專利名稱：全懸浮式永磁懸浮風力發(fā)電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種全懸浮式永磁懸浮風力發(fā)電機，該風力發(fā)電機是利用磁環(huán)側(cè)面具有連續(xù)環(huán)形磁場的物理現(xiàn)象，利用安裝在發(fā)動機轉(zhuǎn)子上的磁環(huán)側(cè)面和安裝在發(fā)動機外殼上 固定磁環(huán)進行擠壓，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子徑向懸浮；再利用磁環(huán)端面相互擠壓，實現(xiàn)發(fā)動機轉(zhuǎn)子的軸向 懸浮，帶動葉輪旋轉(zhuǎn)時完全處于懸浮狀態(tài)。并且能夠?qū)崿F(xiàn)高剛性徑向軸向全磁懸浮的風力 發(fā)電機。屬于磁懸浮技術領域。
背景技術：
目前，已經(jīng)研制成功的磁懸浮風力發(fā)電機，是依靠磁懸浮力抵消部分風力發(fā)電機 旋轉(zhuǎn)部分的軸向或徑向載荷，但是還需要機械軸承才能夠達到軸向徑向的機械平衡。還沒 有一種能夠承載風力發(fā)電機全部旋轉(zhuǎn)載荷的磁懸浮系統(tǒng)用于風力發(fā)電機。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的原理是在風力發(fā)電機上，安裝永磁徑向軸向懸浮結構，利用永磁環(huán)內(nèi)外 側(cè)面相互擠壓實現(xiàn)永磁徑向懸浮，帶動風力發(fā)電機主軸實現(xiàn)徑向懸浮，利用永磁環(huán)端面相 互擠壓實現(xiàn)主軸的軸向磁懸浮，帶動風力發(fā)電機主軸實現(xiàn)軸向磁懸浮。最終實現(xiàn)風力發(fā)電 機完全懸浮運轉(zhuǎn)。本發(fā)明原理解決的問題所采用的技術方案是在風力發(fā)電機的外殼兩端固定兩個 徑向擠壓磁環(huán)，對固定在主軸上的兩個徑向懸浮磁環(huán)進行均衡徑向擠壓。在徑向擠壓環(huán)的 外側(cè)的電機殼上還固定兩個不封閉徑向擠壓磁環(huán)，擠壓兩個固定在主軸上的抗偏心徑向懸 浮環(huán)，抵消主軸和葉輪產(chǎn)生的軸向重力。上述結構共同實現(xiàn)風力發(fā)電機的徑向懸??；兩個軸 向擠壓磁環(huán)固定在電機的轉(zhuǎn)子的兩側(cè)，擠壓兩個固定在主軸上的軸向懸浮磁環(huán)。實現(xiàn)主軸 的軸向懸浮。同時還可以在發(fā)動機的后部安裝補償軸向懸浮結構，以補償葉輪受到風力軸 向頂推產(chǎn)生的過度軸向位移。軸向位移補償懸浮結構中，也可以用電磁鐵取代電機殼上的永磁環(huán)，用鐵環(huán)取代 主軸上的永磁環(huán)，利用電磁鐵吸引鐵環(huán)，以抵消主軸的過度軸向載荷，控制主軸的軸向位 移。利用位移傳感器控制電磁鐵的啟動和功率。


圖1是本發(fā)明的不封閉環(huán)抗偏心磁懸浮風力發(fā)電機的徑向剖面構造圖。圖2是本發(fā)明的不均衡徑向擠壓磁懸浮風力發(fā)電機的徑向剖面構造圖。圖3是本發(fā)明的錐形環(huán)磁懸浮風力發(fā)電機的徑向剖面構造圖。圖4是本發(fā)明的有立式懸浮軸承、防過度軸向偏移式磁懸浮風力發(fā)電機的徑向剖 面構造圖。圖5是本發(fā)明的由磁瓦組合成磁環(huán)的軸向視圖。圖6是本發(fā)明的不封閉徑向擠壓環(huán)的軸向視圖。
下面結合附圖對本發(fā)明做進一步說明。圖1中，主軸1，電機殼2，徑向懸浮磁環(huán)3，徑向擠壓磁環(huán)4，徑向抗偏心懸浮磁環(huán)3a和3b，不封閉永磁徑向擠壓環(huán)4a和4b，軸向懸浮環(huán)5、軸向擠壓環(huán)6、不導磁的環(huán)7，電機 轉(zhuǎn)子8，電機定子9，葉輪10等。安裝在電機殼2兩端的兩個徑向擠壓環(huán)4擠壓安裝在主軸 1上的兩個徑向懸浮磁環(huán)3，實現(xiàn)均衡徑向懸浮。安裝在電機殼2上的兩個不封閉永磁徑向 擠壓環(huán)4a和4b擠壓兩個安裝在主軸1上的向抗偏心懸浮磁環(huán)3a和3b，實現(xiàn)主軸的抗偏心 懸浮。