專利名稱：一種水平軸磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)，尤其是一種水平軸磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)，用于
將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。
背景技術(shù)：
風(fēng)能在地球上分布廣泛，可利用價(jià)值高，對(duì)其開發(fā)利用對(duì)環(huán)境無(wú)污染，從而各種各 樣的風(fēng)力發(fā)電機(jī)得到蓬勃發(fā)展，常見(jiàn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般采用機(jī)械軸承支承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，風(fēng)機(jī) 運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)部分與非轉(zhuǎn)動(dòng)部分存在較嚴(yán)重的摩擦和磨損，嚴(yán)重影響著風(fēng)機(jī)的起動(dòng)風(fēng)速和風(fēng) 能轉(zhuǎn)換效率，為了能充分利用風(fēng)力資源，降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)的起動(dòng)風(fēng)速，采用磁懸浮技術(shù)消除 重力的影響，減小機(jī)械摩擦和磨損，中國(guó)發(fā)明專利ZL200610011434. 7《全永磁懸浮風(fēng)力發(fā) 電機(jī)》所公開的技術(shù)是對(duì)于水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)由機(jī)械軸承支承，永磁懸浮偏置 軸承來(lái)抵消轉(zhuǎn)子重力，發(fā)明只是在一定程度上減弱了轉(zhuǎn)子重力對(duì)機(jī)械軸承的影響，但風(fēng)機(jī) 仍處于低摩擦運(yùn)行狀態(tài)，并沒(méi)有從根本上消除轉(zhuǎn)動(dòng)部分與非轉(zhuǎn)動(dòng)部分的機(jī)械摩擦問(wèn)題，不 能大幅度降低風(fēng)機(jī)的起動(dòng)風(fēng)速。武漢理工大學(xué)對(duì)小型的磁懸浮風(fēng)機(jī)進(jìn)行了研究，在徑向上 采用永磁被動(dòng)磁軸承，軸向上采用一個(gè)小鋼球來(lái)進(jìn)行輔助支承，完成風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子在軸向上的 機(jī)械約束，但此時(shí)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子在軸向上仍然存在機(jī)械接觸，且整個(gè)系統(tǒng)無(wú)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的穩(wěn) 定性和抗干擾能力較差。美國(guó)發(fā)明專利US7， 391， 128B2《Windgenerator system using attractive magnetic forces to reduce the load on thebearings》給出的技術(shù)方案為 風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸由齒輪箱連結(jié)，兩段轉(zhuǎn)子分別由徑向磁軸承和軸向磁軸承，且均采用全主 動(dòng)形式，轉(zhuǎn)軸實(shí)現(xiàn)分段懸浮，系統(tǒng)中雖無(wú)機(jī)械軸承，但由于風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中存在齒輪箱，仍然存 在機(jī)械接觸，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)整個(gè)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的完全懸浮，且?guī)X輪的轉(zhuǎn)軸，磁軸承的控制系統(tǒng)設(shè) 計(jì)較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)，采 用主被動(dòng)結(jié)合的磁軸承系統(tǒng)，轉(zhuǎn)動(dòng)部分與非轉(zhuǎn)動(dòng)部分是完全分離開的，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子五自由 度懸浮和低功耗穩(wěn)定運(yùn)行，完全消除機(jī)械摩擦和磨損，有效降低風(fēng)機(jī)的起動(dòng)風(fēng)速，提高風(fēng)能 利用率。