全懸浮式永磁懸浮風力發電機的製作方法
2023-06-02 23:40:26 1
專利名稱：全懸浮式永磁懸浮風力發電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種全懸浮式永磁懸浮風力發電機，該風力發電機是利用磁環側面具有連續環形磁場的物理現象，利用安裝在發動機轉子上的磁環側面和安裝在發動機外殼上 固定磁環進行擠壓，實現轉子徑向懸浮；再利用磁環端面相互擠壓，實現發動機轉子的軸向 懸浮，帶動葉輪旋轉時完全處於懸浮狀態。並且能夠實現高剛性徑向軸向全磁懸浮的風力 發電機。屬於磁懸浮技術領域。
背景技術：
目前，已經研製成功的磁懸浮風力發電機，是依靠磁懸浮力抵消部分風力發電機 旋轉部分的軸向或徑向載荷，但是還需要機械軸承才能夠達到軸向徑向的機械平衡。還沒 有一種能夠承載風力發電機全部旋轉載荷的磁懸浮系統用於風力發電機。
發明內容
本發明的原理是在風力發電機上，安裝永磁徑向軸向懸浮結構，利用永磁環內外 側面相互擠壓實現永磁徑向懸浮，帶動風力發電機主軸實現徑向懸浮，利用永磁環端面相 互擠壓實現主軸的軸向磁懸浮，帶動風力發電機主軸實現軸向磁懸浮。最終實現風力發電 機完全懸浮運轉。本發明原理解決的問題所採用的技術方案是在風力發電機的外殼兩端固定兩個 徑向擠壓磁環，對固定在主軸上的兩個徑向懸浮磁環進行均衡徑向擠壓。在徑向擠壓環的 外側的電機殼上還固定兩個不封閉徑向擠壓磁環，擠壓兩個固定在主軸上的抗偏心徑向懸 浮環，抵消主軸和葉輪產生的軸向重力。上述結構共同實現風力發電機的徑向懸浮；兩個軸 向擠壓磁環固定在電機的轉子的兩側，擠壓兩個固定在主軸上的軸向懸浮磁環。實現主軸 的軸向懸浮。同時還可以在發動機的後部安裝補償軸向懸浮結構，以補償葉輪受到風力軸 向頂推產生的過度軸向位移。軸向位移補償懸浮結構中，也可以用電磁鐵取代電機殼上的永磁環，用鐵環取代 主軸上的永磁環，利用電磁鐵吸引鐵環，以抵消主軸的過度軸向載荷，控制主軸的軸向位 移。利用位移傳感器控制電磁鐵的啟動和功率。
圖1是本發明的不封閉環抗偏心磁懸浮風力發電機的徑向剖面構造圖。圖2是本發明的不均衡徑向擠壓磁懸浮風力發電機的徑向剖面構造圖。圖3是本發明的錐形環磁懸浮風力發電機的徑向剖面構造圖。圖4是本發明的有立式懸浮軸承、防過度軸向偏移式磁懸浮風力發電機的徑向剖 面構造圖。圖5是本發明的由磁瓦組合成磁環的軸向視圖。圖6是本發明的不封閉徑向擠壓環的軸向視圖。
下面結合附圖對本發明做進一步說明。圖1中，主軸1，電機殼2，徑向懸浮磁環3，徑向擠壓磁環4，徑向抗偏心懸浮磁環3a和3b，不封閉永磁徑向擠壓環4a和4b，軸向懸浮環5、軸向擠壓環6、不導磁的環7，電機 轉子8，電機定子9，葉輪10等。安裝在電機殼2兩端的兩個徑向擠壓環4擠壓安裝在主軸 1上的兩個徑向懸浮磁環3，實現均衡徑向懸浮。安裝在電機殼2上的兩個不封閉永磁徑向 擠壓環4a和4b擠壓兩個安裝在主軸1上的向抗偏心懸浮磁環3a和3b，實現主軸的抗偏心 懸浮。兩個軸向擠壓環6固定在電機殼2上，擠壓兩個固定在主軸1上的兩個軸向懸浮環 5，使主軸處於軸向懸浮狀態。