一种立式磁悬浮风力发电机制造技术

本发明专利技术提供了一种立式磁悬浮风力发电机，包括转动部分和静止部分，转动部分包括风叶、外转子、齿轮环、太阳齿轮、行星齿轮、支撑轴、转子盘、环形吸力盘、第一轴承、第二轴承和第三轴承；静止部分包括底座、行星架、轴向磁轴承定子和定子盘；所述轴向磁轴承定子包括背板和多个用于对所述环形吸力盘施加向上的吸引力的电磁组件，所述定子盘用于切割所述转子盘内永磁体发出的磁感线；所述环形吸力盘与轴向磁轴承定子保持有轴向的工作间隙，所述外转子与第一轴承保持有轴向和径向的保护间隙。本发明专利技术发电机可实现轴向稳定悬浮，减少机械摩擦和磨损，可实现增速发电，在低风速运行时具有较高的发电效率和风能利用率，且结构紧凑，体积小巧，安装方便。装方便。装方便。

【技术实现步骤摘要】
一种立式磁悬浮风力发电机


[0001]本专利技术涉及风力发电机
，尤其涉及一种立式磁悬浮风力发电机。

技术介绍

[0002]在风力发电领域，发电机是将机械能转变为电能的、必不可少的机电能量转换装置。为了从风中得到更多的能量，在风轮机确定的前提下，希望发电机有更低的起动风速，更小的机械阻力，更长的运行寿命，更低的机械噪声，更高的机电效率。
[0003]目前的立式发电机大多采用机械轴承配合旋转体，旋转体上端连接的工件具有一定重量，使得机械轴承承受较大的轴向力，导致风机运行时其转动部分与静止部分存在较严重的机械摩擦和磨损，严重制约着风机的起动风速、风能转换效率和机械轴承的使用寿命；
[0004]为克服机械轴承承受的轴向力，以达到降低轴承的磨损，延长轴承的使用寿命，提高机械效率的效果，现在有的立式风力发电机采用了完全磁轴承配合旋转体的方案，这虽然可完全消除机械摩擦和磨损，但是完全磁轴承的结构以及稳定控制算法非常复杂，致使风力发电机成本升高，不利于风力发电机的推广应用，且在低风速情况下发电效率低，风能的利用率很难得到有效提升。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种立式磁悬浮风力发电机，解决现有采用完全磁轴承配合旋转体的风力发电机，虽然消除了机械摩擦和磨损，但是完全磁轴承的结构以及稳定控制算法非常复杂，致使风力发电机成本升高，且在低风速情况下发电效率低的问题。
[0006]本专利技术提供了一种立式磁悬浮风力发电机，包括转动部分和静止部分，所述转动部分包括风叶、外转子、齿轮环、太阳齿轮、行星齿轮、支撑轴、转子盘、环形吸力盘、第一轴承、第二轴承和第三轴承；
[0007]所述静止部分包括底座、行星架、轴向磁轴承定子和定子盘；
[0008]所述轴向磁轴承定子包括背板以及沿所述背板的圆心均匀对称固定在所述背板下表面的多个电磁组件，所述电磁组件用于对所述环形吸力盘施加向上的吸引力且其数量为四的整数倍个；
[0009]所述行星架包括支撑管和沿圆周均匀分布在所述支撑管上端的多个径向支撑杆，所述底座固定在所述支撑管下端并与所述支撑管的轴线垂直，所述底座上设置有与所述支撑管对应的通孔，所述第一轴承套接于所述支撑管上并与所述底座的上表面连接；
[0010]所述支撑管从所述背板的中心垂直贯穿后与所述背板固定连接；所述支撑杆另一端设置有与所述支撑管轴向平行的连接轴，每个所述连接轴上均通过所述第二轴承设置有所述行星齿轮，各所述连接轴顶端均与所述定子盘垂直连接；
[0011]所述行星架在所述支撑管上端嵌固有所述第三轴承，所述支撑轴下端通过所述第
三轴承固定在所述支撑管正上方并使所述支撑轴贯穿所述定子盘，所述支撑轴自上而下设置有所述转子盘和所述太阳齿轮，所述转子盘位于所述定子盘的正上方，所述定子盘用于切割所述转子盘内的永磁体发出的磁感线，各所述行星齿轮与所述太阳齿轮圆周的齿牙啮合；
[0012]所述风叶包括底板和固定在所述底板上方的叶片；所述外转子为罩在所述行星架及所述行星齿轮外部的管状壳体，所述外转子内壁上固定有所述齿轮环，所述齿轮环的齿牙设置在其内环上，各所述行星齿轮与所述齿轮环啮合；所述外转子下端设置有向中心延伸的第一径向折边，并在所述第一径向折边靠中心侧的端部设置有沿轴向向下延伸的保护板，所述第一径向折边的上侧粘接有所述环形吸力盘；所述外转子上端与所述底板下侧固定连接，使所述环形吸力盘位于所述轴向磁轴承定子正下方并与所述轴向磁轴承定子保持有轴向的工作间隙，使所述外转子与所述第一轴承保持有轴向和径向的保护间隙；
[0013]所述保护间隙小于所述工作间隙。
[0014]优选地，所述电磁组件包括励磁线圈、铁芯、圆形磁轭和轴向充磁的环形永磁体，所述圆形磁轭上侧与所述背板固定连接，所述圆形磁轭下侧同轴固定有所述铁芯和所述环形永磁体，所述励磁线圈环形缠绕在所述铁芯的圆周面，所述励磁线圈缠绕在所述铁芯上产生的磁极与所述环形永磁体形成闭合磁路。