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種水平軸磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由靜止部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部 分組成，其特征在于靜止部分包括徑向磁軸承定子、軸向磁軸承定子、前保護(hù)軸承、后保 護(hù)軸承、發(fā)電機(jī)定子、定子外殼和風(fēng)機(jī)塔架；轉(zhuǎn)動(dòng)部分包括風(fēng)葉、輪轂、徑向磁軸承轉(zhuǎn)子、 軸向磁軸承轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸；沿轉(zhuǎn)軸方向安裝有風(fēng)葉、前保護(hù)軸承、前徑向磁軸承、 前軸向磁軸承、發(fā)電機(jī)、后軸向磁軸承、后徑向磁軸承、后保護(hù)軸承；其中風(fēng)葉安裝在輪轂 上，輪轂與轉(zhuǎn)軸固連；前保護(hù)軸承和后保護(hù)軸承安裝在風(fēng)機(jī)外殼上；風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸在與前、后保 護(hù)軸承配合的位置上有凹槽，前端與前保護(hù)軸承在徑向上形成徑向保護(hù)間隙，在軸向上形 成軸向保護(hù)間隙；后端與后保護(hù)軸承在徑向上形成徑向保護(hù)間隙，在軸向上形成軸向保護(hù)間隙；其徑向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)軸位置有凹槽，在徑向方向上形成徑向保護(hù)間隙，在軸向上形成軸向保 護(hù)間隙；徑向磁軸承定子安裝在風(fēng)機(jī)外殼上，其徑向內(nèi)側(cè)為徑向磁軸承轉(zhuǎn)子，兩者配合形成 徑向磁軸承工作間隙；軸向磁軸承定子安裝在風(fēng)機(jī)外殼上，其徑向內(nèi)側(cè)為軸向磁軸承轉(zhuǎn)子， 兩者配合形成軸向磁軸承工作間隙；發(fā)電機(jī)定子安裝在風(fēng)機(jī)外殼上，其徑向內(nèi)側(cè)為發(fā)電機(jī) 轉(zhuǎn)子，兩者配合形成發(fā)電機(jī)工作間隙；風(fēng)機(jī)外殼固定在風(fēng)機(jī)塔架上，塔架通過(guò)固定裝置固定 在地面上。 所述的軸向磁軸承的定轉(zhuǎn)子由單環(huán)或多環(huán)不同充磁方向的永磁體構(gòu)成，完成風(fēng) 機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向平動(dòng)自由度的穩(wěn)定。所述的徑向磁軸承采用永磁偏置、電磁控制的主動(dòng)式 磁懸浮軸承，完成風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的徑向平動(dòng)和扭動(dòng)自由度的控制，工作間隙取值范圍為 0. 6mm lmm之間。所述的風(fēng)機(jī)保護(hù)間隙小于徑向磁軸承和軸向磁軸承的工作間隙，為 0. 2mm 0. 4mm。所述的軸向磁軸承的永磁體環(huán)數(shù)為3 7，所述的軸向磁軸承動(dòng)靜磁環(huán)在 軸向上的間距為2mm 5mm，在徑向上的工作間隙為3mm 5mm。 本發(fā)明的原理是當(dāng)風(fēng)吹向風(fēng)葉時(shí)，風(fēng)葉帶動(dòng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)與之固連 的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；當(dāng)風(fēng)吹響風(fēng)葉時(shí)，風(fēng)葉會(huì)受到力的作用，風(fēng)機(jī)通 過(guò)徑向磁軸承和軸向磁軸承的支承作用來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定懸浮，當(dāng)吹向風(fēng)葉的風(fēng) 速變化時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸受到力的大小發(fā)生變化，這時(shí)在徑向上通過(guò)調(diào)節(jié)徑向磁軸承的控制電 流來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定懸浮，軸向上軸向被動(dòng)磁軸承通過(guò)自身的位移正剛度實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子在 軸向上穩(wěn)定懸浮，從而保證風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行；其中徑向磁軸承完成風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子徑向平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng) 