斥推磁体组件、全永磁全悬浮轴承及其应用制造技术

本实用新型专利技术“斥推磁体组件、全永磁全悬浮轴承及其应用”涉及磁轴承及风力发电系统，其中斥推磁体组件，设置于竖直的主轴上，其特征在于包括同极性的环形永磁体构成的斥推上体和斥推下体，所述斥推上体由一中空环形永磁体构成，所述斥推下体由一内环形永磁体与间隔一定径向距离设置的一外环形永磁体构成；所述斥推上体的中空环形永磁体位于构成斥推下体的两个永磁体的磁力有效作用范围内。采用该斥推磁体组件的全永磁全悬浮轴承，在立轴式风力机旋转体的上端设置拉推磁体组件和在该旋转体的下端设置上述斥推磁体组件，能使主轴和／或立轴式叶轮实现全永磁全悬浮支撑，因而消除了风力机旋转体部分全部摩擦。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及可再生能源的利用装置，特别是一种全永磁全悬浮轴承及采用该轴承的 风力发电机及组合风力光伏发电系统。技术背景风能是一种洁净自然资源，其来源广泛。利用风能发电具有无污染、维护成本低等特点。 风力发电已经成为全世界重要能源来源和发展方向之一。但是由于机械摩擦和机械动量等原 因，启动风速成为制约风能资源利用范围和时机的主要瓶颈。大量的低速风能资源无法利用。 由于风能资源不稳定的原因，风力发电机组的效率经常处于不足状态。因此寻求更低启动风 速和提高发电效率成为风力发电的一个重要任务。为了解决风力发电效率问题，现有技术路线是开发单机大功率风力发电机。单机大功率 风力发电机具有技术难度大、设计困难、运输困难、安装苦难、维修成本高、制造成本和建设投资高、效率低等缺点。例如1500KW以上的风电机组的叶轮直径超过70米，安装在近 百米高的塔架上，叶轮和塔架的自重达数十吨、甚至上百吨。还有，已经有人提出以大楼为 引风机构和塔架，采用风力发电的风电大楼。虽然采用的不是单机大功率风力发电机，是多 台串联，但是由于风力大小不均，时停时有的问题，造成发电不稳定和效率不高、总功率难 以提高。因为启动风速较大，造成风机启动前后风力相对大楼的推力产生阶越性变化，引起 对大楼有害的震动和噪声。又由于周围高H的障碍物实体会对气流产生影响，风力机需离障 碍物20倍H的距离，因此这样的风电大楼在城市建，难有足够大的空地，在远离城市的地 区建，则大楼利用价值不大，因此风电大楼的设想使用价值不大。为了解决启动风速过高的问题，现有技术普遍采用磁悬浮轴承技术，通过减少机械接触 面，来消除摩擦力，进而降低启动风速。例如授权公开号为CN2777234Y、名称为"磁悬 浮立轴直驱式变速恒频风力发电机"的技术专利提供了一种带有磁悬浮轴承的风力发电 机，包括刚性固定架、风力机和发电机，风力机由立轴式叶轮和主轴构成并安装在刚性固定 架上，发电机的转轴与主轴一端轴向相连，在立轴式叶轮的上下两端的主轴上分别设有磁悬 浮轴承，在刚性固定架上设有相应的磁悬浮轴承座，在发电机的转轴与立轴式叶轮主轴间设 有变速恒频功能的电磁耦合装置，并且该技术可以轴向串联设置。上述方案采用的磁悬 浮轴承是两个止推轴承，具有一定的轴向承载力，因为作为旋转机构的主轴22和叶轮21的自身承重仍然主要由刚性固定架1来承担(该技术说明书实施例的记载)，即该技术 的磁悬浮轴承并没有使得旋转机构完全悬浮起来。因此，该技术主轴上、下端设置的两 个止推磁悬浮轴承，在垂直方向上实现了减少摩擦面的目的，但是由于仍然存在径向摩擦面， 使主轴转动因摩擦力的存在而受影响，进而也影响启动风速的降低，还存在由于风力大小不 稳定造成的旋转机构不稳定旋转而对承重的刚性固定架的损害。该技术也没有公丌止推 磁悬浮轴承具体构造，因此不能推定轴承多大程度上减少了摩擦。因此，该技术解决启 动风速过高的问题并不彻底。该技术通过沿风机中轴串联，具有提高最大输出总功率的 可能性，但是依然没有解决因为风力不稳定所造成的发电机使用效率不高的问题，存在资源 浪费。而且沿风机中轴串联是唯一的组合方式。因此其集能途径显得单一。本专利技术人拥有中国专利号为ZL01136634.6等磁悬浮轴承的专利，但是，这些专利难以 运用到立轴式风力机上实现全悬浮，来实现最大程度降低启动风速、提高发电效率的目的
技术实现思路