[0015]优选地，所述外转子在所述齿轮环下端面处设置有向中心延伸的第二径向折边。
[0016]优选地，所述行星齿轮的上下端各设置有一个所述第二轴承，且上下两个所述第二轴承之间设置有第一轴套。
[0017]优选地，所述环形吸力盘材质为硅钢或电工纯铁。
[0018]优选地，所述电磁组件的数量为四个。
[0019]优选地，所述支撑轴在所述太阳齿轮和所述第三轴承之间设置有第二轴套。
[0020]优选地，所述第一轴承为角接触球轴承。
[0021]优选地，所述第二轴承为深沟球轴承。
[0022]优选地，所述第三轴承为推力球轴承。
[0023]从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：
[0024]本专利技术提供的一种立式磁悬浮风力发电机，所述风叶受风吹转动后带动所述外转子和所述齿轮环转动，继而通过带动所述行星齿轮转动使所述太阳齿轮转动，通过所述支撑轴的转动使所述定子盘切割所述转子盘内的永磁体发出的磁感线而产生感应电动势发电；
[0025]所述轴向磁轴承定子形成闭合磁路后对所述环形吸力盘产生向上的吸引力，当该吸引力等于所述外转子和所述风叶的重力之和时，可抵消所述外转子对所述第一轴承的轴向压力，实现轴向稳定悬浮，从而消除所述外转子与所述第一轴承端面的摩擦力，减少机械摩擦和磨损；
[0026]此外，当风力使所述外转子的轴向位移或径向偏转量过大时，由于所述保护间隙小于所述工作间隙，所述外转子可先与所述第一轴承接触，从而保证风机依然正常运行，避免所述轴向磁轴承定子与所述环形吸力盘发生碰撞，待轴向位移或径向偏转量被修正后转为由所述轴向磁轴承定子控制的模式，从而恢复轴向悬浮；
[0027]同时，所述齿轮环的齿数大于所述太阳齿轮的齿数，使所述转子盘的转速大于所
述外转子的转速，可实现增速发电，从而在低风速运行时也能具有较高的发电效率和风能利用率；
[0028]本专利技术结构紧凑，体积小巧，安装方便，且仅需控制所述轴向磁轴承定子中各所述励磁线圈的电流，即可控制其对所述环形吸力盘的吸引力大小，从而调节所述外转子的位置状态，控制方法简单，成本可控，所以可以有效解决现有采用完全磁轴承配合旋转体的风力发电机，虽然消除了机械摩擦和磨损，但是完全磁轴承的结构以及稳定控制算法非常复杂，致使风力发电机成本升高，且在低风速情况下发电效率低的问题。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0030]图1为本专利技术实施例提供的一种立式磁悬浮风力发电机的爆炸结构图；
[0031]图2为本专利技术实施例提供的一种立式磁悬浮风力发电机的俯视图；
[0032]图3为图2中的A
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种立式磁悬浮风力发电机，包括转动部分和静止部分，其特征在于：所述转动部分包括风叶、外转子、齿轮环、太阳齿轮、行星齿轮、支撑轴、转子盘、环形吸力盘、第一轴承、第二轴承和第三轴承；所述静止部分包括底座、行星架、轴向磁轴承定子和定子盘；所述轴向磁轴承定子包括背板以及沿所述背板的圆心均匀对称固定在所述背板下表面的多个电磁组件，所述电磁组件用于对所述环形吸力盘施加向上的吸引力且其数量为四的整数倍个；所述行星架包括支撑管和沿圆周均匀分布在所述支撑管上端的多个径向支撑杆，所述底座固定在所述支撑管下端并与所述支撑管的轴线垂直，所述底座上设置有与所述支撑管对应的通孔，所述第一轴承套接于所述支撑管上并与所述底座的上表面连接；所述支撑管从所述背板的中心垂直贯穿后与所述背板固定连接；所述支撑杆另一端设置有与所述支撑管轴向平行的连接轴，每个所述连接轴上均通过所述第二轴承设置有所述行星齿轮，各所述连接轴顶端均与所述定子盘垂直连接；所述行星架在所述支撑管上端嵌固有所述第三轴承，所述支撑轴下端通过所述第三轴承固定在所述支撑管正上方并使所述支撑轴贯穿所述定子盘，所述支撑轴自上而下设置有所述转子盘和所述太阳齿轮，所述转子盘位于所述定子盘的正上方，所述定子盘用于切割所述转子盘内的永磁体发出的磁感线，各所述行星齿轮与所述太阳齿轮圆周的齿牙啮合；所述风叶包括底板和固定在所述底板上方的叶片；所述外转子为罩在所述行星架及所述行星齿轮外部的管状壳体，所述外转子内壁上固定有所述齿轮环，所述齿轮环的齿牙设置在其内环上，各所述行星齿轮与所述齿轮环啮合；所述外转子下端设置有向中心延伸的第一径向折边，并在所述第一径向折边靠中心侧的端部设置有沿轴向向下延伸的保护板，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志洲，张金楚，赵巍龙，李阳，于潼潼，王嘉雨，翟炳贤，梁瑜，张润桁，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：