自由度的穩(wěn)定控制，軸向磁軸承完成風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸向平動(dòng)自由度的穩(wěn)定控制，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī) 轉(zhuǎn)子五自由度的穩(wěn)定懸浮控制，保證風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分與非轉(zhuǎn)動(dòng)部分始終保持有一定的工作間 隙，而使轉(zhuǎn)子與定子不至發(fā)生相撞，保證風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)能向電能的穩(wěn)定轉(zhuǎn)化輸 出。 所述的軸向磁軸承的工作原理為，如圖2所示為風(fēng)機(jī)用單環(huán)軸向被動(dòng)磁軸承的截 面圖，當(dāng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在軸向存在偏移量Az > 0時(shí)，右邊被動(dòng)磁軸承II的靜磁環(huán)621對(duì)動(dòng)磁 環(huán)622的斥力大于左側(cè)被動(dòng)磁軸承I靜磁環(huán)611對(duì)動(dòng)磁環(huán)612的斥力，因此轉(zhuǎn)子受到沿Z 軸負(fù)向的合力，致使轉(zhuǎn)子回到平衡位置。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明所設(shè)計(jì)的磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)五自 由度全懸浮，轉(zhuǎn)動(dòng)部分與靜止部分無(wú)任何機(jī)械接觸。與現(xiàn)有的機(jī)械軸承風(fēng)機(jī)相比，維護(hù)量 小，可完全消除機(jī)械摩擦和磨損，延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)使用壽命和提高工作效率。本發(fā)明磁軸承軸向采 永磁被動(dòng)磁軸承，徑向采用主動(dòng)控制磁軸承，采用主被動(dòng)結(jié)合的磁軸承方案，與現(xiàn)有技術(shù)相 比可減少控制系統(tǒng)個(gè)數(shù)和系統(tǒng)復(fù)雜度，真正實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的全懸浮運(yùn)行。軸向磁軸承采用 單環(huán)或多環(huán)軸向被動(dòng)磁軸承，不消耗功率，使系統(tǒng)的功耗降到最低，且不會(huì)給徑向磁軸承帶 來(lái)很大的附加載荷，利于整個(gè)磁軸承系統(tǒng)的穩(wěn)定，并減小了磁軸承系統(tǒng)的控制難度，降低系 統(tǒng)的功耗。同時(shí)，徑向采用永磁偏置、主動(dòng)控制的混合式磁軸承，以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子徑向自 由度的穩(wěn)定控制，且功耗較低，與單環(huán)或多環(huán)軸向被動(dòng)磁軸承結(jié)合，實(shí)現(xiàn)功耗最小的磁軸承 系統(tǒng)組合方案。


圖1為本發(fā)明的一種水平軸磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 圖2為本發(fā)明的單環(huán)軸向被動(dòng)磁軸承系統(tǒng)圖；
圖3為本發(fā)明的一種多環(huán)軸向被動(dòng)磁軸承系統(tǒng)圖； 圖4a為本發(fā)明的徑向磁軸承的剖面圖，圖4b為本發(fā)明的徑向磁軸承的端面圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，一種水平軸磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由靜止部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分組成，其特征 在于靜止部分包括徑向磁軸承定子511和521、軸向磁軸承定子611和621、前保護(hù)軸承 8、后保護(hù)軸承9、發(fā)電機(jī)定子71、定子外殼10和風(fēng)機(jī)塔架3 ;轉(zhuǎn)動(dòng)部分包括風(fēng)葉1、輪轂2、 徑向磁軸承轉(zhuǎn)子512和522、軸向磁軸承轉(zhuǎn)子612和622、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子72和轉(zhuǎn)軸4 ;沿轉(zhuǎn)軸 方向安裝有風(fēng)葉1 、前保護(hù)軸承8 、前徑向磁軸承51 、前軸向磁軸承61 、發(fā)電機(jī)7 、后軸向磁軸 承62、后徑向磁軸承52、后保護(hù)軸承9 ;其中風(fēng)葉1安裝在輪轂2上，輪轂2與轉(zhuǎn)軸4固連； 