本實用新型屬于發(fā)電機的技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種可適用于3000KW以下風(fēng)力發(fā)電機的磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機組。

背景技術(shù)：

多年前我國就采用了風(fēng)輪發(fā)電；現(xiàn)有的風(fēng)輪發(fā)電大多數(shù)是采用風(fēng)輪安裝在垂直軸風(fēng)力發(fā)電機上，通過風(fēng)輪帶動發(fā)電機發(fā)電；由于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的主要重量是由軸承通過主軸傳遞給機座，然后傳遞給基礎(chǔ)；風(fēng)輪和發(fā)電機轉(zhuǎn)子通過主軸連接在一起，由于風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)動部分重量很大，存在機械摩擦和機械老化等的問題；特別是長期重負狀態(tài)下的摩擦引起的機械磨損和發(fā)熱問題非常突出，為了解決這些問題，只好維修處理，因而生產(chǎn)成本與運行維護成本很高；以上原因是導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電規(guī)模小，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機大多是小型電機，100KW以上電機還沒有大規(guī)模推廣采用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機組，該磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機組通過在發(fā)電機軸上、下兩端設(shè)置有磁懸浮推力軸承、磁懸浮上導(dǎo)定位軸承、磁懸浮下導(dǎo)定位軸承，使風(fēng)力發(fā)電機組轉(zhuǎn)動部分懸浮于空中，使風(fēng)力發(fā)電機組在沒有任何機械摩擦的情況下運行，避免軸承機械摩擦，提高發(fā)電機組效率，使其可用于3000KW以下的風(fēng)力發(fā)電機，降低了生產(chǎn)成本與運行維護成本，提高經(jīng)濟效益。

為了達到上述目的，本實用新型一種磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機組，包括塔筒、安裝在塔筒頂部的發(fā)電機、勵磁機、磁懸浮機構(gòu)和懸吊式風(fēng)輪；

所述發(fā)電機包括固定在塔筒頂部的發(fā)電機下支架、固定在發(fā)電機下支架上的發(fā)電機殼體和固定在發(fā)電機殼體上的發(fā)電機上支架，所述發(fā)電機殼體內(nèi)設(shè)置有發(fā)電機軸、發(fā)電機轉(zhuǎn)子和發(fā)電機定子，所述發(fā)電機殼體頂部設(shè)置有發(fā)電機蓋板；

所述發(fā)電機蓋板上設(shè)置有推力軸承座底板和推力軸承座，所述推力軸承座內(nèi)設(shè)置有套裝在發(fā)電機軸上的推力頭，所述推力頭頂部連接有勵磁機；

所述勵磁機包括與推力頭連接的勵磁機法蘭盤和套裝在勵磁機法蘭盤內(nèi)的勵磁機軸；

所述懸吊式風(fēng)輪包括與發(fā)電機上支架固定連接的吊桿、設(shè)置在勵磁機軸上的水平支撐架以及一對固定在水平支撐架下且水平平行設(shè)置的上換輪和下輪環(huán)，所述上換輪和下輪環(huán)之間固定連接有葉片軸，所述葉片軸上通過軸承套裝有葉片，所述水平支撐架通過拉索固定在吊桿上；

所述磁懸浮機構(gòu)包括套裝在推力頭上的磁懸浮上導(dǎo)定位軸承，通過下導(dǎo)軸承滑轉(zhuǎn)子套裝在發(fā)電機軸下端的磁懸浮下導(dǎo)定位軸承和套裝在發(fā)電機軸上的磁懸浮推力軸承；

所述磁懸浮推力軸承包括支承在推力軸承座底板上的推力磁懸浮軸承下瓦支承板、設(shè)置在推力磁懸浮軸承下瓦支承板上的推力磁懸浮軸承下瓦和與推力磁懸浮軸承下瓦對應(yīng)平行設(shè)置的推力磁懸浮軸承上瓦，所述推力頭底部支承在推力磁懸浮軸承上瓦上。

進一步，所述磁懸浮推力軸承上瓦與磁懸浮推力軸承下瓦之間有的間隙設(shè)置為5～10mm。

進一步，所述磁懸浮推力軸承上瓦設(shè)置為強力磁鐵或者永久磁鐵和直流助磁線圈組合結(jié)構(gòu)，所述磁懸浮推力軸承下瓦設(shè)置為強力磁鐵或者永久磁鐵和直流助磁線圈組合結(jié)構(gòu)。

