基于径向励磁与永磁的混合磁轴承双风力发电机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于径向励磁与永磁的混合磁轴承双风力发电机，包括避雷器模块、条形弯片模块、顶部混合磁悬浮轴承模块、风机扇叶模块、双风力发电机模块、径向磁悬浮轴承模块和底部磁悬浮垂直轴承模块；顶部混合磁悬浮轴承模块固定在条形弯片模块的上端底部；风机扇叶模块安装在条形弯片模块内侧，双风力发电机模块安装在风机扇叶模块上；径向磁悬浮轴承模块固装在条形弯片模块的底部支撑部分；底部磁悬浮垂直轴承模块与条形弯片模块的底部固定在一起。本实用新型专利技术采用上下磁悬浮轴承结构，使整个发电机装置完全悬浮，启动风速小，不仅使输出功率提高，也使其机械结构简单，极大提高了风能的利用率。

Hybrid magnetic bearing double wind turbine based on radial excitation and permanent magnet

【技术实现步骤摘要】
基于径向励磁与永磁的混合磁轴承双风力发电机
本技术属于风力发电
，尤其是一种基于径向励磁与永磁的混合磁轴承双风力发电机。
技术介绍
随着经济飞速发展，人们对电能的需求也越来越大，非再生能源枯竭问题日益凸显，能源系统正在由矿物能源系统向以可再生能源为基础的可持续能源系统转变。风力发电技术作为可再生能源发电的重要方向，得到了极大的发展和进步。由于传统风力发电装置存在着体积大、损耗大、对风能利用率低、成本较高等问题。因此，提高风能利用率、减小损耗的风电装置对风力发电技术有重大意义。目前，有些风力发电机装置采用水平方向磁悬浮轴承技术，有些采用垂直方向磁悬浮轴承技术。前一种装置主要存在着生产制造成本高、维修成本高的问题，也对机舱、塔架、偏航机构提出较高的要求，并且在高速运行时将产生很大的气动噪音，此外，很多鸟类在高速水平轴风轮叶片下很难幸免由此产生环保和生态问题。后一种装置由于垂直轴风力发电机结构比水平轴风力发电机简单，易于维修，寿命长，高速运行时无噪音，且在实际环境中水平轴风轮不可能始终对着风，相比较而言垂直轴风轮则是全方位受风，所以垂直轴风力发电机是目前发电机研究和应用的大方向，但是其存在的问题是风能利用率低，并且由于机械摩擦等比较大难以自启动。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于径向励磁与永磁的混合磁轴承双风力发电机，解决了现有风力发电机存在的风能利用效率低、启动风速要求高、单发电机发电功率低等问题。本技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种基于径向励磁与永磁的混合磁轴承双风力发电机，包括避雷器模块、条形弯片模块、顶部混合磁悬浮轴承模块、风机扇叶模块、双风力发电机模块、径向磁悬浮轴承模块和底部磁悬浮垂直轴承模块；所述避雷器模块固定在条形弯片模块的上端，所述顶部混合磁悬浮轴承模块固定在条形弯片模块的上端底部；所述风机扇叶模块包括上层磁悬浮轴承、下层磁悬浮轴承并安装在条形弯片模块内侧，在上层磁悬浮轴承、下层磁悬浮轴承上分别安装有上层扇叶和下层扇叶，在下层磁悬浮轴承的底部安装有底部磁悬浮轴承旋转磁体；所述双风力发电机模块包括上层发电机模块和下层发电机模块并分别安装在上层磁悬浮轴承和下层磁悬浮轴承上；所述径向磁悬浮轴承模块固装在条形弯片模块的底部支撑部分；所述底部磁悬浮垂直轴承模块与条形弯片模块的底部固定在一起；在底部磁悬浮垂直轴承模块内安装有径向磁轴承控制模块。进一步，所述避雷器模块为阀式避雷器模块。进一步，所述条形弯片模块为两个且左右对称设置，该条形弯片模块包括条形弯片、电刷、中部径向稳定磁体支撑杆、径向混合磁轴承支撑块和底部弯型叶片支撑块；两个条形弯片的顶部间通过固定螺丝连接顶部混合磁悬浮轴承模块；两个中部径向稳定磁体支撑杆一端与条形弯片的中部相连，两个中部径向稳定磁体支撑杆另一端连接中部径向稳定磁体，中部径向稳定磁体支撑杆用来支撑上层电刷和中部径向稳定磁体；条形弯片的尾部延伸出径向混合磁轴承支撑块、底部弯型叶片支撑块和下层电刷并分别连接径向磁悬浮轴承模块和底部磁悬浮垂直轴承模块。