前保護(hù)軸承8和后保護(hù)軸承9安裝在風(fēng)機(jī)外殼10上；風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸4在與前保護(hù)軸承8和后保 護(hù)軸承9配合的位置上有凹槽，前端與前保護(hù)軸承8在徑向上形成徑向保護(hù)間隙，在軸向上 形成軸向保護(hù)間隙；后端與后保護(hù)軸承9在徑向上形成徑向保護(hù)間隙，在軸向上形成軸向 保護(hù)間隙；其徑向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)軸4位置有凹槽，在徑向方向上形成徑向保護(hù)間隙，在軸向上形成 軸向保護(hù)間隙；徑向磁軸承定子511、521安裝在風(fēng)機(jī)外殼10上，其徑向內(nèi)側(cè)為徑向磁軸承 轉(zhuǎn)子512 、 522 ，定轉(zhuǎn)子配合形成徑向磁軸承工作間隙；軸向磁軸承定子611 、 621安裝在風(fēng)機(jī) 外殼10上，其徑向內(nèi)側(cè)為軸向磁軸承轉(zhuǎn)子612、622，定轉(zhuǎn)子配合形成軸向磁軸承工作間隙； 發(fā)電機(jī)定子71安裝在風(fēng)機(jī)外殼10上，其徑向內(nèi)側(cè)為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子72，兩者配合形成發(fā)電機(jī)工 作間隙；風(fēng)機(jī)外殼10固定在風(fēng)機(jī)塔架3上，塔架3通過(guò)固定裝置固定在地面上。
圖2所示為本發(fā)明的單環(huán)軸向被動(dòng)磁軸承的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，磁軸承由兩組相對(duì)放置的 軸向被動(dòng)磁軸承單元I和軸向被動(dòng)磁軸承單元II組成，軸向被動(dòng)磁軸承單元I由靜磁環(huán) 611和動(dòng)磁環(huán)612構(gòu)成，靜磁環(huán)611和動(dòng)磁環(huán)612為同心錐形磁環(huán)，高度H相同，本實(shí)施例中 取H二20mm，斜角a =45° ，充磁方向?yàn)檩S向充磁，靜磁環(huán)611和動(dòng)磁環(huán)612之間存在一 定的軸向間距g。，軸向被動(dòng)磁軸承單元II與單元I的組成相同，g。取值為2mm 5mm時(shí)兩 組相對(duì)放置的單環(huán)被動(dòng)磁軸承單元即可按圖2中所示的配置方式構(gòu)成穩(wěn)定的單環(huán)軸向被 動(dòng)磁軸承系統(tǒng)，本實(shí)施例中g(shù)。 = 3mm。動(dòng)靜磁環(huán)在徑向上的工作間隙范圍為3mm 5mm，本 實(shí)施例中取為3. 5mm。如圖2中所示，動(dòng)磁環(huán)621和動(dòng)磁環(huán)622與轉(zhuǎn)軸4固連，是風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子 系統(tǒng)的一部分，在風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中單環(huán)被動(dòng)磁軸承單元I和單環(huán)被動(dòng)磁軸承單元II分別安裝在 發(fā)電機(jī)7的兩側(cè)構(gòu)成單環(huán)軸向被動(dòng)磁軸承系統(tǒng)，完成風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸向平動(dòng)的穩(wěn)定控制。
圖3為本發(fā)明所采用的一種多環(huán)軸向被動(dòng)磁軸承，此多環(huán)軸向被動(dòng)磁軸承由兩組 相對(duì)放置的多環(huán)被動(dòng)磁軸承單元I和多環(huán)被動(dòng)磁軸承單元II組成，多環(huán)被動(dòng)磁軸承單元由 靜磁環(huán)組611和動(dòng)磁環(huán)組612構(gòu)成，靜磁環(huán)組611和動(dòng)磁環(huán)組612由n塊同心錐形磁環(huán)構(gòu) 成，每塊磁環(huán)高度為h，軸承動(dòng)靜磁環(huán)組總的高度H相同，永磁體環(huán)數(shù)為3 7時(shí)可使軸承剛 度達(dá)到最大，本實(shí)施例中取n = 3，h = 5mm，H = 15mm。永磁體的斜角a = 45° ，充磁方向 為軸向交替充磁，軸承的靜磁環(huán)組611和動(dòng)磁環(huán)組612之間存在一定的軸向間距g。，軸向被 動(dòng)磁軸承單元II與單元I的組成相同，g。取值為2mm 5mm時(shí)兩組相對(duì)放置的多環(huán)被動(dòng)磁 軸承單元即可按圖3中所示的配置方式構(gòu)成穩(wěn)定的多環(huán)軸向被動(dòng)磁軸承系統(tǒng)，本例中g(shù)。= 3mm。動(dòng)靜磁環(huán)在徑向上的工作間隙范圍為3mm 5mm，本實(shí)施例中取為3. 