CN210317601U - 一种带磁悬浮承重结构的垂直轴风力发电机 - Google Patents
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Abstract
一种带磁悬浮承重结构的垂直轴风力发电机，包括垂直轴、风力发电机以及设在垂直轴上并驱动风力发电机的风轮，风轮包括旋转安装在垂直轴上的旋转笼、设在旋转笼外侧的叶片以及连接叶片与旋转笼的连杆，风轮下方固设有磁悬浮轨道，风轮的底部设有与磁轨匹配的滑块，磁悬浮轨道与滑块之间设置有浮力产生单元。采用上述技术方案，在风轮的底部设置滑块，滑块设置在磁悬浮轨道中，风轮旋转过程中滑块跟随风轮在磁悬浮轨道中移动，浮力产生单元对滑块施加向上的力，起到支撑风轮的作用，提高风轮运行的稳定性与安全性以及风力发电机的发电效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其是一种带磁悬浮承重结构的垂直轴风力发电机。
背景技术
垂直轴风力发电机，利用套设在垂直轴上的风轮在风力作用下旋转，进而带动发电机进行发电，风轮要设置得足够的大小，以保证能有效的接收风力，因此风轮往往重量大，会存在以下问题：第一，会加大垂直轴的受力；第二，会增加风轮和垂直轴之间轴承的负载，加大轴承的磨损；第三，风机不易启动；第四，增加风轮中连接旋转笼和叶片之间连杆的受力。因此需要改进。
实用新型内容
本实用新型目的是提供一种带磁悬浮承重结构的垂直轴风力发电机，能够通过设在风轮底部的磁悬浮轨道，来承载风轮的部分重量，降低轴承、旋转笼以及连杆的受力，提高风轮运行的稳定性与安全性。为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种带磁悬浮承重结构的垂直轴风力发电机，包括竖直固定在地面上的垂直轴、风力发电机以及设在所述垂直轴上并驱动风力发电机的风轮，所述风轮包括旋转安装在垂直轴上的旋转笼、设在所述旋转笼外侧的叶片以及连接所述叶片与旋转笼的连杆，所述风轮下方固设有磁悬浮轨道，所述风轮的底部设有与所述磁悬浮轨道匹配的滑块，所述磁悬浮轨道与滑块之间设置有浮力产生单元。
进一步的，浮力产生单元包括设在所述磁悬浮轨道上的第一永磁体组和设在所述滑块上且位于第一永磁体组两侧的两第二永磁体组，所述第一永磁体组沿磁悬浮轨道方向铺设形成第一永磁轨道，所述第一永磁体组包括若干上下设置的第一永磁体，所述第二永磁体组包括若干上下设置的第二永磁体，位于相同高度的两第二永磁体的N-S极方向相同，位于相同高度且对应设置的第一永磁体和第二永磁体的N-S极方向相同；第一永磁体组中相邻层的两第一永磁体的N-S极方向相反。
进一步的，所述磁悬浮轨道设有上部贯通的安装槽，所述安装槽的开口处两端向内延伸有封口部，所述滑块包括设在所述安装槽内的滑动体和设在所述滑动体顶部的连接体，所述连接体的顶部从安装槽的开口处伸出并与风轮的底部连接；所述滑块与磁悬浮轨道之间沿水平方向间隔设置有两组浮力产生单元，所述第一永磁体组设在安装槽的底部，所述第二永磁体组设在所述滑动体的底部。
进一步的，所述磁悬浮轨道与滑块之间设置有防偏单元。
进一步的，所述防偏单元包括分别安装于滑块两侧的两第三永磁体组和安装在磁悬浮轨道上的第四永磁体组，所述第四永磁体组沿磁悬浮轨道方向铺设形成第四永磁轨道，所述第三永磁体组包括若干第三永磁体，所述第四永磁体组包括若干第四永磁体，所述第三永磁体和第四永磁体一一对应，所述第三永磁体和第四永磁体水平放置且相互排斥，
进一步的，所述磁悬浮轨道与滑块之间设置有防偏单元，所述防偏单元包括安装于滑动体两侧的两第三永磁体组和分别安装在磁悬浮轨道的安装槽内两侧的两第四永磁体组，所述第四永磁体组沿磁悬浮轨道方向铺设形成第四永磁轨道，所述第三永磁体组包括上下间隔设置的两第三永磁体，所述第四永磁体组包括上下间隔设置的两第四永磁体，所述第三永磁体和第四永磁体一一对应，所述第三永磁体和第四永磁体水平放置且相互排斥。
进一步的，所述磁悬浮轨道的两侧分别设有制动单元。
进一步的，所述制动单元包括安装座，设在安装座上的驱动机构、设在驱动机构输出端的电磁铁、设在电磁铁靠近磁悬浮轨道一侧的刹车片，所述刹车片由导磁材料制成，所述安装座与风轮底部或者滑块固定连接。
进一步的，所述滑块固设在连杆的底部；或所述滑块固设在叶片的底部。
进一步的，磁悬浮轨道环形铺设在地面上。
