[發明專利]具有反重力磁懸浮軸承的超高效空芯直驅發電設備

無效

• 申請號: 200810049978.1
• 申請日: 2008-06-06
• 公開（公告）號: CN101285453A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 張靜傳
• 申請（專利權）人: 張靜傳
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D7/06;F16C32/04;H02K1/27;H02K21/12;H02J3/38
• 代理公司: 鄭州天陽專利事務所
• 代理人: 聶孟民

一、技術領域

本發明涉及電器領域，特別是一種具有反重力磁懸浮軸承的超高效空芯直驅發電設備。

二、背景技術

電能源的缺乏已是世界性的問題，因此，新能源的開發一直是各國都在努力解決的問題，其中風能的開發利用已是人們關注的重要方面，而在風能利用上，低品位能源的高效利用又一直是全球關注的熱點，其中風力發電是這之中的典型代表。國際上都在積極研究適合本國風力資源特點的風力發電系統(設備)，而我國目前的狀況大部分是照搬國外先進技術，卻沒有在吸收消化的基礎上作出明顯的創新。

我國絕大部分地區都是低品位風能區，因此按照國外風能資源狀況進行設計的風力發電系統只能安裝在特定的地區，比如海上、山頭、風口等。而這種技術根本無法滿足我國具體國情的需求，從而使風力發電的大面積普及遇到了不可逾越的障礙。比如傳統的風力發電機啟動風速為＞3m/s，額定風速為12m/s，按照國標的建壓轉速為65％，那么可以計算出低于7m/s的風力資源根本無法有效利用。因為即使這時發電機在轉動，但是發出來的電由于低于控制器工作電壓，這些電都因無法儲存而白白浪費了。

實際的國情是我國超過70％的地區年平均風速低于7m/s，所以才會出現如城市的風光互補路燈的發電機在轉，可是太陽能電池板數量卻不見減少，路燈的綜合成本高居不下，大面積推廣受到了極大的限制。因此能否結合國際領先技術開發出一系列適合我國現實國情的高效風力發電系統將(設備)是目前最迫切需要解決的問題。

三、發明內容

針對上述情況，為克服現有技術之不足，從根本上解決現有發電系統無法有效利用低品位能源的瓶頸，本發明之目的就是結合國際領先技術創新的提供一種具有反重力磁懸浮軸承的空芯直驅發電設備，本發明解決的技術方案是：通過創新設計的無反向阻力風輪結構將風能轉化為機械能，然后應用空芯直驅發電機將機械能轉化成電能，再由控制器將發電機發出來的電能變換和儲存，供負載應用，功率呈線性疊加的風輪矩陣上部裝有風向舵，空芯直驅發電機同電網間裝有變換控制器，實現連接在風輪矩陣轉軸上的空芯直驅發電機和對發電機發出的電能進行變換和儲存的控制，風向舵經凸輪傳動機構裝在風輪矩陣的固定支架上，風輪矩陣由固定支架及其裝在固定支架內的葉片支撐轉動機構和裝在轉動機構上的迎風葉片和背風葉片構成，風輪矩陣由連接機構同空芯直驅發電機相連，空芯直驅發電機輸出端經控制器由電纜接電網。

本發明所稱的超高效是針對傳統的風能利用率最高不超過59.3％的理論極限而言的，本發明對風能的利用率超過傳統的最高值59.3％，利用率達60-80％，小于3m/s-7m/s風速的風能仍可有效利用發電、儲存，低風速的風能利用率仍可達60％以上，這是現有任何發電設備所無法實現的，故稱高效或超高效。

本發明的有益效果是：

1、機械摩擦損耗極?。和ㄟ^反重力磁懸浮軸承技術將垂直方向的重力引起的機械摩擦完全抵消，減少了軸承的應力和磨損，大大延長了整個系統的可靠性和工作壽命，使系統的維護費用降至最低；

2、機械能轉換效率高：通過無反向阻力風輪技術從根本上突破傳統理論上的風能利用率不超過59.3％的理論極限；

3、自控免維護：通過自控轉向的機械結構，由凸輪使風輪的葉片會自動按照風向的變化而做出相應的調整，使風輪時刻都處于最佳風能利用區；

4、無噪音：通過低慣量臨界接觸葉片設計，從根本上消除了傳統發電機的葉片的轉向和接觸噪音；

5、高效、高功率密度：通過空芯直驅發電機技術使發電機從根本上消除了齒槽效應和磁阻轉矩，并消除了傳統發電機的鐵損耗。這樣發電機的效率得到極大提高，即使在極小的啟動力矩情況下發電機均可順利啟動。從而使低于3m/s的低品位風能得到有效利用；

6、材料利用率高：通過創新的將halbach聚磁陣列應用到本發明中，使磁性材料的利用率大幅度提高，并使磁隙的波形趨向于正弦；

7、功率可以線性疊加：通過創新的功率疊加技術使發電系統能夠滿足不同用戶升級擴容的需求；

8、有效實現能量儲存：通過創新的寬范圍AC、DC電能變換器使低品位能源能夠得到有效的利用。

四、附圖說明

圖1是本發明外部主視總體結構圖。

圖2是本發明自控轉向的機械結構圖。

圖3是本發明空芯低速轉盤發電機的外觀圖。

圖4是本發明空芯低速轉盤發電機的內部結構圖。

圖5是本發明反重力磁懸浮軸承的外形圖。

圖6是本發明聚磁陣列的結構原理圖。