[發(fā)明專利]巨型磁懸浮垂直軸稀土永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910067223.9
• 申請(qǐng)日: 2009-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN101936256A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王忠玉;李博識(shí);劉學(xué)江;陳天亨;和發(fā);侯長榮;王琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王忠玉;李博識(shí);劉學(xué)江
• 主分類號(hào): F03D9/00
• 分類號(hào): F03D9/00;F03D3/00;F03D3/06;F16C32/04;H02K1/27;H02K5/16;H02K1/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)，特別是垂直軸磁懸浮稀土永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

技術(shù)背景

能源危機(jī)和氣候異常正在威脅著人類生存和發(fā)展，尋找清潔替代能源已成為世界各國最緊迫的根本戰(zhàn)略目標(biāo)。風(fēng)力發(fā)電作為當(dāng)代理想的清潔能源之一，正引起全世界的廣泛關(guān)注。

在已公開的現(xiàn)有技術(shù)中，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)按軸的取向分成兩種，其一為水平軸，其二為垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。目前已運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)大多數(shù)為水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)有許多致命的缺欠，一是風(fēng)能利用率低，二是維護(hù)成本高，三是生態(tài)危害大。因此，有被近年逐步興起的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)取代的趨勢(shì)。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)按風(fēng)輪形狀可分為：H型、△型(達(dá)里厄型)、φ型、S型、旋翼型等。現(xiàn)有的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)常采用傳統(tǒng)的機(jī)械式滾珠軸承結(jié)構(gòu)。采用磁懸浮軸承的風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置較少。

其典型結(jié)構(gòu)在發(fā)明專利200520032497.150、實(shí)用新型專利ZL200610122794.4中均有示意性描述，似難于實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種適用的巨型垂直軸全磁懸浮的稀土永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，無論是徑向還是軸向均采用磁懸浮技術(shù)，不采用滾珠軸承，而且發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子采用永磁體鑲嵌結(jié)構(gòu)使之真正成為稀土永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

所述的巨型垂直軸全磁懸浮的稀土永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)由風(fēng)力機(jī)(1)、驅(qū)動(dòng)軸(2)、徑向磁力軸承(3)、磁力離合器(4)、發(fā)電機(jī)(5)、軸向磁力軸承(6)組成。上述所有部件均安裝在垂直驅(qū)動(dòng)軸(2)上。所述的風(fēng)力機(jī)徑向磁力軸承(31)安裝在驅(qū)動(dòng)軸上部，所述的軸向磁力軸承(61、62)和磁力離合器安裝在風(fēng)力機(jī)與發(fā)電機(jī)之間驅(qū)動(dòng)軸中部，所述的發(fā)電機(jī)徑向磁力軸承(31、34)轉(zhuǎn)子安裝在磁分離器下面的驅(qū)動(dòng)軸(2)上，所述的發(fā)電機(jī)軸向磁力軸承(6)安裝在驅(qū)動(dòng)軸之最下部。

所述的風(fēng)力機(jī)由葉片、斜拉鋼索、驅(qū)動(dòng)軸法蘭盤、中心架支管、驅(qū)動(dòng)軸、葉片夾座，上下兩組徑向磁力軸承和下部兩組軸向磁力軸承組成。所述徑向磁力軸承由內(nèi)外雙園筒結(jié)構(gòu)組成，內(nèi)筒外壁和外筒內(nèi)壁的相對(duì)應(yīng)位置上鑲嵌有磁極相同的永磁體，構(gòu)成斥力型軸向多環(huán)迭加結(jié)構(gòu)的磁場，雙圓筒的內(nèi)筒與驅(qū)動(dòng)軸固定連接，外筒與固定基座連接或與高架固定點(diǎn)連接。

進(jìn)一步，所述上部徑向磁力軸承在高架固定點(diǎn)處設(shè)防雨傘，防止磁隙進(jìn)水；所述下部徑向軸承其上部亦裝有相同的防雨傘，防止磁隙進(jìn)水。

所述斜拉鋼索，有16根37股鋼絲繩、上法蘭吊耳和鎖緊扣組成，此種結(jié)構(gòu)可減輕風(fēng)力機(jī)重量。所述驅(qū)動(dòng)軸由驅(qū)動(dòng)軸法蘭、豎向鋼管和中心架下法蘭盤組成。

所述葉片夾座由上夾座、中夾座和下夾座組成。

所述發(fā)電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子、一對(duì)徑向磁力軸承和軸向推力軸承組成。

所述定子，包括定子鐵心、定子槽和定子繞組組成。

所述轉(zhuǎn)子包括發(fā)電機(jī)主軸、轉(zhuǎn)子、徑向斥力軸承和軸向推力軸承組成，轉(zhuǎn)子由矽鋼片跌合而成的鐵心、開槽并鑲嵌一定數(shù)量的特殊性能永磁體所和加固銅條組成。轉(zhuǎn)子固定在發(fā)電機(jī)主軸上。

進(jìn)一步，所述鐵心鑲嵌的永磁體采用一定數(shù)量銅條加以固定。

進(jìn)一步，所述永磁體為含Co的NdFeB永磁體。

所述發(fā)電機(jī)上徑向磁力軸承，參比上述風(fēng)力機(jī)按相同規(guī)格制成。其推力軸承采用半球形軸向推力軸承。

本發(fā)明由于采用軸向磁力軸承來承載風(fēng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)軸、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的自重，并在徑向使用了徑向磁懸浮軸承，使得整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分完全實(shí)現(xiàn)了磁懸浮。永磁體采用鑲嵌式結(jié)構(gòu)不僅解決了低成本制造巨型磁懸浮垂直稀土永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工藝問題，而且便于維修和更換磁體。本發(fā)明之巨型垂直軸全磁懸浮的稀土永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有風(fēng)能轉(zhuǎn)換率高、維護(hù)成本低、無噪音、無生態(tài)危害、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單、啟動(dòng)風(fēng)速低(小于1％)的優(yōu)點(diǎn)，便于大力推廣和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

具體實(shí)施例

巨型磁懸浮垂直軸稀土永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)

采用高強(qiáng)度輕質(zhì)碳纖維復(fù)合材料制造風(fēng)力機(jī)的葉片(11)及防雨傘(葉片長54m，寬14m；防雨傘直徑50m)。采用發(fā)電機(jī)制造的常規(guī)工藝和材料制造驅(qū)動(dòng)軸(含聯(lián)軸節(jié))、磁離合器、永磁發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子與外殼、以及徑向和軸向磁懸浮軸承。

采用稀土永磁材料制造形狀與性能各異的永磁體，用于磁懸浮軸承及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子制造。

整體安裝時(shí)，采用固定塔式起重機(jī)依次完成風(fēng)力機(jī)各節(jié)吊裝，之后安裝葉片和防雨傘。

發(fā)電機(jī)安裝須首先固定定子，之后安裝轉(zhuǎn)子及徑向磁力軸承與軸向磁力軸承。調(diào)試好后，加裝聯(lián)軸節(jié)及磁力離合器。完成以上各步驟后進(jìn)行系統(tǒng)全面統(tǒng)一調(diào)整和測試，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，才可試車。待考核數(shù)周后，系統(tǒng)各參數(shù)均能平穩(wěn)運(yùn)行后，正式投產(chǎn)。