[實用新型]一種斥力型Halbach圓環陣列磁懸浮裝置

有效

• 申請號: 201220729035.5
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN203014719U
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 馬宏忠;王慶燕;曹生讓;趙宏飛
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H02N15/00
• 分類號: H02N15/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本實用新型涉及電氣控制工程技術領域，具體說是一種斥力型Halbach圓環陣列磁懸浮裝置。

背景技術

水輪發電機組作為水電站的核心設備，性能良好、故障率低、使用壽命長是水輪發電機組實現安全運行的基本要求。目前大中型水力發電機組基本上采用立軸式結構，立式水輪發電機組轉子系統的主要重量是通過主軸傳遞給座環，然后傳遞給承力墩的方式支承，也就是說水輪機的轉輪和發電機轉子通過主軸連接在一起。由于水輪機組的轉子系統重量很大，在其工作過程中必然會對它的承重設施有著很高的要求，傳統的承重方式主要是采用推力軸承。推力軸承承受整個機組轉動部分的重量以及水輪機軸向的水推力，在長期重負狀態下常使油膜破壞，使軸承摩擦發熱燒毀，存在嚴重的摩擦和機械牢固性老化等問題。

發明內容

實用新型目的：為了解決上述問題并改善立軸式水輪發電機組轉子承重系統的運行狀況，本專利新型提出了一種斥力型Halbach圓環陣列磁懸浮裝置。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種斥力型Halbach圓環陣列磁懸浮裝置，包括可固定在水輪發電機組主軸上的上Halbach圓環陣列和設在上Halbach圓環陣列下方的可固定在第一土木建筑上、且與水輪發電機組主軸間隙配合的下Halbach圓環陣列，上Halbach圓環陣列與下Halbach圓環陣列相互排斥。

使用時，上述上Halbach圓環陣列固定在水輪發電機組主軸上，可隨水輪發電機組主軸的位移而位移，下Halbach圓環陣列固定在土木建筑上、且與水輪發電機組主軸間隙配合，這樣通過上Halbach圓環陣列與下Halbach圓環陣列沿半徑方向產生正弦型強磁場相互排斥，而給水輪發電機組主軸一個向上的力，該磁場產生永磁磁浮力能夠使裝置受力平衡，且具有很好的自穩定性。

為了進一步減輕水輪發電機組推力軸承的負擔，所述上Halbach圓環陣列與下Halbach圓環陣列均由13個小圓環體順序排列粘合而成。

為了提高上Halbach圓環陣列與水輪發電機組主軸連接的強度，所述上Halbach圓環陣列可通過支撐架固定在水輪發電機組主軸上。支撐架可通過螺栓等固定在水輪發電機組主軸上。

所述上Halbach圓環陣列與下Halbach圓環陣列間隙配合。

為了更進一步減輕水輪發電機組推力軸承的負擔，所述上Halbach圓環陣列的上方設有可控電磁磁浮裝置；所述可控電磁磁浮裝置包括可固定在水輪發電機組主軸上的銜鐵、設有內腔且可固定在土木建筑上與水輪發電機組主軸間隙配合的鐵軛、設在鐵軛內腔內的勵磁線圈，所述勵磁線圈和鐵軛間設有絕緣層，所述鐵軛設在銜鐵的上方。

為了方便控制，所述可控電磁磁浮裝置還包括用來感應銜鐵位移變化的位移傳感器、與位移傳感器相連的用來調節勵磁線圈電流的電流調控裝置。

為了更好地控制，所述電流調控裝置包括依次連接的調節器、功率放大器和驅動器，所述調節器與位移傳感器相連。

所述鐵軛與銜鐵間隙配合。

工作原理：用斥力型Halbach圓環陣列的永磁和可控的電磁裝置組成混合磁懸浮這兩部分共同對水輪發電機轉子產生向上的浮力，以減少轉子在軸承上的重力，進一步減少轉子部分承重系統所存在的問題。通過對電磁磁浮裝置的控制設計，使的整個混合磁懸浮更加智能，可以隨水頭的變化自主調節。

本實用新型的有益效果是，可以通過Halbach圓環陣列的永磁懸浮和電磁懸浮共同承擔軸向負載，很大程度上減少了施加在推力軸承上的重量，從而減少了因推力軸承所導致的機組故障（如油膜擊穿，推力瓦變形，機械老化等）。本裝置雖然分擔大部分的軸向重量，但并沒有使機組全部懸浮，在此情形下機組能夠更加良好和平穩地運行。同時，永磁裝置有零污染，零損耗等優點，用它承擔一部分負重，可以減少電磁裝置的損耗。

該裝置不僅能夠減少軸向負載對推力軸承的損害，而且能夠根據不同季節和水頭自主調節電磁裝置的電磁浮力，可以有效地減免水頭過大或洪水等自然災害對機組的影響。

附圖說明

圖1為本實用新型Halbach圓環陣列結構示意圖。

圖2為本實用新型Halbach圓環陣列沿半徑方向截面處的排列示意圖。

圖3為本實用新型電磁裝置的控制原理圖。

圖4為本實用新型斥力型Halbach圓環陣列磁懸浮裝置結構示意圖。

圖5為本實用新型電磁磁浮裝置控制流程圖。

具體實施方式

實施例1