進一步，所述推力頭上設(shè)置有用于使直流助磁線圈跟隨永久磁鐵旋轉(zhuǎn)的磁懸浮推力軸承上瓦直流助磁線圈滑環(huán)。

進一步，所述磁懸浮上導(dǎo)定位軸承包括上導(dǎo)磁懸浮軸承軸頸和套裝在上導(dǎo)磁懸浮軸承軸頸周圍的上導(dǎo)磁懸浮軸承軸瓦；所述磁懸浮下導(dǎo)定位軸承包括下導(dǎo)軸承磁懸浮軸瓦和套裝在下導(dǎo)軸承磁懸浮軸瓦周圍的下導(dǎo)軸承磁懸浮軸頸。

進一步，在所述磁懸浮推力軸承、磁懸浮上導(dǎo)定位軸承、磁懸浮下導(dǎo)定位軸承的空腔內(nèi)設(shè)置有直流助磁線圈，所述直流助磁線圈均設(shè)置有+X、-X，+Y、-Y方向供電加磁，所述磁懸浮上導(dǎo)定位軸承、磁懸浮下導(dǎo)定位軸承處設(shè)置有速度傳感器。

本實用新型的有益效果在于：

1、本實用新型磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機組通過在發(fā)電機軸上、下兩端設(shè)置有磁懸浮推力軸承、磁懸浮上導(dǎo)定位軸承、磁懸浮下導(dǎo)定位軸承，使風(fēng)力發(fā)電機組轉(zhuǎn)動部分懸浮于空中，使風(fēng)力發(fā)電機組在沒有任何機械摩擦的情況下運行，避免軸承機械摩擦，提高發(fā)電機組效率，使其可用于3000KW以下的風(fēng)力發(fā)電機，降低了生產(chǎn)成本與運行維護成本，提高經(jīng)濟效益。

2、本實用新型磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機組通過在在磁懸浮推力軸承上瓦的空腔內(nèi)設(shè)置有直流助磁線圈與發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈并聯(lián)，使其電流隨發(fā)電機電壓的變化而變化；在磁懸浮推力軸承下瓦；磁懸浮上導(dǎo)定位軸承、磁懸浮下導(dǎo)定位軸承的的空腔內(nèi)均設(shè)置有直流助磁線圈，其設(shè)置方向為+X、-X，+Y、-Y方向；由專門的直流電源通過可控硅二極管供電；由安裝在發(fā)電機上部、下部定位軸承上部的傳感器、紅外線等檢測裝置檢測到的發(fā)電機組的中心的變化信號通過計算機控制可控硅改變線圈中電流的大小和方向以改變磁場強度，保持風(fēng)力發(fā)電機組在最佳設(shè)計狀態(tài)下運行。

附圖說明

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本實用新型提供如下附圖進行說明：

圖1為本實用新型磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機中發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機中推力軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機中推力軸承第一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實用新型磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機中推力軸承第二種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實用新型磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機中推力軸承第三種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實用新型磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機中推力軸承第四種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本實用新型磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機中導(dǎo)向軸承軸頸和軸瓦的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本實用新型磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機中風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本實用新型磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機中心控制示意圖；

附圖標(biāo)記：1-勵磁機軸；2-磁懸浮上導(dǎo)定位軸承；3-推力軸承座；4-磁懸浮推力軸承；5-推力軸承座底板；6-發(fā)電機上支架；7-發(fā)電機蓋板；8-發(fā)電機轉(zhuǎn)子；9-發(fā)電機定子；10-發(fā)電機殼體；11-剎車裝置；12-磁懸浮下導(dǎo)定位軸承；13-發(fā)電機軸；14-勵磁機法蘭盤；15-推力頭；16-上導(dǎo)磁懸浮軸承軸頸；17-上導(dǎo)磁懸浮軸承軸瓦；18-推力磁懸浮軸承上瓦；19-推力磁懸浮軸承下瓦；20-推力磁懸浮軸承下瓦支承板；21-發(fā)電機下支架；22-下導(dǎo)軸承磁懸浮軸瓦；23-下導(dǎo)軸承磁懸浮軸頸；24-下導(dǎo)軸承滑轉(zhuǎn)子；25-避雷針；26-吊桿；27-勵磁機；28-發(fā)電機；29-水平支撐架；30-葉片軸；31-葉片；32-塔筒；33-拉索；34-下輪環(huán)；35-擋油圈；36-卡環(huán)；37-磁懸浮推力軸承上瓦直流助磁線圈滑環(huán)；38-磁懸浮推力軸承上瓦直流助磁線圈；39-磁懸浮推力軸承下瓦直流助磁線圈；40-磁懸浮推力軸承上瓦支承板；44-水冷卻器。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖，對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。

