[發明專利]用于風力渦輪機以及其他設備的磁懸浮的磁鐵配置

有效

• 申請號: 201380031510.9
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN104411970B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: C·S·綽;M·A·詹金斯
• 申請（專利權）人: 睿格妮戴有限責任公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04;F03D3/04;F16C32/04;F03D80/70;F03D15/00;F03D13/20
• 代理公司: 北京商專永信知識產權代理事務所(普通合伙)11400
• 代理人: 鄔玥,葛強

相關專利申請

本申請是于2012年4月20日提交的61/636,583號美國臨時專利申請的正式申請，該專利申請的內容整體地在此引用以供參考。

背景技術

獲取風力和把風力轉換成能量一直是人類長期努力的任務。從古代的風車房到今天的巨大的風力發電場，這種再生型能量的有效的獲取和利用對于現代經濟是至關重要的。隨著對于更清潔能量的增長的需要，更清潔的替換的能源生產的研究進展的重要性是顯而易見的。

風力渦輪機利用風力的動能，把它轉換成機械能或電力。傳統的風力渦輪機具有水平旋轉軸，它允許風力渦輪機的葉片圍繞該軸旋轉。當風力驅動葉片時，葉片圍繞風力渦輪機的水平旋轉軸運動。然后，葉片相對于水平軸的相對旋轉可被轉換成能量。

近來，垂直軸風力渦輪機已被使用來利用風力的動能。垂直軸風力渦輪機以與水平軸風力渦輪機同樣的方式運行，然而，該軸位于垂直面，葉片圍繞垂直軸旋轉。正如在物理學中(具體地在Betz定律中)闡述的，在水平軸風力渦輪機與垂直軸風力渦輪機運行期間，由于能量將損失在風車房的機械零件的摩擦力上，能量在轉換過程期間將會損失。而且，在現有的系統中運轉部件之間的摩擦帶來維修問題，這需要經常的和高花費的修理，主要是由于進行此類工作時需要系統停機。

最近，磁懸浮和其他先進技術被使用來減小摩擦，由此提高運行的效能。然而，用于磁懸浮的磁鐵的使用(這在列車產業中是熟知的)充滿問題。磁懸浮使用的主要的問題是脈動的磁場的控制，即穩定性。這個問題在試圖通過利用圍繞中心軸桿的單個磁鐵將部件磁懸浮以減小摩擦的垂直軸風力渦輪機系統中尤其明顯。然而，這些現有技術系統不能使得磁通量穩定，也無法消除摩擦，從而使得整個設備處境危險。

因此，需要一種能提高穩定性、消除摩擦、和使得系統服務與停機時間最小化的改進的磁鐵配置。

發明內容

本發明提供了通過新的磁鐵配置來減小風力渦輪機的零部件之間的摩擦而提高風力渦輪機或類似設備的效率的技術、系統和方法。風力渦輪機包括渦輪機轉子、渦輪機支座、連接到渦輪機轉子的一個或多個葉片，其中所述一個或多個葉片被配置成使得渦輪機轉子相對于渦輪機支座運動。通過把一個或多個磁鐵組放置在渦輪機支座與渦輪機轉子之間并且在二者之間形成間距，而提高效率。渦輪機轉子的旋轉運動實際上是無摩擦的，在渦輪機葉片旋轉期間花費最小的能量。由渦輪機轉子產生的能量輸出被傳送到配置成從渦輪機轉子的旋轉運動產生電力的一個或多個發電機。

在本發明中，雙極磁鐵組在新穎的配置中被耦合到渦輪機轉子和渦輪機支座。該雙極磁鐵組被用來在渦輪機轉子和渦輪機支座之間形成間距，由此減小渦輪機轉子和渦輪機支座之間的摩擦。

更具體地，雙極磁鐵具有兩種類型，由布置在環繞渦輪機支座的環中的圓柱形磁鐵組成的下部組磁鐵；和由大體上呈矩形的磁鐵組成的上部組的磁鐵，其中每個矩形磁鐵被布置在對應的圓柱形的下部磁鐵的上方。

這樣，利用本發明的改進磁鐵配置的整個設備可以控制不穩定的磁通量，由此增強運行的穩定性。另外，軸向布置的對齊的磁鐵也可以被用來進一步穩定設備的運行。

附圖說明

雖然本說明書是以權利要求作為結束而且權利要求被用于具體地指出和清楚地說明本發明的主題，但可以相信，通過結合附圖所作出的以下說明將更好地了解本發明，其中相同的標號表示在結構上和其它方面相同的元件，其中：

圖1A是現有技術風力渦輪機配置的示意性截面圖；

圖1B是諸如圖1A所示的那樣的、現有技術風力渦輪機的示意性俯視圖；

圖2是現有技術風力渦輪機的示意性截面圖；

圖3是另一個現有技術風力渦輪機的示意性截面圖；

圖4是現有技術風力渦輪機的示意性俯視圖；

圖5A是在按照本發明的實施例中磁鐵的環形配置的輪廓圖；

圖5B是在按照本發明的實施例中磁鐵的環形配置的俯視圖；

圖5C是在按照本發明的實施例中磁鐵的環形配置的立面側視圖；

圖6A是按照本發明的磁懸浮軸承配置的實施例的立體圖；以及

圖6B是在圖6A所示的磁懸浮軸承內的磁鐵和電子部件的示意圖。

具體實施方式