡轮片312将不再受力。由于涡轮片312是多块均匀分布在一个圆环形的涡轮框架311内，因此，不管风从哪一个方向吹来，总有一侧的涡轮片接受风力带动涡轮机旋转，而另一侧的涡轮片能将风“滤”过不会形成阻力。

多个片轴在以与片框的弧形面垂直的方式等距离间隔定位安装在片框内时，片框内可设有一套旋转机构以带动片轴旋转，以便必要时对片叶进行卷舒，控制片叶3124的受风面积。特别是我国东南沿海的台风季节，可通过调节旋转片轴使涡轮机不超过额定安全转速，在台风时同样能继续使用。

本实用新型中的片叶3124可以采用软质弹性金属片、塑料片、纺织物涂层片或复合材料片制作，以便能由片轴进行卷舒用于调节受风面积。

参见图8、图9，图8是一种安装有移动式水平片轴的涡轮片的结构示意图，图9是一种安装有移动式垂直片轴的涡轮片的结构示意图。通过片轴的移动，来调节涡轮片的受风面积，控制风力涡轮机的转速，在受台风时不会超过安全极限，也能继续运行发电。图8、图9上面部分是涡轮片最大受风状态，中间部分已对片轴作了部份位移，使涡轮片的受风面积减少，下面部分是片轴已全部收缩，涡轮竽基本不受风力。

本实用新型中的涡轮机径向磁浮定位机构32的结构原理与在先专利申请“磁浮发电机”中的转子径向磁浮定位机构基本相同。它包括两组成对对应设置的磁浮组件321、322，其中一组磁浮组件321径向排列安装在需径向定位的涡轮机3的侧面，另一组磁浮组件322对应安装在基座1上，两组成对对应的磁浮组件非接触相互插入，并按磁平衡原则排列，以防止涡轮机的径向移位。在一台风力磁浮发电机中，涡轮机径向磁浮定位机构32可以在多处设置，如图1、图2所示的实施例是设置在风力涡轮机的涡轮框架的下部内外两侧和中部内侧。如图3所示的实施例是设置在风力涡轮机的涡轮框架的下部外侧。

本实用新型中的涡轮机轴向磁浮定位机构33的结构原理与在先专利申请“磁浮发电机”中的转子轴向磁浮定位机构基本相同。它包括两组成对对应设置的磁浮组件331、332，其中一组磁浮组件331轴向排列安装在需轴向定位的涡轮机的底面，另一组磁浮组件332对应安装在基座1上，两组成对对应的磁浮组件非接触相互插入，并按磁平衡原则排列，以防止涡轮机的轴向移位。

本实用新型中的涡轮机径向磁浮定位机构中的两组成对对应设置的磁浮组件结构基本相同，并且与在先专利申请“磁浮发电机”中的转子径向磁浮定位机构的磁浮组件基本相同。各包括至少一个磁圈，每个磁圈包含多个同心磁环，每个磁环由多个弧形磁体衔接而成，同一磁环中的各磁体按磁轴同向排列，相邻磁环的磁轴方向相反，多个磁圈直径相同并间隔排列，各磁圈位于同一平面的磁环的磁轴方向相同；相互插入的两组磁浮组件中，每同一平面的磁环的磁轴方向相同，每相邻磁环的磁轴方向相反(未作具体图示，可参阅在先专利申请“磁浮发电机”中的有关图纸和说明)。

本实用新型中的涡轮机轴向磁浮定位机构中的两组成对对应设置的磁浮组件结构基本相同，并且与在先专利申请“磁浮发电机”中的转子轴向磁浮定位机构的磁浮组件基本相同。各包括至少一个磁浮筒体，每个磁浮筒体各包含多个等径磁环，各磁环之间用隔离环隔离，每个磁环由多个弧形磁体衔接而成，同一磁环中的各磁体按磁轴同向排列，相邻磁环的磁轴方向相反；多个磁浮筒体直径不同，按大小顺序同轴间隔排列，各磁浮筒体位于同一平面的磁环的磁轴方向相同；非接触地相互插入的两组磁浮组件中，每同一平面的磁环的磁轴方向相同，每相邻磁环的磁轴方向相反(未作具体图示，可参阅在先专利申请“磁浮发电机”中的有关图纸和说明)。

磁啮轮增速传动机构4设置在磁浮风力涡轮机3与磁浮发电机2之间并分别与二者非接触传动相连，将磁浮风力涡轮机的动力传递给磁浮发电机的转子组件。磁啮轮增速传动机构4包括至少一级磁啮轮传动机构，图1、图2、图3所示的实施例均采用了二级磁啮轮传动机构。第一级磁啮轮传动机构包括主动磁啮轮41、啮轮轴42和从动磁啮轮43，两个磁啮轮41、43对应设置并不接触传动相连，主动磁啮轮41的直径大于从动磁啮轮42的直径以实现增速传动；主动磁啮轮41安装在风力涡轮机的内壁上，啮轮轴42通过一组磁浮定位机构44与基体1非接触相连，从动磁啮轮43安装在啮轮轴42上。第二级磁啮轮传动机构包括主动磁啮轮45、中心啮轮轴46和从动磁啮轮47，两个磁啮轮45、47对应设置并不接触传动相连，主动磁啮轮45的直径大于从动磁啮轮47的直径以实现增速传动；主动磁啮轮45安装在啮轮轴42上，从动磁啮轮43安装在中心啮轮轴46上，中心啮轮轴46与转子连接板231固定传动相连(如图1、图3所示)或通过一组磁啮轮传动机构与转子连接板间接传动相连(如图2所示)。

