專利名稱：長壽命和高效率的垂直型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)前世界性的能源和環(huán)境問題愈顯突出。風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為一種清潔能源產(chǎn)生裝置，有較大的應(yīng)用前景，受到了廣泛的關(guān)注。轉(zhuǎn)子的支撐部件是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵部件之一，對(duì)其的基本要求是摩擦阻力小、壽命長?，F(xiàn)有的垂直型風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般采用葉片部件直接和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸相連，構(gòu)成轉(zhuǎn)子，并通過滾動(dòng)軸承支撐旋轉(zhuǎn)。這種結(jié)構(gòu)使得滾動(dòng)軸承不僅要承擔(dān)風(fēng)力載荷(一般為徑向載 荷)，還必須承擔(dān)轉(zhuǎn)子的重力載荷(軸向載荷)，因此摩擦阻力大，滾動(dòng)軸承的壽命低，且整機(jī)啟動(dòng)風(fēng)速高，效率低。為了解決這一問題，已有研究人員提出采用永磁型磁力軸承(又稱永磁型磁懸浮軸承)或主動(dòng)型磁力軸承(又稱主動(dòng)型磁懸浮軸承)支撐轉(zhuǎn)子。永磁型磁力軸承剛度小、穩(wěn)定性差，且永磁材料價(jià)格昂貴、加工性能差、存在退磁等缺點(diǎn)，使其應(yīng)用受到限制。而主動(dòng)型磁力軸承需要一整套電控系統(tǒng)，系統(tǒng)復(fù)雜且成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)的長壽命和高效率的垂直型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。這種長壽命和高效率的垂直型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括基座、轉(zhuǎn)子和支撐該轉(zhuǎn)子的一個(gè)同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷的滾動(dòng)軸承和一個(gè)承受徑向載荷的滾動(dòng)軸承；其特征在于該垂直型風(fēng)力發(fā)電機(jī)還包括銜鐵和電磁鐵；其中銜鐵與轉(zhuǎn)子固定聯(lián)接，電磁鐵與基座固定聯(lián)接，電磁鐵與銜鐵間保持固定距離，電磁鐵與銜鐵之間的吸力等于或接近于轉(zhuǎn)子I的重力。這種長壽命和高效率的垂直型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征還在于上述電磁鐵帶有環(huán)形結(jié)構(gòu)的凹槽，凹槽內(nèi)通過環(huán)氧樹脂固定有漆包線繞組，漆包線繞組通過恒流源被通以固定直流電流，固定直流電流的大小由轉(zhuǎn)子的重力決定。這種長壽命和高效率的垂直型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征還在于上述銜鐵為環(huán)形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明在一般垂直型風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加固定于基座的恒流源供電的電磁鐵，通過電磁鐵產(chǎn)生無接觸電磁力，抵消或基本抵消風(fēng)機(jī)重力，使得轉(zhuǎn)子以無重力或接近于無重力狀態(tài)在滾動(dòng)軸承支撐下旋轉(zhuǎn)，因此滾動(dòng)軸承的軸向載荷和摩擦阻力大大降低，滾動(dòng)軸承的壽命顯著增加，可有效降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)風(fēng)速并提高整機(jī)效率，擴(kuò)大風(fēng)力發(fā)電機(jī)的應(yīng)用范圍(在年平均風(fēng)速較低的地區(qū)應(yīng)用)。


圖I為產(chǎn)生電磁力結(jié)構(gòu)的機(jī)械裝置示意圖；圖中標(biāo)號(hào)名稱1為轉(zhuǎn)子，2為銜鐵，3為電磁鐵。
具體實(shí)施例方式(I)將銜鐵2通過螺栓與轉(zhuǎn)子I聯(lián)接。(2)將電磁鐵3通過螺栓與基座聯(lián)接，使電磁鐵3與銜鐵2間保持固定距離。電磁鐵3帶有環(huán)形結(jié)構(gòu)的凹槽，凹槽內(nèi)通過環(huán)氧樹脂固定有漆包線繞組。(3)根據(jù)轉(zhuǎn)子I重力大小，采用恒流源將合適的固定直流電流通入電磁鐵3的漆包線繞組中，使電磁鐵3產(chǎn)生固定電磁力抵消或基本抵消轉(zhuǎn)子I的重力。對(duì)根據(jù)上述實(shí)施方式研制的風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下
將電磁鐵3安裝在5KW垂直阻力型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，電磁鐵設(shè)計(jì)值為氣隙0. 8mm、電流3.3A、電磁力10KN。在室內(nèi)采用拉力計(jì)測(cè)量風(fēng)力發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)力矩。測(cè)量結(jié)果表明啟動(dòng) 力矩減小了 42%。
權(quán)利要求
1.一種長壽命和高效率的垂直型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括基座、轉(zhuǎn)子(I)和支撐該轉(zhuǎn)子的一個(gè)同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷的滾動(dòng)軸承和一個(gè)承受徑向載荷的滾動(dòng)軸承；其特征在于該垂直型風(fēng)力發(fā)電機(jī)還包括銜鐵(2)和電磁鐵(3);其中銜鐵(2)與轉(zhuǎn)子(I)固定聯(lián)接，電磁鐵(3 )與基座固定聯(lián)接，電磁鐵(3 )與銜鐵(2 )間保持固定距尚，電磁鐵(3 )與銜鐵(2 )之間的吸力等于或接近于轉(zhuǎn)子(I)的重力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的長壽命和高效率的垂直型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于上述電磁鐵(3 )帶有環(huán)形結(jié)構(gòu)的凹槽，凹槽內(nèi)通過環(huán)氧樹脂固定有漆包線繞組，漆包線繞組通過恒流源被通以固定直流電流，固定直流電流的大小由轉(zhuǎn)子(I)的重力決定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的長壽命和高效率的垂直型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于上述銜鐵(2)為環(huán)形結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種長壽命和高效率的垂直型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。該風(fēng)力發(fā)電機(jī)在一般垂直型風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加固定于基座的恒流源供電的電磁鐵，通過電磁鐵產(chǎn)生無接觸電磁力，抵消風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的重力，可大大降低滾動(dòng)軸承的軸向載荷和摩擦損耗，顯著提高滾動(dòng)軸承的壽命和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率，并擴(kuò)大風(fēng)力發(fā)電機(jī)的應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)F03D11/00GK102734087SQ20121023438
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月9日
發(fā)明者周紅凱, 王曉, 謝振宇, 黃佩珍 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)