5mm。如圖3中所示，動(dòng)磁環(huán)組621和動(dòng)磁環(huán)組622與轉(zhuǎn)軸4固連，是風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的一部分，在風(fēng)機(jī)系統(tǒng) 中多環(huán)被動(dòng)磁軸承單元I和多環(huán)被動(dòng)磁軸承單元II分別安裝在發(fā)電機(jī)7的兩側(cè)構(gòu)成多環(huán) 軸向被動(dòng)磁軸承系統(tǒng)，完成風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸向平動(dòng)的穩(wěn)定控制。此軸向磁軸承系統(tǒng)具有大承載 力和高剛度特性，充分利用永磁材料，從而減小磁軸承系統(tǒng)的體積重量。
圖4為本發(fā)明用的永磁偏置、電磁控制的主動(dòng)式徑向磁軸承的軸向剖面圖和端面 圖，其中(a)為軸向剖面圖，(b)為端面圖，該徑向磁軸承為永磁偏置、電磁控制的主動(dòng)式徑 向磁軸承，完成風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子兩個(gè)徑向平動(dòng)自由度的控制，該徑向磁軸承主要由永磁體5114、定 子導(dǎo)磁環(huán)5113、徑向磁軸承定子鐵芯5111 、徑向磁軸承轉(zhuǎn)子鐵芯5121 、轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)5122、空 氣隙5115和徑向磁軸承激磁線圈5112組成，徑向磁軸承的4個(gè)定子磁極分別沿x和y軸放 置，轉(zhuǎn)子鐵芯5121和轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)5122構(gòu)成徑向磁軸承的轉(zhuǎn)子部分5121，轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)5122 與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸4固連，是風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的一部分；徑向磁軸承的永磁體嵌裝在定子導(dǎo)磁環(huán)5113中 間，為徑向磁軸承提供偏置磁場(chǎng)，徑向磁軸承激磁線圈5112套裝在定子鐵芯5111上，與定 子導(dǎo)磁環(huán)5113、永磁體5114共同組成了徑向磁軸承的定子部分，轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)5122和轉(zhuǎn)子鐵 芯5121組成了徑向磁軸承的轉(zhuǎn)子部分。徑向磁軸承應(yīng)用在風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中，空氣隙5115的取 值范圍在0. 5mm lmm之間，本實(shí)施例中徑向磁間隙取0. 5mm，兩組徑向永磁偏置磁軸承安 裝在軸向磁軸承的兩側(cè)。為了保證風(fēng)機(jī)在起動(dòng)和停轉(zhuǎn)時(shí)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子不與定子發(fā)生相碰且不影 響風(fēng)機(jī)正常的運(yùn)行，保護(hù)間隙應(yīng)比磁軸承的磁間隙小，氣隙范圍為0. 2mm 0. 4mm，本實(shí)施 例中取0. 2mm。 本發(fā)明說(shuō)明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
一種水平軸磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由靜止部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分組成，其特征在于靜止部分包括徑向磁軸承定子(511、521)、軸向磁軸承定子(611、621)、前保護(hù)軸承(8)、后保護(hù)軸承(9)、發(fā)電機(jī)定子(71)、定子外殼(10)和風(fēng)機(jī)塔架(3)；轉(zhuǎn)動(dòng)部分包括風(fēng)葉(1)、輪轂(2)、徑向磁軸承轉(zhuǎn)子(512、522)、軸向磁軸承轉(zhuǎn)子(612、622)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(72)和轉(zhuǎn)軸(4)；沿轉(zhuǎn)軸方向安裝有風(fēng)葉(1)、前保護(hù)軸承(8)、前徑向磁軸承(51)、前軸向磁軸承(61)、發(fā)電機(jī)(7)、后軸向磁軸承(62)、后徑向磁軸承(52)、后保護(hù)軸承(9)；其中風(fēng)葉(1)安裝在輪轂(2)上，輪轂(2)與轉(zhuǎn)軸(4)固連；前保護(hù)軸承(8)和后保護(hù)軸承(9)安裝在風(fēng)機(jī)外殼(10)上；