磁悬浮支撑装置及采用该装置的垂直轴风力发电机制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种磁悬浮支撑装置及采用该装置的垂直轴风力发电机。该磁悬浮支撑装置包括至少三个磁悬浮支撑机构，其中第一磁悬浮支撑机构设置在支撑风轮的主轴环形外缘位置，第二磁悬浮支撑机构设置在电枢的环形外缘位置，第三磁悬浮支撑机构设置在发电机的中心盘环形外缘位置；在各磁悬浮支撑机构中具有环状分布的多组磁钢，磁钢采用矩阵式结构，位置上下相对的磁钢的极性分布相反。本实用新型专利技术所提供的磁悬浮支撑装置可以使垂直轴风力发电机的转动阻力矩减小，风轮的启动风速降低，从而使发电效率得到提高，同时也可以增加轴承的使用寿命，延长垂直轴风力发电机的维修周期。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于垂直轴风力发电机的磁悬浮支撑装置，同时也涉及采用该磁悬浮支撑装置的风力发电机，属于风力发电
 
技术介绍
风能是水能之外最具规模应用前景的可再生能源，受到世界各国的高度重视。中国已成为世界上最活跃的风电市场。2009年全国新增风电装机容量超过800万千瓦，累计总容量已达2000万千瓦以上。因此，我国风力发电设备制造业及相关领域的市场前景十分广阔。 风力发电机按旋转轴的方向来分，可分为水平轴和垂直轴两种。目前被广泛应用的是水平轴风力发电机，但其存在设计制造复杂，造价居高不下等缺陷。相比之下，经过改进设计的垂直轴H型风力发电机以启动风速低、风能利用率高和无噪声等众多优点，具备更加广阔的市场应用前景。 在垂直轴风力发电机中，发电机要承载风轮所受的重力，受力部件集中在发电机主轴和设置在主轴上的轴承上，因此使发电机的阻力矩加大，发电效率降低、影响风轮的启动风速，同时也会降低轴承的使用寿命。为了解决这一问题，人们提出了利用磁斥力实现辅助支撑，从而减小转动阻力矩的技术方案。例如在专利号为ZL 200820126507.1的中国技术专利中，公开了一种用于垂直轴风力发电机的磁悬浮装置，其中发电机转子主轴设置在支座内，主轴底部设置上磁体，支座上与主轴底部围成的空腔内设置下磁体，下磁体设置在上磁体下方并与上磁体同极性相对设置。由于磁悬浮装置设置在发电机主轴底部，所以上磁体以及上磁体上方的发电机主轴受到由于同极磁铁相斥所产生的相上的磁场力，部分抵消了轴承上所受压力，使发电机的转动阻力矩减小，发电效率得到提高、风轮的启动风速降低，同时也会延长轴承的使用寿命。 另外，在专利号为ZL 200820024546.0的中国技术专利中， 公开了一种磁悬浮自调桨距垂直轴风力发电机。它包括磁悬浮风力发电机，磁悬浮风力发电机的发电机轴与叶轮的叶轮轴一体制成，发电机轴穿入电机壳体内，在发电机轴上安装发电机转子，与之对应的电机壳体上设有发电机定子，同时在发电机轴上和电机壳体内还安装轴向磁悬浮装置和径向磁悬浮装置，进行磁悬浮定位。轴向磁悬浮装置包括设置在电机壳体内部顶端的固定盘，固定盘与发电机轴固联，在固定盘上设有至少一个环形的轴向上磁体，与之对应的电机壳体上设有相应的轴向下磁铁。径向磁悬浮装置包括设置在发电机轴上的至少一个径向内磁铁，与之对应的电机壳体上设有相应的径向外磁体。 
技术实现思路
本技术所要解决的首要技术问题在于提供一种用于垂直轴风力发电机的磁悬浮支撑装置。 本技术还要解决的另外一个技术问题在于提供一种采用上述磁悬浮支撑装-->置的垂直轴风力发电机。 为实现上述的目的，本技术采用下述的技术方案： 一种用于垂直轴风力发电机的磁悬浮支撑装置，其特征在于： 所述磁悬浮支撑装置包括至少三个磁悬浮支撑机构，其中第一磁悬浮支撑机构设置在支撑风轮的主轴环形外缘位置，第二磁悬浮支撑机构设置在电枢的环形外缘位置，第三磁悬浮支撑机构设置在发电机的中心盘环形外缘位置； 在各磁悬浮支撑机构中具有环状分布的多组磁钢，所述磁钢采用矩阵式结构，位置上下相对的磁钢的极性分布相反。 在各磁悬浮支撑机构中还具有轭铁，在所述轭铁中设有多个呈矩阵分布方式的凹槽，在所述凹槽中固定放置所述磁钢。 所述第一磁悬浮支撑机构由安装在塔柱上的支架提供支撑。 一种垂直轴风力发电机，其特征在于： 所述垂直轴风力发电机采用上述的磁悬浮支撑装置。 本技术所提供的磁悬浮支撑装置可以使垂直轴风力发电机的转动阻力矩减小，风轮的启动风速降低，从而使发电效率得到提高。同时，该磁悬浮支撑装置也可以增加轴承的使用寿命，延长垂直轴风力发电机的维修周期。 附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。 