[發明專利]長壽命和高效率的垂直型風力發電機

無效

• 申請號: 201210234386.3
• 申請日: 2012-07-09
• 公開（公告）號: CN102734087A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 謝振宇;周紅凱;王曉;黃佩珍
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F03D11/00
• 分類號: F03D11/00;F16C32/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明屬于風力發電技術領域。

背景技術

當前世界性的能源和環境問題愈顯突出。風力發電機作為一種清潔能源產生裝置，有較大的應用前景，受到了廣泛的關注。轉子的支撐部件是風力發電機的關鍵部件之一，對其的基本要求是摩擦阻力小、壽命長。

現有的垂直型風力發電機一般采用葉片部件直接和發電機轉軸相連，構成轉子，并通過滾動軸承支撐旋轉。這種結構使得滾動軸承不僅要承擔風力載荷（一般為徑向載荷），還必須承擔轉子的重力載荷（軸向載荷），因此摩擦阻力大，滾動軸承的壽命低，且整機啟動風速高，效率低。

為了解決這一問題，已有研究人員提出采用永磁型磁力軸承（又稱永磁型磁懸浮軸承）或主動型磁力軸承（又稱主動型磁懸浮軸承）支撐轉子。永磁型磁力軸承剛度小、穩定性差，且永磁材料價格昂貴、加工性能差、存在退磁等缺點，使其應用受到限制。而主動型磁力軸承需要一整套電控系統，系統復雜且成本高。

發明內容

本發明的目的在于提出一種簡單且易于實現的長壽命和高效率的垂直型風力發電機。

這種長壽命和高效率的垂直型風力發電機，包括基座、轉子和支撐該轉子的一個同時承受徑向載荷和軸向載荷的滾動軸承和一個承受徑向載荷的滾動軸承；其特征在于：該垂直型風力發電機還包括銜鐵和電磁鐵；其中銜鐵與轉子固定聯接，電磁鐵與基座固定聯接，電磁鐵與銜鐵間保持固定距離，電磁鐵與銜鐵之間的吸力等于或接近于轉子1的重力。

這種長壽命和高效率的垂直型風力發電機，其特征還在于：上述電磁鐵帶有環形結構的凹槽，凹槽內通過環氧樹脂固定有漆包線繞組，漆包線繞組通過恒流源被通以固定直流電流，固定直流電流的大小由轉子的重力決定。

這種長壽命和高效率的垂直型風力發電機，其特征還在于：上述銜鐵為環形結構。

本發明在一般垂直型風力發電機結構基礎上，增加固定于基座的恒流源供電的電磁鐵，通過電磁鐵產生無接觸電磁力，抵消或基本抵消風機重力，使得轉子以無重力或接近于無重力狀態在滾動軸承支撐下旋轉，因此滾動軸承的軸向載荷和摩擦阻力大大降低，滾動軸承的壽命顯著增加，可有效降低風力發電機的啟動風速并提高整機效率，擴大風力發電機的應用范圍（在年平均風速較低的地區應用）。

附圖說明

圖1為產生電磁力結構的機械裝置示意圖；

圖中標號名稱：1為轉子，2為銜鐵，3為電磁鐵。

具體實施方式

（1）將銜鐵2通過螺栓與轉子1聯接。

（2）將電磁鐵3通過螺栓與基座聯接，使電磁鐵3與銜鐵2間保持固定距離。電磁鐵3帶有環形結構的凹槽，凹槽內通過環氧樹脂固定有漆包線繞組。

（3）根據轉子1重力大小，采用恒流源將合適的固定直流電流通入電磁鐵3的漆包線繞組中，使電磁鐵3產生固定電磁力抵消或基本抵消轉子1的重力。

對根據上述實施方式研制的風力發電機進行了試驗，試驗結果如下：

將電磁鐵3安裝在5KW垂直阻力型風力發電機上，電磁鐵設計值為：氣隙0.8mm、電流3.3A、電磁力10KN。在室內采用拉力計測量風力發電機的啟動力矩。測量結果表明：啟動力矩減小了42%。