電機轉子8安裝在主軸1上，電機定子9安裝在電機殼2上。 葉輪10安裝在主軸1的任意一端，帶動主軸轉動。根據葉輪重力的不同，兩端的不封閉抗 偏心擠壓環4a和4b體積可以不一樣。徑向擠壓磁環4也可以是不封閉的磁環。圖2中，兩端的抗偏心擠壓環4a和4b是封閉的磁環，擠壓兩個徑向抗偏心懸浮環 3a和3b。其中擠壓磁環4a和4b內側最下端可以與徑向懸浮環的最下端平齊。根據葉輪 和轉子重量的大小，配比抗偏心擠壓磁環4a和4b的體積。其餘結構與圖1相同。圖3中，電機殼2的兩端固定著兩個內側面為錐形的徑向擠壓環4，擠壓兩個固定 在主軸1上的外側面為錐形的徑向懸浮環3，實現主軸徑向懸浮。兩個固定在電機殼2上的 軸向擠壓環7擠壓固定在主軸上的軸向懸浮磁環組5和6 (磁環5套在磁環6的外側)，實 現主軸的軸向懸浮。電機定子9安裝在主軸2上，電機轉子10安裝在主軸1上。軸向懸浮 環組與徑向懸浮環之間通過不導磁的環8隔開。圖4中，防止過度軸向位移的懸浮環11固定在主軸1上，擠壓固定在電機殼2上 的防止過度位移的軸向擠壓環12，防止主軸1過度軸向位移。兩個徑向抗偏心擠壓環4固 定在電機殼2上，擠壓兩個固定在主軸1上的徑向抗偏心懸浮環3 ；兩個固定在電機殼2上 的徑向擠壓環4a擠壓兩個固定在主軸1上的徑向懸浮環3a，共同實現主軸的徑向懸浮。兩 個安裝在電機殼2上的軸向擠壓磁環6a擠壓兩個固定在主軸1上的軸向懸浮磁環5a，實現 主軸1的軸向懸浮。電機定子9安裝在電機殼2上，電機轉子8安裝在主軸1上。葉輪10 安裝在主軸1上。圖4中，電機殼2整體固定在立式旋轉的軸2b上，兩個直徑不等的徑向擠壓環4b 和4c固定在立式軸承套7上，擠壓兩個固定在立式旋轉的軸2b上的徑向懸浮環，實現整體 徑向懸浮。固定在立式旋轉的軸2b上的軸向懸浮環5b擠壓固定在立式軸承套7上的軸向 擠壓環6b，實現整體軸向懸浮。圖5中，磁環由磁瓦1、2、3、4組成。圖6是不封閉徑向抗偏心擠壓磁環2，其中磁環2的上面有一個小磁塊1，對需要 擠壓的徑向懸浮環進行穩定。另外小磁塊1還可以是鐵塊，或電磁鐵。用於對徑向懸浮磁 環的上部進行吸引。拼接磁瓦之間可以有間隙，也可以沒有間隙。磁瓦上可以有凸起、凹槽 和穿孔。在上述設計中，可以在磁環的擠壓面和非擠壓面上開凹槽，所開的凹槽形狀不限， 凹槽可以是連續的環形，也可以是不連續的槽，或者是未穿透的孔。也可以在磁環非擠壓面 上加工一些突起，這些突起可以是環形連續的，也可以是不連續的環形，其形狀不限。其用 途可以是起到固定作用，也可以起到增加擠壓面表磁的作用。在上述設計中，在磁環上對稱、少量開孔，不會影響磁環的表磁。所以可以通過對磁環實施穿孔優化，可以降低軸承的重量，節約資源。上述設計中的磁環的擠壓面和非擠壓 面邊緣可以倒角，也可以不倒角。在上述設計中，徑向擠壓環和徑向懸浮環的擠壓面可以平行於主軸，也可以是不 平行於主軸的錐面。在上述永磁懸浮結構中，徑向懸浮、軸向懸浮結構可以根據不同需要進行任意排 列組合使用。例如用兩個軸向懸浮環擠壓一個固定軸向擠壓環的兩端，實現軸向懸浮等。
除以上實施例外，本發明還有其他實施方式。凡採用等同替換、等效變形形成的全 懸浮式永磁懸浮風力發電機，其技術方案均落在本發明的保護範圍內。