兩個軸向擠壓環(huán)6固定在電機殼2上，擠壓兩個固定在主軸1上的兩個軸向懸浮環(huán) 5，使主軸處于軸向懸浮狀態(tài)。電機轉(zhuǎn)子8安裝在主軸1上，電機定子9安裝在電機殼2上。 葉輪10安裝在主軸1的任意一端，帶動主軸轉(zhuǎn)動。根據(jù)葉輪重力的不同，兩端的不封閉抗 偏心擠壓環(huán)4a和4b體積可以不一樣。徑向擠壓磁環(huán)4也可以是不封閉的磁環(huán)。圖2中，兩端的抗偏心擠壓環(huán)4a和4b是封閉的磁環(huán)，擠壓兩個徑向抗偏心懸浮環(huán) 3a和3b。其中擠壓磁環(huán)4a和4b內(nèi)側(cè)最下端可以與徑向懸浮環(huán)的最下端平齊。根據(jù)葉輪 和轉(zhuǎn)子重量的大小，配比抗偏心擠壓磁環(huán)4a和4b的體積。其余結構與圖1相同。圖3中，電機殼2的兩端固定著兩個內(nèi)側(cè)面為錐形的徑向擠壓環(huán)4，擠壓兩個固定 在主軸1上的外側(cè)面為錐形的徑向懸浮環(huán)3，實現(xiàn)主軸徑向懸浮。兩個固定在電機殼2上的 軸向擠壓環(huán)7擠壓固定在主軸上的軸向懸浮磁環(huán)組5和6 (磁環(huán)5套在磁環(huán)6的外側(cè))，實 現(xiàn)主軸的軸向懸浮。電機定子9安裝在主軸2上，電機轉(zhuǎn)子10安裝在主軸1上。軸向懸浮 環(huán)組與徑向懸浮環(huán)之間通過不導磁的環(huán)8隔開。圖4中，防止過度軸向位移的懸浮環(huán)11固定在主軸1上，擠壓固定在電機殼2上 的防止過度位移的軸向擠壓環(huán)12，防止主軸1過度軸向位移。兩個徑向抗偏心擠壓環(huán)4固 定在電機殼2上，擠壓兩個固定在主軸1上的徑向抗偏心懸浮環(huán)3 ；兩個固定在電機殼2上 的徑向擠壓環(huán)4a擠壓兩個固定在主軸1上的徑向懸浮環(huán)3a，共同實現(xiàn)主軸的徑向懸浮。兩 個安裝在電機殼2上的軸向擠壓磁環(huán)6a擠壓兩個固定在主軸1上的軸向懸浮磁環(huán)5a，實現(xiàn) 主軸1的軸向懸浮。電機定子9安裝在電機殼2上，電機轉(zhuǎn)子8安裝在主軸1上。葉輪10 安裝在主軸1上。圖4中，電機殼2整體固定在立式旋轉(zhuǎn)的軸2b上，兩個直徑不等的徑向擠壓環(huán)4b 和4c固定在立式軸承套7上，擠壓兩個固定在立式旋轉(zhuǎn)的軸2b上的徑向懸浮環(huán)，實現(xiàn)整體 徑向懸浮。固定在立式旋轉(zhuǎn)的軸2b上的軸向懸浮環(huán)5b擠壓固定在立式軸承套7上的軸向 擠壓環(huán)6b，實現(xiàn)整體軸向懸浮。圖5中，磁環(huán)由磁瓦1、2、3、4組成。圖6是不封閉徑向抗偏心擠壓磁環(huán)2，其中磁環(huán)2的上面有一個小磁塊1，對需要 擠壓的徑向懸浮環(huán)進行穩(wěn)定。另外小磁塊1還可以是鐵塊，或電磁鐵。用于對徑向懸浮磁 環(huán)的上部進行吸引。拼接磁瓦之間可以有間隙，也可以沒有間隙。磁瓦上可以有凸起、凹槽 和穿孔。在上述設計中，可以在磁環(huán)的擠壓面和非擠壓面上開凹槽，所開的凹槽形狀不限， 凹槽可以是連續(xù)的環(huán)形，也可以是不連續(xù)的槽，或者是未穿透的孔。也可以在磁環(huán)非擠壓面 上加工一些突起，這些突起可以是環(huán)形連續(xù)的，也可以是不連續(xù)的環(huán)形，其形狀不限。其用 途可以是起到固定作用，也可以起到增加擠壓面表磁的作用。在上述設計中，在磁環(huán)上對稱、少量開孔，不會影響磁環(huán)的表磁。所以可以通過對磁環(huán)實施穿孔優(yōu)化，可以降低軸承的重量，節(jié)約資源。上述設計中的磁環(huán)的擠壓面和非擠壓 面邊緣可以倒角，也可以不倒角。在上述設計中，徑向擠壓環(huán)和徑向懸浮環(huán)的擠壓面可以平行于主軸，也可以是不 平行于主軸的錐面。在上述永磁懸浮結構中，徑向懸浮、軸向懸浮結構可以根據(jù)不同需要進行任意排 列組合使用。例如用兩個軸向懸浮環(huán)擠壓一個固定軸向擠壓環(huán)的兩端，實現(xiàn)軸向懸浮等。