进一步，所述条形弯片由不锈钢材料制成；所述中部径向稳定磁体支撑杆为由铝合金构成的空心圆柱体；所述电刷为正方体状金属电刷。进一步，所述顶部混合磁悬浮轴承模块包括线圈装置、永磁体装置、铁磁性材料圆柱体、电磁体装置和连接件；所述连接件为PEEK材质构成的长方体；所述铁磁性材料圆柱体的底部与上层磁悬浮轴承的顶部相对，该铁磁性材料圆柱体直径小于上层磁悬浮轴承5cm；所述电磁体装置为一底端开槽圆柱体，其顶部通过螺栓和螺母安装在连接件上，线圈装置缠绕在电磁体装置的外侧上；所述电磁体装置与铁磁性材料圆柱体间留有5cm空隙；所述电磁体装置、永磁体装置和铁磁性材料圆柱体组成混合磁轴承体。进一步，所述上层扇叶和下层扇叶为方向相反的上层升力型达里厄Ф形风机扇叶和下层升力型达里厄Ф形风机扇叶，每个风机扇叶均由三片扇叶组成，每片叶片间距角度为120°；所述上层磁悬浮轴承和下层磁悬浮轴承均为轻质合金材料做成的空心轴承。进一步，所述双风力发电机模块包括上层发电机模块和下层发电机模块；所述上层发电机模块包括上层N极永磁磁体、上层电机电枢绕组、上层S极永磁磁体、上层电刷、上层换向器、上层磁环、上层绝缘材料和下层电机电枢绕组连接杆；所述上层N极永磁磁体和上层S极永磁磁体均以位置相对的形式固定在上层磁悬浮轴承内壁上，在上层磁悬浮轴承的下端两侧分别固定有上层绝缘材料，下层电机电枢绕组连接杆固定在上层换向器上；在上层绝缘材料的末端有凹槽，用于固定上层换向器；在上层磁悬浮轴承底部固定上层磁环，上层磁环的边缘距上层换向器3cm位置；上层电机电枢绕组在上层磁悬浮轴承的中部位置，且在端部与上层磁环留有空隙；上层换向器通过上层绝缘材料与上层空心轴承相连；所述下层发电机模块包括下层电刷、下层换向器、下层磁环、下层N极永磁磁体、下层电机电枢绕组、下层S极永磁磁体、下层绝缘材料和上层电机电枢绕组连接杆；所述下层N极永磁磁体和下层S极永磁磁体均以位置相对的形式固定在下层磁悬浮轴承内壁上，在下层磁悬浮轴承的下端两侧分别固定有下层绝缘材料，上层电机电枢绕组连接杆固定在下层换向器上；在下层绝缘材料的末端有凹槽，用于固定下层换向器；在下层磁悬浮轴承顶部固定下层磁环；下层电机电枢绕组在下层磁悬浮轴承的底部位置，且在端部与下层磁环留有空隙，上层电机电枢绕组从下层电机电枢绕组的中间穿过；下层换向器通过下层绝缘材料与下层空心轴承相连。进一步，所述径向磁悬浮轴承模块包括控制线圈、永磁磁体、环状铁镍合金磁体和距离传感器；所述控制线圈、永磁磁体、环状铁镍合金磁体、距离传感器左右对称放置，左侧4个控制线圈和永磁磁体相连并形成“E”形电磁装置；所述环状铁镍合金磁体嵌装在下层磁悬浮轴承上并固定；所述距离传感器采用嵌入式安装在径向混合磁悬浮装置的‘E’形中线位置，且左右对称安装。进一步，所述底部磁悬浮垂直轴承模块包括整体磁悬浮支撑平台、垂直稳定永磁梯形支撑块、垂直永磁间距调节块、水平稳定永磁梯形支撑块和水平永磁间距调节块；两个垂直稳定永磁梯形支撑块分别位于整体磁悬浮支撑平台中部左右用以支撑弧形永磁磁体，两个垂直永磁间距调节块分别位于整体磁悬浮支撑平台中部左右并且分别与垂直稳定永磁梯形支撑块相连；两个水平稳定永磁梯形支撑块分别位于整体磁悬浮支撑平台底部中间左右以支撑底部N型永磁磁体；两个水平永磁间距调节块位于整体磁悬浮支撑平台底部中间左右并且分别和水平稳定永磁梯形支撑块相连以用来调节底部N型永磁磁体与磁悬浮轴承底部N型永磁磁体间距；在整体磁悬浮支撑平台内侧设有连接在一起的底部固定永磁磁体和非磁性材料，所述底部固定永磁磁体与底部磁悬浮轴承旋转磁体组成5对磁极；所述底部固定永磁磁体的垂直长度为20cm。进一步，所述径向磁轴承控制模块包括控制器和功率放大器，该控制器分别与功率放大器、距离传感器相连接，该距离传感器用于测量与磁悬浮轴承的距离并作为控制器的输入信号，控制器的输出信号作用于功率放大器，该功率放大器与控制线圈相连接。。