如圖1所示為本實用新型磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖2所示為本實用新型磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機中發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖3所示為本實用新型磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機中推力軸承上瓦和下瓦結(jié)構(gòu)示意圖；本實用新型一種磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機組，包括塔筒32、安裝在塔筒32頂部的發(fā)電機28、勵磁機27、磁懸浮機構(gòu)和懸吊式風(fēng)輪；

所述發(fā)電機28包括固定在塔筒32頂部的發(fā)電機下支架21、固定在發(fā)電機下支架21上的發(fā)電機殼體10和固定在發(fā)電機殼體10上的發(fā)電機上支架6，所述發(fā)電機殼體10內(nèi)設(shè)置有發(fā)電機軸13、發(fā)電機轉(zhuǎn)子8和發(fā)電機定子9，所述發(fā)電機殼體10頂部設(shè)置有發(fā)電機蓋板7；

所述發(fā)電機蓋板7上設(shè)置有推力軸承座底板5和推力軸承座3，所述推力軸承座3內(nèi)設(shè)置有套裝在發(fā)電機軸13上的推力頭15，所述推力頭15頂部連接有勵磁機27；

所述勵磁機27包括與推力頭15連接的勵磁機法蘭盤14和套裝在勵磁機法蘭盤14內(nèi)的勵磁機軸1，發(fā)電機軸13與勵磁機法蘭盤14之間設(shè)置有卡環(huán)36，；

所述懸吊式風(fēng)輪包括與發(fā)電機上支架6固定連接的吊桿26、設(shè)置在勵磁機軸1上的水平支撐架29以及一對固定在水平支撐架29下且水平平行設(shè)置的上換輪和下輪環(huán)34，所述上換輪和下輪環(huán)34之間固定連接有葉片軸30，所述葉片軸30上通過軸承套裝有葉片31，所述水平支撐架29通過拉索33固定在吊桿26上，優(yōu)選的所述吊桿26頂部設(shè)置有避雷針25，該結(jié)構(gòu)通過拉索、吊桿、水平支撐桿固定在無刷勵磁機的軸上，大大減輕了風(fēng)輪的重量，上輪環(huán)為鋼纜組成多邊形，下輪環(huán)為鋼管組成多邊形結(jié)構(gòu)，使葉片均勻分布，葉片軸30兩端軸承設(shè)置限位桿起限位及支撐作用；葉片可以繞葉片軸轉(zhuǎn)20度左右，以保證葉片處于最佳迎風(fēng)狀；

所述磁懸浮機構(gòu)包括套裝在推力頭15上的磁懸浮上導(dǎo)定位軸承2，通過下導(dǎo)軸承滑轉(zhuǎn)子24套裝在發(fā)電機軸13下端的磁懸浮下導(dǎo)定位軸承12和套裝在發(fā)電機軸13上的磁懸浮推力軸承4，推力頭15內(nèi)與發(fā)電機軸13之間間隙處設(shè)置有擋油圈35，推力軸承座3內(nèi)設(shè)置有水冷卻器44，發(fā)電機轉(zhuǎn)子8底部設(shè)置有剎車裝置11；

所述磁懸浮推力軸承4包括支承在推力軸承座底板5上的推力磁懸浮軸承下瓦支承板20、設(shè)置在推力磁懸浮軸承下瓦支承板20上的推力磁懸浮軸承下瓦19和與推力磁懸浮軸承下瓦19對應(yīng)平行設(shè)置的推力磁懸浮軸承上瓦18，所述推力頭15底部支承在推力磁懸浮軸承上瓦18上，推力磁懸浮軸承下瓦支承板20和推力磁懸浮軸承上瓦18是兩個強力磁鐵，間隙間兩個強力磁鐵具有同名磁性，(S極或N極)根據(jù)兩個磁鐵同極相斥原理，這個相斥力克服風(fēng)力發(fā)電機和風(fēng)輪轉(zhuǎn)動部分重量和風(fēng)的推力，讓整個風(fēng)力發(fā)電機組懸浮于一定空中，使風(fēng)力發(fā)電機組在軸向沒有機械摩擦力下運行。

進一步，所述磁懸浮推力軸承上瓦18與磁懸浮推力軸承下瓦19之間有的間隙設(shè)置為5～10mm，磁懸浮上導(dǎo)軸承軸頸16與磁懸浮上導(dǎo)軸承軸瓦17之間有5～10mm的間隙，所述磁懸浮推力軸承上瓦與推力頭15之間設(shè)置有磁懸浮推力軸承上瓦支承板40，磁懸浮下導(dǎo)定位軸承的作用是：固定機組中心，使機組轉(zhuǎn)動部分擺幅在一定范圍內(nèi)，磁懸浮下導(dǎo)軸承軸頸23與磁懸浮下導(dǎo)軸承軸瓦22之間有5～10mm的間隙，磁懸浮下導(dǎo)定位軸承的作用是：固定機組中心，使機組轉(zhuǎn)動部分擺幅在一定范圍內(nèi)。

