[實用新型]斥推磁體組件、全永磁全懸浮軸承及其應用

無效

• 申請號: 200720149045.0
• 申請日: 2007-05-08
• 公開（公告）號: CN201078400Y
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: 李國坤;聞淑英
• 申請（專利權）人: 李國坤;聞淑英
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04;F03D9/00;F03D3/00;F03D3/06;F03D3/04;H02K7/18;H02N6/00
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 張濤

技術領域：

本實用新型涉及可再生能源的利用裝置，特別是一種全永磁全懸浮軸承及采用該軸承的風力發電機及組合風力光伏發電系統。

背景技術：

風能是一種潔凈自然資源，其來源廣泛。利用風能發電具有無污染、維護成本低等特點。風力發電已經成為全世界重要能源來源和發展方向之一。但是由于機械摩擦和機械動量等原因，啟動風速成為制約風能資源利用范圍和時機的主要瓶頸。大量的低速風能資源無法利用。由于風能資源不穩定的原因，風力發電機組的效率經常處于不足狀態。因此尋求更低啟動風速和提高發電效率成為風力發電的一個重要任務。

為了解決風力發電效率問題，現有技術路線是開發單機大功率風力發電機。單機大功率風力發電機具有技術難度大、設計困難、運輸困難、安裝苦難、維修成本高、制造成本和建設投資高、效率低等缺點。例如：1500KW以上的風電機組的葉輪直徑超過70米，安裝在近百米高的塔架上，葉輪和塔架的自重達數十噸、甚至上百噸。還有，已經有人提出以大樓為引風機構和塔架，采用風力發電的風電大樓。雖然采用的不是單機大功率風力發電機，是多臺串聯，但是由于風力大小不均，時停時有的問題，造成發電不穩定和效率不高、總功率難以提高。因為啟動風速較大，造成風機啟動前后風力相對大樓的推力產生階越性變化，引起對大樓有害的震動和噪聲。又由于周圍高H的障礙物實體會對氣流產生影響，風力機需離障礙物20倍H的距離，因此這樣的風電大樓在城市建，難有足夠大的空地，在遠離城市的地區建，則大樓利用價值不大，因此風電大樓的設想使用價值不大。

為了解決啟動風速過高的問題，現有技術普遍采用磁懸浮軸承技術，通過減少機械接觸面，來消除摩擦力，進而降低啟動風速。例如：授權公開號為CN2777234Y、名稱為“磁懸浮立軸直驅式變速恒頻風力發電機”的實用新型專利提供了一種帶有磁懸浮軸承的風力發電機，包括剛性固定架、風力機和發電機，風力機由立軸式葉輪和主軸構成并安裝在剛性固定架上，發電機的轉軸與主軸一端軸向相連，在立軸式葉輪的上下兩端的主軸上分別設有磁懸浮軸承，在剛性固定架上設有相應的磁懸浮軸承座，在發電機的轉軸與立軸式葉輪主軸間設有變速恒頻功能的電磁耦合裝置，并且該實用新型可以軸向串聯設置。上述方案采用的磁懸浮軸承是兩個止推軸承，具有一定的軸向承載力，因為作為旋轉機構的主軸22和葉輪21的自身承重仍然主要由剛性固定架1來承擔(該實用新型說明書實施例的記載)，即該實用新型的磁懸浮軸承并沒有使得旋轉機構完全懸浮起來。因此，該實用新型主軸上、下端設置的兩個止推磁懸浮軸承，在垂直方向上實現了減少摩擦面的目的，但是由于仍然存在徑向摩擦面，使主軸轉動因摩擦力的存在而受影響，進而也影響啟動風速的降低，還存在由于風力大小不穩定造成的旋轉機構不穩定旋轉而對承重的剛性固定架的損害。該實用新型也沒有公開止推磁懸浮軸承具體構造，因此不能推定軸承多大程度上減少了摩擦。因此，該實用新型解決啟動風速過高的問題并不徹底。該實用新型通過沿風機中軸串聯，具有提高最大輸出總功率的可能性，但是依然沒有解決因為風力不穩定所造成的發電機使用效率不高的問題，存在資源浪費。而且沿風機中軸串聯是唯一的組合方式。因此其集能途徑顯得單一。

本發明人擁有中國專利號為ZL01136634.6等磁懸浮軸承的專利，但是，這些專利難以運用到立軸式風力機上實現全懸浮，來實現最大程度降低啟動風速、提高發電效率的目的。

實用新型內容：

本實用新型解決現有單機中小功率風力發電系統效率低、發電不連續、對支撐物產生振動的問題，提供一種用于立式軸的斥推磁體組件，采用該斥推磁體組件的全永磁全懸浮軸承及采用該軸承的組合風力光伏發電系統，該發電系統能實現效率大大提高、發電連續、對支撐物無振動或小振動的技術效果

本實用新型的技術方案是這樣的：斥推磁體組件，設置于豎直的主軸上，其特征在于包括與主軸同軸心，上、下間隔一定距離設置的斥推上體和斥推下體，所述斥推上體和斥推下體均為同極性的環形永磁體，所述斥推上體由一中空環形永磁體構成，所述斥推下體由一內環形永磁體或內圓柱永磁體與間隔一定徑向距離設置的一外環形永磁體構成；所述斥推上體的中空環形永磁體位于構成斥推下體的兩個永磁體的磁力有效作用范圍內，且與所述斥推下體的兩個永磁體分別形成具有相反徑向分量的斥推力。

所述斥推上體的中空環形永磁體的內徑小于斥推下體的內環形永磁體或內圓柱永磁體的外徑，當斥推下體為內環形永磁體時大于其內徑，所述斥推上體的中空環形永磁體的外徑大于所述斥推下體的外環形永磁體的內徑但小于其外徑。