本实用新型中的磁啮轮增速传动机构的传动原理如图10所示，由图10可明显地看出，第一级主动磁啮轮41的直径远大于第一级从动磁啮轮43的直径，实现第一次增速。与第一级从动磁啮轮43连在同一根啮轮轴42上的第二级主动磁啮轮45具有与第一级从动磁啮轮43相同的转速，但第二级主动磁啮轮45的直径又远大于第二级从动磁啮轮47的直径，实现第二次增速。这样一来，与第二级从动磁啮轮47连在同一根中心啮轮轴46上的转子连接板231就具有了与第二级从动磁啮轮47相同的转速，可带动转子组件高速运转。

本实用新型中的磁啮轮传动机构中的主动磁啮轮和从动磁啮轮的结构基本相同，并且与在先专利申请“磁浮发电机”中的磁啮轮基本相同。各包括至少一个啮轮盘，在啮轮盘上设有以同心环形式非接触排列的磁体阵列，同一环中的相邻磁体磁轴方向相反，包含多个啮轮盘的主动磁啮轮和从动磁啮轮不接触相互插入并且磁体阵列对齐。

本实用新型中的各磁浮定位机构中的磁体可以为永磁体、超导体、电磁体中的一种或两种的组合。

本实用新型中的径向磁浮定位机构的磁平衡原理与轴向磁浮定位机构的磁平衡原理相同。图11为风力涡轮机的径向时磁平衡原理示意图，图中，G代表磁浮定位机构中固定在风力涡轮机3上的一个磁体，与固定在基座1上的上下相邻的两个磁体a、b处于磁极相吸状态，与对角线相邻的四个磁体c、d、e、f处于磁极相斥状态。这时，G处于磁极相吸和相斥的磁平衡状态，连接在G磁环上的风力涡轮机及主动磁啮轮处于悬浮的磁平衡状态，如图11上图所示。当风力涡轮机受风力作用发生位移、例如向右偏移时，其磁环也右移，如图11下图所示，G磁体在左边与e、f磁体距离接近，磁性相斥力增强，在右边与c、d磁体距离接近，磁性相斥力增强，G的整个磁环体与相邻磁环体的左右位置或前后位置均产生磁斥力使G磁环体恢复到原始平衡位置。

由以上磁平衡原理的说明可见，本实用新型中的轴向磁浮定位机构和径向磁浮定位机构可使风力涡轮机始终处于磁浮状态。当磁浮组件的磁性增强时，其磁浮能力也增加，风力涡轮机的轴向振幅和径向振幅就越小。越能稳定地处于磁浮状态。

上述图1、图2所示结构的风力磁浮发电机中，风力涡轮机是依附在直径可达数拾米，高度百余米的基座上，能获得高空的风力，垂直涡轮机产生的巨大力矩，经磁啮轮的增速传动，发电机能获得高转速，发电机在磁浮条件下，能组成集成式发电机，由于风力涡轮机，磁啮轮传动机构和发电机均处于磁浮状态，所需动力小，效率高，因此磁浮风力发电机的装机容量能达到100万kw，甚至更高的装机容量。

上述图3所示结构的风力磁浮发电机中，风力涡轮机3在一平面转盘上磁浮旋转，第一级主动磁啮轮41安装在转盘下方，特别适用于安装在大楼或园柱体形建筑顶部。

Claims (12)

1.一种风力磁浮发电机，其特征在于包括：

基座；

磁浮发电机，为垂直轴结构，设置在基座上，包括基体、定子组件、转子组件、转子轴向磁浮定位机构和转子径向磁浮定位机构；定子组件包括至少一个圆筒形定子，其同轴设置在基体的圆柱体形内腔中并固定在基体上；转子组件悬浮在基体的圆柱体形内腔中，包括至少一个圆筒形转子，多个圆筒形转子同轴设置在基体的圆柱体形内腔中并固定在一块转子连接板上，各圆筒形转子与各圆筒形定子同轴间隔相邻；转子轴向磁浮定位机构设置在转子的下端或/和上端对转子进行轴向定位；转子径向磁浮定位机构设置在转子的侧面或/和端部对转子进行径向定位；

磁浮风力涡轮机，设置在基座上并包在磁浮发电机的外围或设置在磁浮发电机的上方，包括风力涡轮机、涡轮机径向磁浮定位机构和涡轮机轴向磁浮定位机构，涡轮机径向磁浮定位机构和涡轮机轴向磁浮定位机构分别设置在风力涡轮机与基座之间；