采用上述技术方案，在风轮的底部设置滑块，滑块设置在磁悬浮轨道中，风轮旋转过程中滑块跟随风轮在磁悬浮轨道中移动，浮力产生单元对滑块施加向上的力，起到支撑风轮的作用，因此风轮在该力的作用下能降低连杆、旋转笼以及旋转笼和垂直轴之间轴承的受力，提高风轮运行的稳定性与安全性，同时采用磁悬浮技术，滑块在磁悬浮轨道上运行时，本身摩擦力很小，轴承在竖直方向的受力小，也能降低轴承运转的摩擦力，因此可以提高发电机的发电效率。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为图1中A处放大示意图。
图3为图2中B处放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行说明。
如图1、2所示，一种带磁悬浮承重结构的垂直轴1风力发电机，包括竖直固定在地面上的垂直轴1、风力发电机以及设在垂直轴1上并驱动风力发电机的风轮，风轮包括旋转安装在垂直轴1上的旋转笼2、设在旋转笼2外侧的叶片3以及连接叶片3与旋转笼2的连杆4，风轮下方固设有磁悬浮轨道5，磁悬浮轨道5环形铺设在地面上，风轮的底部设有与磁悬浮轨道匹配的滑块6，滑块6固设在连杆4的底部或者叶片3的底部，图中滑块6设置在叶片3的底部，磁悬浮轨道5与滑块6之间设置有浮力产生单元、防偏单元以及制动单元。
磁悬浮轨道5设有上部贯通的安装槽7，安装槽7的开口处两端向内延伸有封口部8，滑块6包括设在安装槽7内的滑动体9和设在滑动体9顶部的连接体10，连接体10的顶部从安装槽7的开口处伸出并与风轮的底部连接；
如图2、3所示，滑块6与磁悬浮轨道5之间沿水平方向间隔设置有两组浮力产生单元，浮力产生单元包括设在磁悬浮轨道5上的第一永磁体组和设在滑块6上且位于第一永磁体组两侧的两第二永磁体组，第一永磁体组设在安装槽7的底部，第二永磁体组设在滑动体9的底部，第一永磁体组沿磁悬浮轨道5方向铺设形成第一永磁轨道，第一永磁体组包括若干上下设置的第一永磁体11，上下第一永磁体11之间设置隔离体13，第二永磁体组包括若干上下设置的第二永磁体12，上下第二永磁体12之间设置隔离体13，位于相同高度的两第二永磁体12的N-S极方向相同，位于相同高度且对应设置的第一永磁体11和第二永磁体12的N-S极方向相同；第一永磁体组中相邻层的两第一永磁体11的N-S极方向相反。浮力产生单元采用上述结构，安装于磁悬浮轨道5上的第一永磁轨道卡在滑块6底部的两第二永磁体组中间，磁性相吸，但彼此都不接触，由于磁力的作用产生悬浮力，托起滑块6，从而对风轮产生向上的力。更加具体的，滑块6在风轮作用下有下沉趋势时，滑块6上的第二永磁体12将同时受到磁悬浮轨道5上同高度的第一永磁体11斜向上的吸引力和低位处的第一永磁体11斜向上的排斥力；反之，若存在滑块6在外力作用下有上升趋势时，滑块6上的第二永磁体12将同时受到磁悬浮轨道5上同高度的第一永磁体11斜向下的吸引力和磁悬浮轨道5上高位处的第一永磁体11斜向下的排斥力，以此实现滑块6的悬浮功能。
磁悬浮轨道5与滑块6之间设置有防偏单元，防偏单元包括安装于滑动体9两侧的两第三永磁体组和分别安装在磁悬浮轨道5的安装槽7内两侧的两第四永磁体组，第四永磁体组沿磁悬浮轨道方向铺设形成第四永磁轨道，第三永磁体组包括上下间隔设置的两第三永磁体14，第四永磁体组包括上下间隔设置的两第四永磁体15，第三永磁体14和第四永磁体15一一对应，第三永磁体14和第四永磁体15水平放置且相互排斥，因此能在水平方向上将滑块6保持在中央。
磁悬浮轨道5的两侧分别设有制动单元，制动单元包括安装座16，设在安装座16上的驱动机构17、设在驱动机构17输出端的电磁铁18、设在电磁铁18靠近磁悬浮轨道5一侧的刹车片19，驱动机构17优选为液压油缸，刹车片19由导磁材料制成，安装座16与风轮底部或者滑块6固定连接，优选为与滑块6的侧面连接。制动单元的工作原理为：当需要对旋转中的风轮进行制动时，控制液压油缸，驱动电磁铁18并带动刹车片19压向磁悬浮轨道5来实现制动，刹车片19接触磁悬浮轨道5时，电磁铁18是通电状态，此时刹车片19被磁化，与磁悬浮轨道5相互吸引，增加刹车片19的制动效果。另外，采用该种制动方式，相较于传动在旋转笼2和垂直轴1之间实现制动，其离风轮旋转中心更远，制动力臂更大，所以只需要更小的制动力就能实现相同的制动效果。
