专利名称：立式全磁悬浮风力发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及风力发电机，特别是全磁悬浮风力发电机。
背景技术：
风力发电是较容易获得的清洁能源之一，现有技术中已经公开了许多种基于磁悬浮技术的风力发电机。现有技术的磁悬浮风力发电机可以分成两种，其一为卧式，其二为立式。卧式磁悬浮风力发电机典型的结构可以参考赵克申请的中国发明专利“磁力传动磁悬浮永磁发电机系统”(申请号99118905.1，公开号CN1291819A)，由极性相同的永磁体组成的径向磁悬浮轴承代替传统的滚珠轴承构成磁悬浮永磁发电机，由于采用永磁材料制造的径向磁悬浮轴承，受发电机转子和转动轴本身自重的影响，容易导致偏心转动，形成不规则的颤动，难以消除。立式磁悬浮风力发电机避免了这种偏心转动导致的不规则颤动，但现有的立式磁悬浮风力发电机在径向都采用了传统的滚珠轴承结构。典型结构可以参考陈秋平在中国实用新型专利ZL200520009042.8中公开的磁悬浮轴轮涡轮风能发电驱动装置。该装置采用的结构为发电驱动主轴和驱动钢板连接，驱动钢板带动发电驱动主轴，驱动轴轮为圆形呈阶梯状自下向上递减的多级钢板，每级钢板中心固定连接涡轮叶片轴，涡轮叶片轴上设置有多片重叠错位涡轮叶片，涡轮叶片外套设有多片轴轮叶片，轴轮叶片垂直于上钢板并和下钢圈固定连接。通过风能带动轴向叶片进而带动驱动钢板，透过轴向叶片的风能能够二次利用，继续带动涡轮叶片进而增加驱动钢板的动力，达到不需要依靠增大叶片而增大发电功率的目的。为减少摩擦阻力，在驱动钢板和发电驱动主轴之间设置了磁悬浮轴承，但保留了径向滚动轴承。同样，杨子余于中国发明专利申请03116224.X公开的技术中，在曾碚凯于中国发明专利申请20051004589.5和200510046001.0公开的技术中，都保留了径向滚动轴承。这些已经公开的立式磁悬浮风力发电机采用的是部分磁悬浮技术和传统径向滚动轴承相结合的技术，滚动摩擦阻力仍然存在。为克服现有技术中的上述缺点，需提供新的设计方案。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种立式全磁悬浮风力发电机，无论径向还是轴向都采用磁悬浮技术，完全不采用滚动轴承，而且能方便地调整动平衡。
本发明的目的是这样实现的立式全磁悬浮风力发电机，所述立式全磁悬浮风力发电机由磁悬浮载物平台、驱动轴、发电机、叶片和径向磁悬浮轴承组成。所述驱动轴垂直安装在磁悬浮载物平台上，所述发电机的转子安装在驱动轴上，所述径向磁悬浮轴承安装在驱动轴上，所述叶片安装在驱动轴上的端部。
所述磁悬浮载物平台由外壳、悬浮块、永磁体和调节块组成；在悬浮块与外壳的对应位置上镶嵌有磁极相同的永磁体，可以调节永磁体磁极间距离的调节块安装在外壳上。
进一步，所述磁悬浮载物平台有通孔，用于排气、排水。
所述磁悬浮载物平台还包括防止径向摆动的径向稳定磁悬浮组，径向稳定磁悬浮组由至少一对磁极相同的永磁体组成。
所述磁悬浮载物平台还包括防止垂直跳动的限跳磁悬浮组，限跳磁悬浮组由至少一对磁极相同的永磁体组成。
所述立式全磁悬浮风力发电机还包括防雨伞，可以防雨水，同时可以用于调节动平衡。
所述立式全磁悬浮风力发电机至少包括一个径向磁悬浮轴承。
进一步，所述径向磁悬浮轴承由至少一对磁极相同的永磁体组成。