图1为采用本技术所提供的磁悬浮支撑装置的垂直轴风力发电机的剖视图； 图2为本技术中的第一磁悬浮支撑机构的磁体分布示意图； 图3为本技术中的第二磁悬浮支撑机构的磁体分布示意图； 图4为本技术中的第三磁悬浮支撑机构的磁体分布示意图； 图5为本磁悬浮支撑装置中三个磁悬浮支撑机构的安装位置示意图。 具体实施方式在本技术所提供的垂直轴风力发电机中，所使用的永磁发电机为无铁芯的盘式结构发电机。如图1所示，该发电机封装在由中心轴1和上、下端盖6围合而成的封闭空间内，其中定子部分和转子部分采用轴向布置方式。定子部分主要由电枢钳2和电枢4组成，其中电枢钳2固定在中心轴1的周围，电枢4沿径向延伸。转子部分包括上下对称的两个转子盘。在两个转子盘上面布置有多块磁极交替的永磁体，这些永磁体采用圆环状布置方式，从而形成轴向励磁磁场。上下两个转子盘的外缘处还设有轭铁5，以便构成封闭的磁路。径向延伸的电枢4位于两个转子盘之间。转子盘随着风力发电机的风轮旋转，不断切割磁力线以产生电能。 需要说明的是，图1所示的中间定子、两侧转子的盘式结构发电机只是垂直轴风力发电机的一种实现形式。实际上，该垂直轴风力发电机还可以采用中间转子、两侧定子的实现形式，或者多个定子、多个转子轴向交替排列的实现形式。类似的实现形式还有很多，在此就不一一赘述了。 现有技术中采用的磁悬浮装置大多是满足较小型垂直轴风力发电机的支撑需要，-->因此磁钢往往采用单点分布方式，产生的支撑力有限。而对于大型垂直轴风力发电机而言，磁悬浮装置需要满足大平面薄形结构的支撑需要，因此采用单一的磁悬浮支撑机构是不够用的。需要结合垂直轴风力发电机的质量分布和转动阻力矩分布特点，采用多点 支撑方式，由多个磁悬浮支撑机构共同进行磁悬浮支撑。 为此，本技术所提供的磁悬浮支撑装置包括至少三个磁悬浮支撑机构。其中，第一磁悬浮支撑机构用于实现风轮的磁悬浮支撑，该磁悬浮支撑机构由轭铁8和多块磁钢9组成，并由安装在塔柱上的支架7提供支撑。第二磁悬浮支撑机构10包括实现电枢磁悬浮支撑的轭铁和多组磁钢。第三磁悬浮支撑机构11包括实现发电机磁悬浮支撑的轭铁和多组磁钢。这三个磁悬浮支撑机构使整个垂直轴风力发电机的旋转部分工作在无阻力的悬空状态，显著减小了旋转力矩。 如图2所示的径向剖视图，上述的第一磁悬浮支撑机构中具有多组磁钢。这些磁钢采用矩阵式结构，沿支撑风轮的主轴环形外缘位置环状分布。位置上下相对的磁钢的极性分布正好相反，从而产生用于支撑风轮的磁斥力。 如图3所示的径向剖视图，第二磁悬浮支撑机构10中具有多组磁钢。这些磁钢采用矩阵式结构，沿电枢的环形外缘位置环状分布。位置上下相对的磁钢的极性分布正好相反，从而产生用于支撑电枢的磁斥力。 同样地，如图4所示的径向剖视图，第三磁悬浮支撑机构11中也具有多组磁钢。这些磁钢采用矩阵式结构，沿发电机的中心盘环形外缘位置环状分布。位置上下相对的磁钢的极性分布正好相反，从而产生用于支撑发电机的磁斥力。 从垂直轴风力发电机的主轴方向看，上述的三个磁悬浮支撑机构的磁钢分布呈大小不同的三个环。如图5所示，其中最内侧的环状体为第一磁悬浮支撑机构，中间的环状体为第三磁悬浮支撑机构11，而最外侧的环状体为第二磁悬浮支撑机构10。 每个磁悬浮支撑机构中的磁钢都采用矩阵式结构，具有体积小、排布方便、易充磁、同等单位面积磁力强等优点。在采用矩阵式结构的过程中，有一个技术难题在于很难避免磁钢在风本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于垂直轴风力发电机的磁悬浮支撑装置，其特征在于：所述磁悬浮支撑装置包括至少三个磁悬浮支撑机构，其中第一磁悬浮支撑机构设置在支撑风轮的主轴环形外缘位置，第二磁悬浮支撑机构设置在电枢的环形外缘位置，第三磁悬浮支撑机构设置在发电机的中心盘环形外缘位置；在各磁悬浮支撑机构中具有环状分布的多组磁钢，所述磁钢采用矩阵式结构，位置上下相对的磁钢的极性分布相反。

【技术特征摘要】
1.一种用于垂直轴风力发电机的磁悬浮支撑装置，其特征在于：所述磁悬浮支撑装置包括至少三个磁悬浮支撑机构，其中第一磁悬浮支撑机构设置在支撑风轮的主轴环形外缘位置，第二磁悬浮支撑机构设置在电枢的环形外缘位置，第三磁悬浮支撑机构设置在发电机的中心盘环形外缘位置；在各磁悬浮支撑机构中具有环状分布的多组磁钢，所述磁钢采用矩阵式结构，位置上下相对的磁钢的极性分布相反。...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋大龙，盛明凡，王建辉，
申请(专利权)人：国能风力发电有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11