采用上述技术方案，在风轮的底部设置滑块6，滑块6设置在磁悬浮轨道5中，风轮旋转过程中滑块6跟随风轮在磁悬浮轨道5中移动，浮力产生单元对滑块6施加向上的力，起到支撑风轮的作用，因此风轮在该力的作用下能降低连杆4、旋转笼2以及旋转笼2和垂直轴1之间轴承的受力，提高风轮运行的稳定性与安全性。同时采用磁悬浮技术，滑块在磁悬浮轨道上运行时，本身摩擦力很小，轴承在竖直方向的受力小，也能降低轴承运转的摩擦力，因此可以提高发电机的发电效率。
当然，可以理解的，我们也可以采用不同的磁悬浮技术方案，来达到支撑风轮的作用，比如在滑块和轨道上分别设置在竖直方向上相互排斥的电磁铁，利用竖直方向的排斥力来支撑风轮，此为现有技术，不加以赘述。采用磁悬浮来支撑风轮运转的技术，能够减少受力、提高风轮运行的稳定性和安全性并增加发电效率，因此任何采用磁悬浮来支撑风轮运转的技术，应该落入本专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种带磁悬浮承重结构的垂直轴风力发电机，包括竖直固定在地面上的垂直轴、风力发电机以及设在所述垂直轴上并驱动风力发电机的风轮，所述风轮包括旋转安装在垂直轴上的旋转笼、设在所述旋转笼外侧的叶片以及连接所述叶片与旋转笼的连杆，其特征在于：所述风轮下方固设有磁悬浮轨道，所述风轮的底部设有与所述磁悬浮轨道匹配的滑块，所述磁悬浮轨道与滑块之间设置有浮力产生单元。
2.根据权利要求1所述的带磁悬浮承重结构的垂直轴风力发电机，其特征在于：浮力产生单元包括设在所述磁悬浮轨道上的第一永磁体组和设在所述滑块上且位于第一永磁体组两侧的两第二永磁体组，所述第一永磁体组沿磁悬浮轨道方向铺设形成第一永磁轨道，所述第一永磁体组包括若干上下设置的第一永磁体，所述第二永磁体组包括若干上下设置的第二永磁体，位于相同高度的两第二永磁体的N-S极方向相同，位于相同高度且对应设置的第一永磁体和第二永磁体的N-S极方向相同；第一永磁体组中相邻层的两第一永磁体的N-S极方向相反。
3.根据权利要求2所述的带磁悬浮承重结构的垂直轴风力发电机，其特征在于：所述磁悬浮轨道设有上部贯通的安装槽，所述安装槽的开口处两端向内延伸有封口部，所述滑块包括设在所述安装槽内的滑动体和设在所述滑动体顶部的连接体，所述连接体的顶部从安装槽的开口处伸出并与风轮的底部连接；所述滑块与磁悬浮轨道之间沿水平方向间隔设置有两组浮力产生单元，所述第一永磁体组设在安装槽的底部，所述第二永磁体组设在所述滑动体的底部。
4.根据权利要求1所述的带磁悬浮承重结构的垂直轴风力发电机，其特征在于：所述磁悬浮轨道与滑块之间设置有防偏单元。
5.根据权利要求4所述的带磁悬浮承重结构的垂直轴风力发电机，其特征在于：所述防偏单元包括分别安装于滑块两侧的两第三永磁体组和安装在磁悬浮轨道上的第四永磁体组，所述第四永磁体组沿磁悬浮轨道方向铺设形成第四永磁轨道，所述第三永磁体组包括若干第三永磁体，所述第四永磁体组包括若干第四永磁体，所述第三永磁体和第四永磁体一一对应，所述第三永磁体和第四永磁体水平放置且相互排斥。
6.根据权利要求3所述的带磁悬浮承重结构的垂直轴风力发电机，其特征在于：所述磁悬浮轨道与滑块之间设置有防偏单元，所述防偏单元包括安装于滑动体两侧的两第三永磁体组和分别安装在磁悬浮轨道的安装槽内两侧的两第四永磁体组，所述第四永磁体组沿磁悬浮轨道方向铺设形成第四永磁轨道，所述第三永磁体组包括上下间隔设置的两第三永磁体，所述第四永磁体组包括上下间隔设置的两第四永磁体，所述第三永磁体和第四永磁体一一对应，所述第三永磁体和第四永磁体水平放置且相互排斥。
7.根据权利要求1所述的带磁悬浮承重结构的垂直轴风力发电机，其特征在于：所述磁悬浮轨道的两侧分别设有制动单元。
8.根据权利要求7所述的带磁悬浮承重结构的垂直轴风力发电机，其特征在于：所述制动单元包括安装座，设在安装座上的驱动机构、设在驱动机构输出端的电磁铁、设在电磁铁靠近磁悬浮轨道一侧的刹车片，所述刹车片由导磁材料制成，所述安装座与风轮底部或者滑块固定连接。
9.根据权利要求1所述的带磁悬浮承重结构的垂直轴风力发电机，其特征在于：所述滑块固设在连杆的底部；或所述滑块固设在叶片的底部。
10.根据权利要求1所述的带磁悬浮承重结构的垂直轴风力发电机，其特征在于：磁悬浮轨道环形铺设在地面上。
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