-本技术解决现有单机中小功率风力发电系统效率低、发电不连续、对支撑物产生振 动的问题，提供一种用于立式轴的斥推磁体组件，采用该斥推磁体组件的全永磁全悬浮轴承 及采用该轴承的组合风力光伏发电系统，该发电系统能实现效率大大提高、发电连续、对支 撑物无振动或小振动的技术效果本技术的技术方案是这样的斥推磁体组件，设置于竖直的主轴上，其特征在于包 括与主轴同轴心，上、下间隔一定距离设置的斥推上体和斥推下体，所述斥推上体和斥推下 体均为同极性的环形永磁体，所述斥推上体由一中空环形永磁体构成，所述斥推下体由一内 环形永磁体或内圆柱永磁体与间隔一定径向距离设置的一外环形永磁体构成；所述斥推上体 的中空环形永磁体位于构成斥推下体的两个永磁体的磁力有效作用范围内，且与所述斥推下 体的两个永磁体分别形成具有相反径向分量的斥推力。所述斥推上体的中空环形永磁体的内径小于斥推下体的内环形永磁体或内圆柱永磁体的 外径，当斥推下体为内环形永磁体时大于其内径，所述斥推上体的中空环形永磁体的外径大 于所述斥推下体的外环形永磁体的内径但小于其外径。全永磁全悬浮轴承，包括立轴式风力机的旋转体上端设置的拉推磁体组件和所述旋转体 下端设置的斥推磁体组件，所述旋转体包括主轴和/或叶轮，所述拉推磁体组件由与立轴式风 力机主轴同轴心、具有轴向间距的拉推上体和拉推下体组成，所述拉推上体和拉推下体分别 由两个或两个以上与主轴同轴心、在径向相邻设置且磁极沿径向交替分布的环形永磁体构成， 且相同径向位置的上、下环形永磁体的大小相同、极性相反，并在两永磁体磁力的有效作用 范围内所述拉推下体直接或通过导磁体与所述旋转体上端固定连接，所述拉推上体直接或通 过导磁体与上固定件固定连接；所述斥推磁体组件以主轴为轴心设置，其斥推上体直接或通 过导磁体与所述旋转体的下端固定连接，其斥推下体直接或通过导磁体与一下固定件固定连 接。所述上固定件和下固定件和/或导磁体上设置有限位结构。这种限位结构可以是所述上固 定件和下固定件和/或导磁体上设置的通孔，所述主轴可穿越所述上固定件和下固定件和/或导 磁体。采用上述轴承的风力发电机，包括风力机、由上固定件、下固定件及其支撑柱构成的固 定支架、发电机或与传能装置相连的发电机，所述风力机包括立轴式叶轮和/或固定所述立轴 式叶轮的主轴构成的旋转体，还包括与风力机旋转体和固定支架相连的所述全永磁全悬浮轴 承。所述主轴的一端与传能装置的输入端相连，所述传能装置为柔动泵。所述主轴的一端穿过所述斥推磁体组件及其导磁体及下固定件，与发电机输入端转轴相连。采用上述风力发电机的组合式风力发电系统，将所述风力发电机在轴向串联和/或横向并联。所述风力发电机在轴向串联和横向并联时所述支撑柱为立柱，所述立柱为三或三个以上， 且设置成一排或一列，构成立柱行，所述两个立柱间设置有两个或两个以上的用作上、下固 定件的横梁，两两横梁之间设置有所述全永磁全悬浮风机轴承及其支撑的主轴及立轴式叶轮， 每一主轴的一端与传能装置的输入端相连，所述传能装置为柔动泵，所述各柔动泵的输出端 与一储能装置的输入端相连，所述储能装置的输出与液压发电机相连；或者所述主轴的一端 穿过所述斥推磁体组件及其导磁体及作为下固定件的横梁，与发电机输入端转轴相连，所述 轴向串联的风力发电机可共用一个发电机。所述立柱行为两行或两行以上，构成组合式固定支架，并组成组合式架式风力发电系统。两行相邻立柱行之间的立柱错开设置。所述组合式风力发电系统固定在加固楼的楼顶或山顶。所述组合式固定支架周围设置有引风区。所述引风区为从外围较远处到组合式固定支架周围逐渐收缩的喇叭形通风区。 采用上述组合式风力发电系统的组合风力光伏发电系统，在所述固定支架上能被太阳照 射的部位设置有太阳能光伏电池。技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
斥推磁体组件，设置于竖直的主轴上，其特征在于包括与主轴同轴心，上、下间隔一定距离设置的斥推上体和斥推下体，所述斥推上体和斥推下体均为同极性的环形永磁体，所述斥推上体由一中空环形永磁体构成，所述斥推下体由一内环形永磁体或内圆柱永磁体与间隔一定径向距离设置的一外环形永磁体构成；所述斥推上体的中空环形永磁体位于构成斥推下体的两个永磁体的磁力有效作用范围内，且与所述斥推下体的两个永磁体分别形成具有相反径向分量的斥推力。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李国坤，闻淑英，
申请(专利权)人：李国坤，闻淑英，
类型：实用新型
国别省市：62[中国|甘肃]