權利要求
一種全懸浮式永磁懸浮風力發電機，其特徵是主軸1，電機殼2，徑向懸浮磁環3，徑向擠壓磁環4，徑向抗偏心懸浮磁環3a和3b，不封閉永磁徑向擠壓環4a和4b，軸向懸浮環5、軸向擠壓環6、不導磁的環7，電機轉子8，電機定子9，葉輪10等。安裝在電機殼2兩端的兩個徑向擠壓環4擠壓安裝在主軸1上的兩個徑向懸浮磁環3，實現均衡徑向懸浮。安裝在電機殼2上的兩個不封閉永磁徑向擠壓環4a和4b擠壓兩個安裝在主軸1上的徑向抗偏心懸浮磁環3a和3b，實現主軸的抗偏心懸浮。兩個軸向擠壓環6固定在電機殼2上，擠壓兩個固定在主軸1上的兩個軸向懸浮環5，使主軸處於軸向懸浮狀態。電機轉子8安裝在主軸1上，電機定子9安裝在電機殼2上。葉輪10安裝在主軸1的任意一端，帶動主軸轉動。根據葉輪重力的不同，兩端的不封閉抗偏心擠壓環4a和4b體積可以不一樣。徑向擠壓環4也可以是不封閉的磁環。
2.根據權利要求1所述的全懸浮式永磁懸浮風力發電機，其特徵是可以在不封閉的 磁環上部安裝小磁塊；也可以在不封閉的磁環上部安裝鐵塊或電磁鐵，對徑向抗偏心懸浮 環的上部進行吸引。
3.根據權利要求1所述的全懸浮式永磁懸浮風力發電機，其特徵是用直徑大於徑向 擠壓環的抗偏心磁環取代不封閉抗偏心磁環，也可以實現主軸的徑向抗偏心。其下部的內 側邊緣可以與徑向擠壓環下部的內側邊緣平齊，也可以低於徑向擠壓環下部的內側邊緣。
4.根據權利要求1所述的全懸浮式永磁懸浮風力發電機，其特徵是所有磁環都可以 用磁瓦拼接而成。拼接磁瓦之間可以有間隙，也可以沒有間隙。
5.根據權利要求1所述的全懸浮式永磁懸浮風力發電機，其特徵是磁環的擠壓面和 非擠壓面都可以存在凹槽。凹槽的形狀和深度不限，甚至可以是對稱穿透的孔。同時磁環 的非擠壓面是還可以安裝凸起，只要對稱和不影響旋轉，凸起的連續性和形狀不限。
6.根據權利要求1所述的全懸浮式永磁懸浮風力發電機，其特徵是用於軸向懸浮的 完整磁環可以由大磁環套小磁環而成。軸向懸浮磁環其擠壓面邊緣可以倒角。
7.根據權利要求1所述的全懸浮式永磁懸浮風力發電機，其特徵是徑向懸浮和擠壓 磁環的擠壓面可以平行於主軸，也可以是不平行於主軸的錐形環。
8.根據權利要求1所述的全懸浮式永磁懸浮風力發電機，其特徵是只要能夠同時實 現電機轉子的徑向懸浮和軸向懸浮功能，其徑向懸浮結構和軸向懸浮結構的排列形式不 限。
9.根據權利要求1所述的全懸浮式永磁懸浮風力發電機，其特徵是可以用磁懸浮軸 承的一半安裝在外殼的下部，實現外殼立式旋轉的軸向徑向全懸浮。
10.根據權利要求1所述的磁懸浮軸承電機，其特徵是以上所有設計均可以任意增減 組合使用。
全文摘要
本發明的全懸浮式永磁懸浮風力發電機是一種完全通過永磁懸浮結構實現發動機轉子徑向和軸向全部處於懸浮狀態的磁懸浮風力發電機。主要包括葉輪、主軸、電機、永磁徑向懸浮結構、永磁軸向懸浮結構、抗徑向軸向偏心結構等部分。
文檔編號F03D9/00GK101806286SQ20091002479
公開日2010年8月18日 申請日期2009年2月16日 優先權日2009年2月16日
發明者卓向東 申請人:卓向東