永磁懸浮盤式風(fēng)力發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種永磁懸浮盤式風(fēng)力發(fā)電機(jī)。它包括盤式發(fā)電機(jī)部分和永磁懸浮軸承，所述永磁懸浮軸承位于盤式電機(jī)部分下部，所述盤式發(fā)電機(jī)部分的盤式電機(jī)定子鐵芯通過螺紋旋合在中心軸上面，中心軸穿過永磁懸浮軸承的軸圈，在永磁懸浮軸承的下部，中心軸與軸圈由小螺釘進(jìn)行周向固定，而由圓螺母進(jìn)行軸向固定；永磁懸浮軸承的法蘭上端蓋通過螺釘與盤式電機(jī)轉(zhuǎn)子的下端蓋相連；盤式發(fā)電機(jī)部分的盤式電機(jī)轉(zhuǎn)子由一個(gè)上端蓋和一個(gè)下端蓋連接成盤式盒體包容盤式電機(jī)定子。本風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有力學(xué)特性穩(wěn)定、啟動(dòng)性能好、發(fā)電效率高的特點(diǎn)。同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡單、無需潤滑、無污染等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以在惡劣環(huán)境下長時(shí)間工作。
【專利說明】永磁懸浮盤式風(fēng)力發(fā)電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種超低風(fēng)速即可啟動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，特別是一種永磁懸浮外轉(zhuǎn)子盤式三相交流風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]電能是現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的能源，風(fēng)電則是近幾十年新興的綠色無污染的新能源。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，其形式多種多樣，原理都是基于電磁感應(yīng)定律。目前交流風(fēng)力發(fā)電機(jī)的典型特征是:1)采用長/徑比大的圓筒形式；2)采用勵(lì)磁線圈、電刷及滑環(huán)結(jié)構(gòu)；3)采用滑動(dòng)或者滾動(dòng)軸承，啟動(dòng)阻力矩大；4)風(fēng)輪安裝在內(nèi)轉(zhuǎn)子上。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種力學(xué)特性穩(wěn)定、啟動(dòng)性能好、發(fā)電效率高的永磁懸浮盤式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡單、無需潤滑、無污染等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以在惡劣環(huán)境下長時(shí)間工作。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的構(gòu)思是:
[0005]本實(shí)用新型采用磁懸浮軸承代替原有推力軸承，使用磁懸浮軸承替代推力軸承來承受軸向力，不僅使盤式電機(jī)的外殼整體懸浮，減小摩擦力矩，同時(shí)還可以緩沖軸向的震蕩。采用盤式電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)電機(jī)，由于采用的是外轉(zhuǎn)子內(nèi)定子式的盤式電機(jī)，可以將風(fēng)輪設(shè)計(jì)到盤式電機(jī)的外殼上，增加了整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。同時(shí)盤式電機(jī)上下蓋布滿扇形永磁體，結(jié)構(gòu)簡單。定子采用有鐵芯的電樞，是通過將硅鋼片帶料沿周向卷繞而成。鐵芯采用開槽形式，減小氣隙而增大氣隙磁密，減小所需永磁體用量，因而可以節(jié)約發(fā)電機(jī)的成本。
[0006]根據(jù)上述實(shí)用新型構(gòu)思，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案:
[0007]—種永磁懸浮盤式風(fēng)力發(fā)電機(jī),包括盤式發(fā)電機(jī)部分和永磁懸浮軸承,其特征在于:所述永磁懸浮軸承位于盤式電機(jī)部分下部，所述盤式發(fā)電機(jī)部分的盤式電機(jī)定子鐵芯通過螺紋旋合在中心軸上面，中心軸穿過永磁懸浮軸承的軸圈，在永磁懸浮軸承的下部，中心軸(2)與軸圈由小螺釘進(jìn)行周向固定，而由圓螺母進(jìn)行軸向固定；永磁懸浮軸承的法蘭上端蓋通過螺釘與盤式電機(jī)轉(zhuǎn)子的下端蓋相連；盤式發(fā)電機(jī)部分的盤式電機(jī)轉(zhuǎn)子由一個(gè)上端蓋和一個(gè)下端蓋連接成盤式盒體包容盤式電機(jī)定子。
[0008]所述的磁懸浮軸承主要有軸圈、法蘭上端蓋、永磁環(huán)、隔圈、陶瓷球組件、下端蓋幾部分構(gòu)成。法蘭上端蓋與盤式電機(jī)相連，同時(shí)上端蓋的下部有永磁環(huán)，該永磁環(huán)與軸圈上的永磁環(huán)同極相對，彼此產(chǎn)生斥力。同時(shí)在軸圈的兩端均有陶瓷球軸承，其作用為徑向定位軸圈，保持軸圈的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0009]所述盤式電機(jī)主要有上蓋、下蓋、永磁體、定子鐵芯、中心軸組成。永磁體采用釹鐵硼材料，扇形分布于上下端蓋的圓周上。定子鐵芯為有鐵芯的電樞，是通過將硅鋼片帶料沿周向卷繞而成。鐵芯采用開槽式，可以減小氣隙而增大氣隙磁密，減小所需永磁體用量，因而可以節(jié)約發(fā)電機(jī)的成本。盤式電機(jī)采用了外轉(zhuǎn)子內(nèi)定子的形式，磁路設(shè)計(jì)采用NN方案，定子的兩邊正對著兩個(gè)N磁極，繞組均勻地環(huán)繞在定子鐵芯軛部上，這種繞組也稱背對背繞組。使用方線時(shí)背對背繞組的槽滿率可以高達(dá)80%。這種繞組結(jié)構(gòu)十分簡單，可以靈活地選擇節(jié)距以改善電動(dòng)勢和磁動(dòng)勢波形，線圈尺寸相同，便于制造，可以組成較多的并聯(lián)支路，端部形狀整齊，有利于散熱和增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度。
[0010]當(dāng)外部力作用于盤式電機(jī)的外殼時(shí)，即可以帶動(dòng)盤式電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，定子鐵芯便可以切割磁感線產(chǎn)生三相交流電。交流電通過導(dǎo)線由中心軸內(nèi)部傳送出來，完成機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。
[0011]經(jīng)過上述改進(jìn)，本實(shí)用新型較之以往的設(shè)計(jì)具有如下實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn):
[0012](1)采用長/徑之比小的盤式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單；
[0013](2)采用永磁懸浮軸承取代了傳統(tǒng)的機(jī)械軸承，降低了啟動(dòng)力矩，同時(shí)軸向承載性能優(yōu)越；
[0014](3)發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子與風(fēng)輪組合成一體，結(jié)構(gòu)緊湊美觀，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；
[0015](4)采用封閉結(jié)構(gòu)，適應(yīng)惡劣環(huán)境下長時(shí)間工作，具有很大的市場前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型總體結(jié)構(gòu)主視圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型軸向永磁軸承主視圖；
[0018]圖3是本實(shí)用新型盤式電機(jī)的磁路示意圖；
[0019]圖4是本實(shí)用新型盤式電機(jī)中永磁體排布示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面以優(yōu)選實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述:
[0021]實(shí)施例一:
[0022]參見圖f圖4，本永磁懸浮盤式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括盤式發(fā)電機(jī)部分和永磁懸浮軸承，其特征在于:所述永磁懸浮軸承(6)位于盤式電機(jī)部分下部，所述盤式發(fā)電機(jī)部分的盤式電機(jī)定子鐵芯(4)通過螺紋旋合在中心軸(2)上面，中心軸(2)穿過永磁懸浮軸承(6)的軸圈0- )，在永磁懸浮軸承(6)的下部，中心軸(2)與軸圈0- )由小螺釘進(jìn)行周向固定，而由圓螺母(7)進(jìn)行軸向固定；永磁懸浮軸承(6)的法蘭上端蓋(2’)通過螺釘與盤式電機(jī)轉(zhuǎn)子的下端蓋(5)相連；盤式發(fā)電機(jī)部分的盤式電機(jī)轉(zhuǎn)子由一個(gè)上端蓋(3)和一個(gè)下端蓋連接成盤式盒體包容盤式電機(jī)定子(4)。
[0023]實(shí)施例二:
[0024]本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處如下:
[0025]所述的永磁懸浮軸承包括軸圈0- )、法蘭上端蓋(2’ )、永磁環(huán)(3’)、隔圈(4’ )、陶瓷球組件(5’)、螺栓(6’)、墊圈(7’ )和下端蓋(8’)，所述法蘭上端蓋(2’ )的下部和下端蓋(8’)的上部分別嵌裝永磁環(huán)(3’)，該永磁環(huán)(3’)與軸圈0-)中部凸環(huán)上嵌裝的永磁環(huán)(3’ )同極相對，同時(shí)在軸圈0- )的兩端均有陶瓷球軸承(5’)。
[0026]所述的盤式電機(jī)定子(4)的兩邊正對著盤式電機(jī)轉(zhuǎn)子的兩個(gè)扇形永磁體(1),盤式電機(jī)定子(4)的繞組均勻地環(huán)繞在定子鐵芯的軛部上；定子鐵芯為有鐵芯的電樞，是通過將硅鋼片帶料沿周向卷繞而成并且采用開槽式；盤式電機(jī)轉(zhuǎn)子的永磁體(1)均勻扇形排布于上端蓋(3)與下端蓋(5)的內(nèi)側(cè)，采用膠貼的方式進(jìn)行固定。
[0027]所述的中心軸(2)采用空心形式，上端通過外螺紋與盤式電機(jī)定子(4)相連，下端則由小螺釘以及圓螺母⑵與永磁軸承(6)的軸圈0-)連接，導(dǎo)線⑶通過中心軸(2)的內(nèi)孔導(dǎo)出，為三相交流電。
[0028]實(shí)施例三:
[0029]本永磁懸浮盤式風(fēng)力發(fā)電機(jī)整體裝配圖參見圖1:
[0030]該圖主要由上蓋(3)、下蓋(5)、永磁體(1)、定子鐵芯(4)、中心軸(2)、導(dǎo)線⑶以及永磁懸浮軸承(6)組成。永磁體(1)采用釹鐵硼材料，扇形分布于上(3)蓋與下蓋(5)的圓周上。定子鐵芯(4)為有鐵芯的電樞，是通過將硅鋼片帶料沿周向卷繞而成。鐵芯(4)采用開槽式，可以減小氣隙而增大氣隙磁密，減小所需永磁體用量，因而可以節(jié)約發(fā)電機(jī)的成本。盤式電機(jī)定子鐵芯(4)與中心軸(2)通過螺紋旋合固定在一起，中心軸(2)又與磁懸浮軸承(6)的軸圈0-)相連。由小螺釘進(jìn)行周向定位，由圓螺母(7)承受軸向力。盤式電機(jī)外殼與磁懸浮軸承(6)的法蘭上端蓋(2’ )通過螺釘固定在一起。這樣就保證了盤式電機(jī)外殼的重量加載到磁懸浮軸承出)的外殼上，而最終由磁懸浮軸承的磁力支承。整體結(jié)構(gòu)為密封的整體，具有無需潤滑、無污染等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以在惡劣環(huán)境下長時(shí)間工作。[0031 ] 軸向永磁軸承參見圖2:
[0032]軸向磁懸浮軸承包括軸圈0- )、法蘭上端蓋(2’ )、永磁環(huán)(3’)、隔圈(4’)、陶瓷球組件(5’)、螺栓(6’)、墊圈(7’)、下端蓋(8’)幾部分。法蘭上端蓋(2’)與盤式電機(jī)相連，同時(shí)上端蓋的下部嵌裝永磁環(huán)(3’)，該永磁環(huán)(3’ )與軸圈上的永磁環(huán)同極相對，彼此產(chǎn)生斥力，該斥力便是承受軸向載荷的力。同時(shí)在軸圈0-)的兩端均有陶瓷球軸承(5’)，其作用為徑向定位軸圈，保持軸圈的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。該磁懸浮軸承軸圈0-)兩端的保護(hù)軸承采用陶瓷球軸承，主要考慮到陶瓷高的強(qiáng)度以及不導(dǎo)磁的特點(diǎn)，這樣就不會(huì)影響內(nèi)部磁場線的分布。同時(shí)內(nèi)部的磁環(huán)米用的三磁環(huán)，這樣做可以軸向雙向受力。
[0033]盤式電機(jī)中磁路的分布圖示意圖參見圖3:
[0034]盤式電機(jī)中的磁路主要由上蓋(3)與下蓋(5)上的永磁體(1)產(chǎn)生，中間為定子鐵芯(4)。盤式永磁同步發(fā)電機(jī)的電樞繞組是徑向分布的,有效導(dǎo)體位于永磁體前方的面上，當(dāng)永磁體(1)由風(fēng)力機(jī)拖動(dòng)至同步轉(zhuǎn)速時(shí)，將會(huì)在氣隙中產(chǎn)生與電樞繞組交鏈的旋轉(zhuǎn)磁場，從而在電樞繞組中感應(yīng)出三相交流電動(dòng)勢。定子鐵芯(4)的兩邊正對著兩個(gè)N磁極，繞組均勻地環(huán)繞在定子鐵芯(4)軛部上，這種繞組也稱背對背繞組。使用方線時(shí)背對背繞組的槽滿率可以高達(dá)80%。這種繞組結(jié)構(gòu)十分簡單，便于制造，同時(shí)端部形狀整齊，有利于散熱和增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度。
[0035]盤式電機(jī)中的永磁體排布方式如圖4:
[0036]以下蓋(5)為例，可以看到均勻扇形排布的永磁體⑴以及間隙(5，2)、螺栓孔(5’3)。永磁體⑴膠貼于上蓋(3)與下蓋(5)的內(nèi)側(cè)，這種結(jié)構(gòu)簡單可靠，氣隙小且均勻，
運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、效率高。
【權(quán)利要求】
1.一種永磁懸浮盤式風(fēng)力發(fā)電機(jī),包括盤式發(fā)電機(jī)部分和永磁懸浮軸承,其特征在于:所述永磁懸浮軸承(6)位于盤式電機(jī)部分下部，所述盤式發(fā)電機(jī)部分的盤式電機(jī)定子鐵芯(4)通過螺紋旋合在中心軸(2)上面，中心軸(2)穿過永磁懸浮軸承(6)的軸圈(1’)，在永磁懸浮軸承(6)的下部，中心軸(2)與軸圈0- )由小螺釘進(jìn)行周向固定，而由圓螺母(7)進(jìn)行軸向固定；永磁懸浮軸承(6)的法蘭上端蓋(2’)通過螺釘與盤式電機(jī)轉(zhuǎn)子的下蓋(5)相連；盤式發(fā)電機(jī)部分的盤式電機(jī)轉(zhuǎn)子由一個(gè)上端蓋(3)和一個(gè)下端蓋連接成盤式盒體包容盤式電機(jī)定子(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁懸浮盤式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的永磁懸浮軸承包括軸圈0-)、法蘭上端蓋(2’)、永磁環(huán)(3’)、隔圈(4’)、陶瓷球組件(5’)、螺栓(6’)、墊圈(7’)和下端蓋(8’)，所述法蘭上端蓋(2’)的下部和下端蓋(8’)的上部分別嵌裝永磁環(huán)(3’)，該永磁環(huán)(3’ )與軸圈0- )中部凸環(huán)上嵌裝的永磁環(huán)(3’ )同極相對，同時(shí)在軸圈0- )的兩端均有陶瓷球軸承(5’)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁懸浮盤式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的盤式電機(jī)定子(4)的兩邊正對著盤式電機(jī)轉(zhuǎn)子的兩個(gè)扇形永磁體(1)，盤式電機(jī)定子(4)的繞組均勻地環(huán)繞在定子鐵芯的軛部上；定子鐵芯為有鐵芯的電樞，是通過將硅鋼片帶料沿周向卷繞而成并且采用開槽式；盤式電機(jī)轉(zhuǎn)子的永磁體(1)均勻扇形排布于上端蓋(3)與下端蓋(5)的內(nèi)側(cè)，采用膠貼的方式進(jìn)行固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁懸浮盤式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的中心軸(2)采用空心形式，上端通過外螺紋與盤式電機(jī)定子(4)相連，下端則由小螺釘以及圓螺母(7)與永磁軸承(6)的軸圈0- )連接，導(dǎo)線⑶通過中心軸(2)的內(nèi)孔導(dǎo)出，為三相交流電。
【文檔編號】F16C32/04GK203708146SQ201420000681
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】張鋼, 孟慶濤, 張堅(jiān), 張海龍, 姜笑穎, 支漢立, 孫玉卓, 葉婷, 彭惠新, 王建文, 謝曉紅, 張禧丹 申請人:上海大學(xué), 蘇州東安新高能源科技有限公司, 上海博紅科工貿(mào)有限公司