磁啮轮增速传动机构，设置在磁浮风力涡轮机与磁浮发电机之间并分别与二者非接触传动相连，将磁浮风力涡轮机的动力传递给磁浮发电机的转子组件。

2.根据权利要求1所述的风力磁浮发电机，其特征在于：所述的风力涡轮机包括涡轮框架和安装在涡轮框架内的多个涡轮片，涡轮框架设置在基座上并包在磁浮发电机的外围或设置在磁浮发电机的上方，涡轮片包括弧形片框、片网、多个片轴和多个片叶，片框安装在涡轮框架内，片网安装在片框上并覆盖整个片框，多个片轴平行等距离间隔安装在片框上，多个片叶分别连接在多个片轴上。

3.根据权利要求2所述的风力磁浮发电机，其特征在于：所述的多个片轴以与片框的弧形面平行、垂直或倾斜的方式等距离间隔安装在片框内。

4.根据权利要求2或3所述的风力磁浮发电机，其特征在于：所述的片框内设有滑槽，所述的片轴可以在片框内平行移动。

5.根据权利要求2所述的风力磁浮发电机，其特征在于：所述的多个片轴以与片框的弧形面垂直的方式等距离间隔定位安装在片框内，片框内设有一套旋转机构可带动片轴旋转以对片叶进行卷舒。

6.根据权利要求2所述的风力磁浮发电机，其特征在于：所述的片叶为软质弹性金属片、塑料片、纺织物涂层片或复合材料片，能由片轴进行卷舒。

7.根据权利要求1所述的风力磁浮发电机，其特征在于：所述的涡轮机径向磁浮定位机构包括两组成对对应设置的磁浮组件，其中一组磁浮组件径向排列安装在需径向定位的涡轮机的侧面，另一组对应安装在基座上，两组成对对应的磁浮组件非接触相互插入，并按磁平衡原则排列，以防止涡轮机的径向移位。

8.根据权利要求1所述的风力磁浮发电机，其特征在于：所述的涡轮机轴向磁浮定位机构包括两组成对对应设置的磁浮组件，其中一组磁浮组件轴向排列安装在需轴向定位的涡轮机的底面，另一组对应安装在基座上，两组成对对应的磁浮组件非接触相互插入，并按磁平衡原则排列，以防止涡轮机的轴向移位。

9.根据权利要求7所述的风力磁浮发电机，其特征在于：所述的涡轮机径向磁浮定位机构中的两组成对对应设置的磁浮组件结构基本相同，各包括至少一个磁圈，每个磁圈包含多个同心磁环，每个磁环由多个弧形磁体衔接而成，同一磁环中的各磁体按磁轴同向排列，相邻磁环的磁轴方向相反，多个磁圈直径相同并间隔排列，各磁圈位于同一平面的磁环的磁轴方向相同；相互插入的两组磁浮组件中，每同一平面的磁环的磁轴方向相同，每相邻磁环的磁轴方向相反。

10.根据权利要求8所述的风力磁浮发电机，其特征在于：所述的涡轮机轴向磁浮定位机构中的两组成对对应设置的磁浮组件结构基本相同，各包括至少一个磁浮筒体，每个磁浮筒体各包含多个等径磁环，各磁环之间用隔离环隔离，每个磁环由多个弧形磁体衔接而成，同一磁环中的各磁体按磁轴同向排列，相邻磁环的磁轴方向相反；多个磁浮筒体直径不同，按大小顺序同轴间隔排列，各磁浮筒体位于同一平面的磁环的磁轴方向相同；非接触地相互插入的两组磁浮组件中，每同一平面的磁环的磁轴方向相同，每相邻磁环的磁轴方向相反。

11.根据权利要求1所述的风力磁浮发电机，其特征在于：所述的磁啮轮增速传动机构包括至少一级磁啮轮传动机构，每级磁啮轮传动机构各包括主动磁啮轮和从动磁啮轮，两个磁啮轮不接触传动相连，主动磁啮轮的直径大于从动磁啮轮的直径以实现增速传动；其中第一级主动磁啮轮安装在风力涡轮机上，最后一级从动磁啮轮安装在一个与转子连接板传动相连的磁啮轮中心轴上，上一级从动磁啮轮和下一级主动磁啮轮安装在同一根磁啮轮轴上，该磁啮轮轴通过一组磁浮定位机构与基体非接触相连。

12.根据权利要求11所述的风力磁浮发电机，其特征在于：所述的磁啮轮传动机构中的主动磁啮轮和从动磁啮轮各包括至少一个啮轮盘，在啮轮盘上设有以同心环形式非接触排列的磁体阵列，同一环中的相邻磁体磁轴方向相反，包含多个啮轮盘的主动磁啮轮和从动磁啮轮不接触相互插入并且磁体阵列对齐。

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