除以上實施例外，本發(fā)明還有其他實施方式。凡采用等同替換、等效變形形成的全 懸浮式永磁懸浮風力發(fā)電機，其技術方案均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權利要求
一種全懸浮式永磁懸浮風力發(fā)電機，其特征是主軸1，電機殼2，徑向懸浮磁環(huán)3，徑向擠壓磁環(huán)4，徑向抗偏心懸浮磁環(huán)3a和3b，不封閉永磁徑向擠壓環(huán)4a和4b，軸向懸浮環(huán)5、軸向擠壓環(huán)6、不導磁的環(huán)7，電機轉(zhuǎn)子8，電機定子9，葉輪10等。安裝在電機殼2兩端的兩個徑向擠壓環(huán)4擠壓安裝在主軸1上的兩個徑向懸浮磁環(huán)3，實現(xiàn)均衡徑向懸浮。安裝在電機殼2上的兩個不封閉永磁徑向擠壓環(huán)4a和4b擠壓兩個安裝在主軸1上的徑向抗偏心懸浮磁環(huán)3a和3b，實現(xiàn)主軸的抗偏心懸浮。兩個軸向擠壓環(huán)6固定在電機殼2上，擠壓兩個固定在主軸1上的兩個軸向懸浮環(huán)5，使主軸處于軸向懸浮狀態(tài)。電機轉(zhuǎn)子8安裝在主軸1上，電機定子9安裝在電機殼2上。葉輪10安裝在主軸1的任意一端，帶動主軸轉(zhuǎn)動。根據(jù)葉輪重力的不同，兩端的不封閉抗偏心擠壓環(huán)4a和4b體積可以不一樣。徑向擠壓環(huán)4也可以是不封閉的磁環(huán)。
2.根據(jù)權利要求1所述的全懸浮式永磁懸浮風力發(fā)電機，其特征是可以在不封閉的 磁環(huán)上部安裝小磁塊；也可以在不封閉的磁環(huán)上部安裝鐵塊或電磁鐵，對徑向抗偏心懸浮 環(huán)的上部進行吸引。
3.根據(jù)權利要求1所述的全懸浮式永磁懸浮風力發(fā)電機，其特征是用直徑大于徑向 擠壓環(huán)的抗偏心磁環(huán)取代不封閉抗偏心磁環(huán)，也可以實現(xiàn)主軸的徑向抗偏心。其下部的內(nèi) 側(cè)邊緣可以與徑向擠壓環(huán)下部的內(nèi)側(cè)邊緣平齊，也可以低于徑向擠壓環(huán)下部的內(nèi)側(cè)邊緣。
4.根據(jù)權利要求1所述的全懸浮式永磁懸浮風力發(fā)電機，其特征是所有磁環(huán)都可以 用磁瓦拼接而成。拼接磁瓦之間可以有間隙，也可以沒有間隙。
5.根據(jù)權利要求1所述的全懸浮式永磁懸浮風力發(fā)電機，其特征是磁環(huán)的擠壓面和 非擠壓面都可以存在凹槽。凹槽的形狀和深度不限，甚至可以是對稱穿透的孔。同時磁環(huán) 的非擠壓面是還可以安裝凸起，只要對稱和不影響旋轉(zhuǎn)，凸起的連續(xù)性和形狀不限。
6.根據(jù)權利要求1所述的全懸浮式永磁懸浮風力發(fā)電機，其特征是用于軸向懸浮的 完整磁環(huán)可以由大磁環(huán)套小磁環(huán)而成。軸向懸浮磁環(huán)其擠壓面邊緣可以倒角。
7.根據(jù)權利要求1所述的全懸浮式永磁懸浮風力發(fā)電機，其特征是徑向懸浮和擠壓 磁環(huán)的擠壓面可以平行于主軸，也可以是不平行于主軸的錐形環(huán)。
8.根據(jù)權利要求1所述的全懸浮式永磁懸浮風力發(fā)電機，其特征是只要能夠同時實 現(xiàn)電機轉(zhuǎn)子的徑向懸浮和軸向懸浮功能，其徑向懸浮結構和軸向懸浮結構的排列形式不 限。
9.根據(jù)權利要求1所述的全懸浮式永磁懸浮風力發(fā)電機，其特征是可以用磁懸浮軸 承的一半安裝在外殼的下部，實現(xiàn)外殼立式旋轉(zhuǎn)的軸向徑向全懸浮。
10.根據(jù)權利要求1所述的磁懸浮軸承電機，其特征是以上所有設計均可以任意增減 組合使用。
全文摘要
本發(fā)明的全懸浮式永磁懸浮風力發(fā)電機是一種完全通過永磁懸浮結構實現(xiàn)發(fā)動機轉(zhuǎn)子徑向和軸向全部處于懸浮狀態(tài)的磁懸浮風力發(fā)電機。主要包括葉輪、主軸、電機、永磁徑向懸浮結構、永磁軸向懸浮結構、抗徑向軸向偏心結構等部分。
文檔編號F03D9/00GK101806286SQ20091002479
公開日2010年8月18日 申請日期2009年2月16日 優(yōu)先權日2009年2月16日
發(fā)明者卓向東 申請人:卓向東