風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸(4)在與前保護(hù)軸承(8)和后保護(hù)軸承(9)配合的位置上有凹槽，前端與前保護(hù)軸承(8)在徑向上形成徑向保護(hù)間隙，在軸向上形成軸向保護(hù)間隙；后端與后保護(hù)軸承(9)在徑向上形成徑向保護(hù)間隙，在軸向上形成軸向保護(hù)間隙；徑向磁軸承定子(511、521)安裝在風(fēng)機(jī)外殼(10)上，其徑向內(nèi)側(cè)為徑向磁軸承轉(zhuǎn)子(512、522)，兩者配合在徑向上形成徑向磁軸承工作間隙；軸向磁軸承定子(611、621)安裝在風(fēng)機(jī)外殼(10)上，其徑向內(nèi)側(cè)為軸向磁軸承轉(zhuǎn)子(612、622)，兩者配合在軸向上形成軸向磁軸承工作間隙；發(fā)電機(jī)定子(71)安裝在風(fēng)機(jī)外殼(10)上，其徑向內(nèi)側(cè)為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(72)，兩者配合在徑向上形成發(fā)電機(jī)工作間隙；風(fēng)機(jī)外殼(10)固定在風(fēng)機(jī)塔架(3)上，塔架(3)通過(guò)固定裝置固定在地面上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的水平軸磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于軸向磁軸承(6)的 定轉(zhuǎn)子由單環(huán)或多環(huán)不同充磁方向的永磁體構(gòu)成，完成風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向平動(dòng)自由度的穩(wěn) 定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于軸向磁軸承(6)的永磁體環(huán)數(shù)為3 7。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于軸向磁軸承(6)動(dòng)靜磁環(huán) 在軸向上的間距為2mm 5mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于軸向磁軸承(6)動(dòng)靜磁環(huán) 在徑向上的工作間隙為3mm 5mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平軸磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于徑向磁軸承(5)采 用永磁偏置、電磁控制的主動(dòng)式磁懸浮軸承，工作間隙取值范圍為0. 5mm lmm之間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于前保護(hù)軸承(8)和后保護(hù) 軸承(9)與轉(zhuǎn)軸形成的徑向保護(hù)間隙小于徑向磁軸承(5)的工作間隙，形成的軸向保護(hù)間 隙小于軸向磁軸承(6)的工作間隙，保護(hù)間隙取值范圍為O. 2mm 0.4mm。
全文摘要
一種水平軸磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括靜止部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分，靜止部分包括徑向磁軸承定子部分、軸向磁軸承定子部分、發(fā)電機(jī)定子部分、前保護(hù)軸承、后保護(hù)軸承、定子外殼和風(fēng)機(jī)塔架；轉(zhuǎn)動(dòng)部分包括風(fēng)葉、輪轂、轉(zhuǎn)軸、徑向磁軸承轉(zhuǎn)子部分、軸向磁軸承轉(zhuǎn)子部分和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子部分；軸向磁軸承由永磁體構(gòu)成，無(wú)需控制系統(tǒng)，徑向磁軸承為永磁偏置磁軸承，永磁體提供偏置磁密，由電流調(diào)節(jié)控制力；風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)五自由度穩(wěn)定懸浮，可完全消除轉(zhuǎn)動(dòng)部分與靜止部分的機(jī)械摩擦，降低風(fēng)機(jī)的起動(dòng)阻力矩和起動(dòng)風(fēng)速，提高風(fēng)能利用率。本發(fā)明各個(gè)組件布局合理、緊湊，可減少風(fēng)機(jī)的維護(hù)量和延長(zhǎng)使用壽命。
文檔編號(hào)F16C32/04GK101701573SQ20091023594
公開日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者樂(lè)韻, 孫津濟(jì), 房建成, 李麗君, 王曦, 蔣濤, 韓邦成 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)