[發(fā)明專利]調(diào)心磁懸浮軸承系統(tǒng)及發(fā)電機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910583062.2
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN112177868B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設計）人: 呂民東;毛凱;韓樹春;李云鋼;翟茂春;李萍;胡良輝;譚浩;王慕昊;高天宇;陳慧星;周偉;胡道宇;張泉;鄒玲;龔珺;劉坤;高文軼
• 申請（專利權）人: 中國航天科工飛航技術研究院（中國航天海鷹機電技術研究院）
• 主分類號: F03D80/70
• 分類號: F03D80/70;F16C32/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及磁懸浮軸承技術領域，公開了一種調(diào)心磁懸浮軸承系統(tǒng)及發(fā)電機。其中，該系統(tǒng)包括相互耦合的主動磁懸浮軸承和機械軸承，所述主動磁懸浮軸承和所述機械軸承共同支撐發(fā)電機主軸，所述主動磁懸浮軸承包括電磁鐵和銜鐵兩部分，電磁鐵安裝于定軸上，銜鐵安裝于動軸上，所述電磁鐵和所述銜鐵配合形成軸承磁回路并產(chǎn)生電磁力。由此，可以抵消不平衡磁拉力，降低磁懸浮軸承的振動，提高機械軸承的使用壽命；并且，還可以降低發(fā)電機定轉子之間的徑向偏移，減小定轉子之間的徑向間隙，提高發(fā)電機的發(fā)電效率，增加發(fā)電收益。

技術領域

本發(fā)明涉及磁懸浮軸承技術領域，尤其涉及一種調(diào)心磁懸浮軸承系統(tǒng)及發(fā)電機。

背景技術

風力發(fā)電機是將風能轉換為機械功并帶動轉子旋轉，最終輸出交流電的電力設備。風力發(fā)電機可以分為雙饋型和直驅型兩種類型。相比于雙饋型風力發(fā)電機，直驅型風力發(fā)電機將電機與葉輪直接連接進行驅動，省去了齒輪箱等傳統(tǒng)部件。直驅型風力發(fā)電機使用直接驅動能量的優(yōu)勢省略了雙饋型風力發(fā)電機系統(tǒng)中的變速箱結構，減少了發(fā)電機傳動部件的數(shù)量，降低了磨損速度。由于齒輪箱是兆瓦級風力發(fā)電機中易過載和過早損壞的部件，因此沒有齒輪箱的直驅式風力發(fā)動機在低風速時具備高效率、低噪音、高壽命、機組體積小、運行維護成本低等諸多優(yōu)點。

直驅型風力發(fā)電機的專用軸承分為三類，包括主軸軸承、偏航軸承和變槳軸承。目前，三種軸承均使用機械軸承，軸承的結構形式主要有四點接觸球軸承、交叉滾子軸承、圓柱滾子軸承、調(diào)心滾子軸承、深溝球軸承等。風力發(fā)電機要求軸承有良好的密封性能和潤滑性能、耐沖擊、長壽命和高可靠性,發(fā)電機在一級風時就要啟動,并能跟蹤風向變化,所以軸承結構需要進行特殊設計以保證低摩擦、高靈敏度。

然而，現(xiàn)有的直驅型風力發(fā)電機為內(nèi)定子、外轉子結構，發(fā)電機轉子上呈“杯”型結構。發(fā)電機轉子僅一側機械軸承與定軸相連接，而另一側為懸臂結構。這種結構設計存在發(fā)電機轉子遠離支撐端剛度較小的問題。

此外，發(fā)電機由于定轉子加工和裝配誤差、轉子主軸彎曲、軸承磨損或者轉子不平衡時，可能會出現(xiàn)氣隙偏心現(xiàn)象。發(fā)電機運行在偏心故障下，由于發(fā)電機氣隙磁場不對稱，發(fā)電機會出現(xiàn)不平衡磁拉力，會加劇發(fā)電機組的噪聲和振動，引起發(fā)電機的鐵心和轉子軸發(fā)生形變，減少發(fā)電機的使用壽命，并加快軸承磨損。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種調(diào)心磁懸浮軸承系統(tǒng)及發(fā)電機，能夠解決現(xiàn)有技術中發(fā)電機定轉子之間氣隙偏心大的技術問題。

本發(fā)明提供了一種調(diào)心磁懸浮軸承系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)包括相互耦合的主動磁懸浮軸承和機械軸承，所述主動磁懸浮軸承和所述機械軸承共同支撐發(fā)電機主軸，所述主動磁懸浮軸承包括電磁鐵和銜鐵兩部分，電磁鐵安裝于定軸上，銜鐵安裝于動軸上，所述電磁鐵和所述銜鐵配合形成軸承磁回路并產(chǎn)生電磁力。

優(yōu)選地，所述磁懸浮軸承設置在所述發(fā)電機的遠離固定端位置處。

優(yōu)選地，所述電磁鐵上設置有電磁線圈。

優(yōu)選地，所述機械軸承的內(nèi)圈固定在動軸上，所述機械軸承的外圈固定在定軸上，所述動軸與風機葉片連接，所述定軸與塔筒連接。

優(yōu)選地，所述機械軸承為滾動軸承。

優(yōu)選地，該系統(tǒng)還包括檢測裝置、控制器和功率放大器，其中，所述檢測裝置檢測發(fā)電機轉子的位置并將位置信號輸出至所述控制器，所述控制器根據(jù)所述位置信號計算所述電磁鐵的電流值并輸出至所述功率放大器，所述功率放大器根據(jù)所述電流值輸出對應電流至所述電磁鐵的電磁線圈，以調(diào)節(jié)所述電磁鐵的電磁力大小。

優(yōu)選地，所述檢測裝置為位置傳感器。

優(yōu)選地，所述電磁鐵產(chǎn)生的最大電磁力大于所述發(fā)電機的最大不平衡磁拉力。

本發(fā)明還提供了一種發(fā)電機，其中，包括上述的調(diào)心磁懸浮軸承系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述發(fā)電機為直驅型風力發(fā)電機。