進一步，如圖4-圖7所示，優(yōu)選的所述磁懸浮推力軸承上瓦18設(shè)置為強力磁鐵或者永久磁鐵和直流助磁線圈組合結(jié)構(gòu)，所述磁懸浮推力軸承下瓦19設(shè)置為強力磁鐵或者永久磁鐵和直流助磁線圈組合結(jié)構(gòu)，本實施例中磁懸浮推力軸承有以下幾種配置方式：

1、全永久磁鐵磁懸浮推力軸承；

2、上瓦為永久磁鐵；下瓦為永久磁鐵+直流助磁線圈的磁懸浮推力軸承；

3、上瓦為永久磁鐵+直流助磁線圈，但直流助磁線圈不跟隨永久磁鐵旋轉(zhuǎn)，下瓦為永久磁鐵+直流助磁線圈的磁懸浮推力軸承；

4、上瓦為永久磁鐵+直流助磁線圈，且直流助磁線圈跟隨永久磁鐵旋轉(zhuǎn)，通過滑環(huán)輸入直流電流，此助磁電流也可以由發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁電流提供，這樣還可以隨發(fā)電機的電壓的變化而變化；下瓦為永久磁鐵+直流助磁線圈的磁懸浮推力軸承；

其中通過磁懸浮推力軸承上瓦直流助磁線圈38和磁懸浮推力軸承下瓦直流助磁線圈39，可以調(diào)節(jié)直流助磁線圈中電流的大小來調(diào)節(jié)上、下瓦斥力的大小，使間隙發(fā)生變化，通過傳感器、電腦自動控制使水輪發(fā)電機運行于最佳狀態(tài)。

進一步，優(yōu)選的所述推力頭15上設(shè)置有用于使直流助磁線圈跟隨永久磁鐵旋轉(zhuǎn)的磁懸浮推力軸承上瓦直流助磁線圈滑環(huán)37。

進一步，如圖8所示，優(yōu)選的所述磁懸浮上導(dǎo)定位軸承2包括上導(dǎo)磁懸浮軸承軸頸16和套裝在上導(dǎo)磁懸浮軸承軸頸16周圍的上導(dǎo)磁懸浮軸承軸瓦17；所述磁懸浮下導(dǎo)定位軸承12包括下導(dǎo)軸承磁懸浮軸瓦23和套裝在下導(dǎo)軸承磁懸浮軸瓦23周圍的下導(dǎo)軸承磁懸浮軸頸22，。

進一步，如圖10所示為本實用新型磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機中心控制示意圖，優(yōu)選的在所述磁懸浮推力軸承、磁懸浮上導(dǎo)定位軸承、磁懸浮下導(dǎo)定位軸承的空腔內(nèi)設(shè)置有直流助磁線圈，所述直流助磁線圈均設(shè)置有+X、-X，+Y、-Y方向供電加磁，所述磁懸浮上導(dǎo)定位軸承、磁懸浮下導(dǎo)定位軸承處設(shè)置有速度傳感器，本實施例采用磁懸浮技術(shù)，取消了機械軸承，就不存在軸承磨損問題；針對隨著發(fā)電機負荷的變化、永磁體雌性的變化，其間隙間的距離也要發(fā)生變化，這將引起發(fā)電機中心發(fā)生變化，發(fā)電機就不能保持在理想中心下運行的技術(shù)問題，該結(jié)構(gòu)在磁懸浮推力軸承上瓦的空腔內(nèi)設(shè)置有直流助磁線圈與發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈相互關(guān)聯(lián)，直流助磁線圈的電流隨發(fā)電機電壓的變化而變化；在磁懸浮推力軸承下瓦；磁懸浮上導(dǎo)定位軸承、磁懸浮下導(dǎo)定位軸承的的空腔內(nèi)設(shè)置有直流助磁線圈，其設(shè)置方向為+X、-X，+Y、-Y方向；由專門的直流電源通過可控硅二極管供電；由安裝在發(fā)電機上部、下部定位軸承上部的傳感器、紅外線等檢測裝置檢測到的發(fā)電機組的中心的變化信號通過計算機控制可控硅改變線圈中電流的大小和方向以改變磁場強度，保持風(fēng)力發(fā)電機組在最佳設(shè)計狀態(tài)下運行，。

最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本實用新型進行了詳細的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本實用新型權(quán)利要求書所限定的范圍。