本技术的优点和积极效果是：1、本技术利用上下磁悬浮轴承模块和中部径向稳定磁体支撑起风机扇叶模块、双风力发电机模块，并且径向部分采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于径向励磁与永磁的混合磁轴承双风力发电机，其特征在于：包括避雷器模块、条形弯片模块、顶部混合磁悬浮轴承模块、风机扇叶模块、双风力发电机模块、径向磁悬浮轴承模块和底部磁悬浮垂直轴承模块；所述避雷器模块固定在条形弯片模块的上端，所述顶部混合磁悬浮轴承模块固定在条形弯片模块的上端底部；所述风机扇叶模块包括上层磁悬浮轴承、下层磁悬浮轴承并安装在条形弯片模块内侧，在上层磁悬浮轴承、下层磁悬浮轴承上分别安装有上层扇叶和下层扇叶，在下层磁悬浮轴承的底部安装有底部磁悬浮轴承旋转磁体；所述双风力发电机模块包括上层发电机模块和下层发电机模块并分别安装在上层磁悬浮轴承和下层磁悬浮轴承上；所述径向磁悬浮轴承模块固装在条形弯片模块的底部支撑部分；所述底部磁悬浮垂直轴承模块与条形弯片模块的底部固定在一起；在底部磁悬浮垂直轴承模块内安装有径向磁轴承控制模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于径向励磁与永磁的混合磁轴承双风力发电机，其特征在于：包括避雷器模块、条形弯片模块、顶部混合磁悬浮轴承模块、风机扇叶模块、双风力发电机模块、径向磁悬浮轴承模块和底部磁悬浮垂直轴承模块；所述避雷器模块固定在条形弯片模块的上端，所述顶部混合磁悬浮轴承模块固定在条形弯片模块的上端底部；所述风机扇叶模块包括上层磁悬浮轴承、下层磁悬浮轴承并安装在条形弯片模块内侧，在上层磁悬浮轴承、下层磁悬浮轴承上分别安装有上层扇叶和下层扇叶，在下层磁悬浮轴承的底部安装有底部磁悬浮轴承旋转磁体；所述双风力发电机模块包括上层发电机模块和下层发电机模块并分别安装在上层磁悬浮轴承和下层磁悬浮轴承上；所述径向磁悬浮轴承模块固装在条形弯片模块的底部支撑部分；所述底部磁悬浮垂直轴承模块与条形弯片模块的底部固定在一起；在底部磁悬浮垂直轴承模块内安装有径向磁轴承控制模块。2.根据权利要求1所述的基于径向励磁与永磁的混合磁轴承双风力发电机，其特征在于：所述避雷器模块为阀式避雷器模块。3.根据权利要求1所述的基于径向励磁与永磁的混合磁轴承双风力发电机，其特征在于：所述条形弯片模块为两个且左右对称设置，该条形弯片模块包括条形弯片、电刷、中部径向稳定磁体支撑杆、径向混合磁轴承支撑块和底部弯型叶片支撑块；两个条形弯片的顶部间通过固定螺丝连接顶部混合磁悬浮轴承模块；两个中部径向稳定磁体支撑杆一端与条形弯片的中部相连，两个中部径向稳定磁体支撑杆另一端连接中部径向稳定磁体，中部径向稳定磁体支撑杆用来支撑上层电刷和中部径向稳定磁体；条形弯片的尾部延伸出径向混合磁轴承支撑块、底部弯型叶片支撑块和下层电刷并分别连接径向磁悬浮轴承模块和底部磁悬浮垂直轴承模块。4.根据权利要求3所述的基于径向励磁与永磁的混合磁轴承双风力发电机，其特征在于：所述条形弯片由不锈钢材料制成；所述中部径向稳定磁体支撑杆为由铝合金构成的空心圆柱体；所述电刷为正方体状金属电刷。5.根据权利要求1所述的基于径向励磁与永磁的混合磁轴承双风力发电机，其特征在于：所述顶部混合磁悬浮轴承模块包括线圈装置、永磁体装置、铁磁性材料圆柱体、电磁体装置和连接件；所述连接件为PEEK材质构成的长方体；所述铁磁性材料圆柱体的底部与上层磁悬浮轴承的顶部相对，该铁磁性材料圆柱体直径小于上层磁悬浮轴承5cm；所述电磁体装置为一底端开槽圆柱体，其顶部通过螺栓和螺母安装在连接件上，线圈装置缠绕在电磁体装置的外侧上；所述电磁体装置与铁磁性材料圆柱体间留有5cm空隙；所述电磁体装置、永磁体装置和铁磁性材料圆柱体组成混合磁轴承体。6.根据权利要求1所述的基于径向励磁与永磁的混合磁轴承双风力发电机，其特征在于：所述上层扇叶和下层扇叶为方向相反的上层升力型达里厄Ф形风机扇叶和下层升力型达里厄Ф形风机扇叶，每个风机扇叶均由三片扇叶组成，每片叶片间距角度为120°；所述上层磁悬浮轴承和下层磁悬浮轴承均为轻质合金材料做成的空心轴承。7.根据权利要求1所述的基于径向励磁与永磁的混合磁轴承双风力发电机，其特征在于：所述双风力发电机模块包括上层发电机模块和下层发电机模块；所述上层发电机模块包括上层N极...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玲玲，竹映铖，王成山，田彪，袁林，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津,12