进一步，所述径向磁悬浮轴承的永磁体的中心线与径向呈锐角。
进一步，所述径向磁悬浮轴承还包括可以调节永磁体磁极间距离的调节块。
本发明由于采用了磁悬浮载物平台来承载发电机转子、驱动轴和风动叶片的自重，而且在径向使用了径向磁悬浮轴承，使得整个风力永磁发电机的转动部分完全实现了磁悬浮。采用镶嵌式结构的磁悬浮载物平台，不仅解决了用低成本制造大型磁悬浮载物平台的工艺问题，而且调节块结构可以调节永磁体磁极间的距离，从而方便调节载物平台上载物后的动平衡，维修和更换方便。本发明之立式全磁悬浮风力发电机具有无摩擦阻力，无噪音，启动风力小，结构简单，维修方便的优点。
图1是本发明之立式全磁悬浮风力发电机的结构示意图。
图2是本发明之带径向稳定磁悬浮组的全磁悬浮风力发电机的结构示意图。
图3是本发明之带径向稳定磁悬浮组和限跳磁悬浮组的全磁悬浮风力发电机的结构示意图。
图4是本发明之径向磁悬浮轴承的结构示意图。
图5是本发明之呈锐角的径向磁悬浮轴承的结构示意图。
图6是图1的A-A向视图。永磁体为圆环形。
图7是图1的B-B向视图。永磁体为弧形。
图8是图1的B-B向视图。永磁体为圆柱形。
图9是图1的A-A向视图。永磁体为弧形。
图10是图1的B-B向视图。永磁体为弧形。
图11是图1的B-B向视图。永磁体为圆柱形。
图12是图1的B-B向视图。永磁体为六角形。
图13是图1的局部放大图。
上述图中，1为磁悬浮载物平台，2为驱动轴，3为发电机，4为叶片，5为径向磁悬浮轴承，6为防雨伞，11为磁悬浮载物平台的外壳，12为磁悬浮载物平台的悬浮块，13为磁悬浮载物平台的永磁体，14为磁悬浮载物平台磁极间距调节块，15为永磁体的通孔，16为径向稳定磁悬浮组，17为限跳磁悬浮组，18为磁悬浮载物平台的盖板，31为发电机的定子，32为发电机的转子，33为发电机的外壳，51为径向磁悬浮轴承的永磁体，52为径向磁悬浮轴承轴承座，53为径向磁悬浮轴承的磁极间距离调节块，161为径向稳定磁悬浮组的永磁体，162为径向稳定磁悬浮组的磁极间距离调节块，171为限跳磁悬浮组的永磁体。
具体实施例实施例全磁悬浮风力发电机采用高强度轻质材料(如纤维增强塑料、碳纤维复合材料等)制造风力发电机的叶片4。用发电机制造的常规工艺和材料制造驱动轴2以及永磁发电机3，包括的定子31、转子32、外壳33。
采用金属材料制造磁悬浮载物平台1，分别加工好外壳11、悬浮块12、磁极间距调节块14，并在外壳11的底部开通孔15。采用钕铁硼永磁材料制造永磁体13，分别将永磁体13镶嵌在悬浮块12和外壳11上，使镶嵌在悬浮块12上的永磁体13的磁极与对应的镶嵌在外壳11上的永磁体13的磁极保持相同，生产排斥力，形成磁悬浮，将磁悬浮载物平台1浮起。调节磁极间距调节块14，使悬浮块12转动时能保持水平和动平衡。参考图1，图13。
镶嵌在磁悬浮载物平台1上的永磁体13，可以是圆环形、弧形、圆柱形、六角形等不同几何形状的小磁体，通常采用钕铁硼永磁材料制造。参考图6至图12。
参考磁悬浮载物平台1的制造工艺制造径向磁悬浮轴承5。永磁体51镶嵌在轴承座52以及驱动轴2上，保持对应的磁极相同，形成径向磁悬浮。磁极间距调节块53可以调节永磁体51磁极间的距离，从而调节动平衡。图4、图5。
整体安装时，依次将发电机的转子32、安装了永磁体13的磁悬浮载物平台1的悬浮块12、叶片4安装在驱动轴2上，在动平衡调节机上调好动平衡。再安装在磁悬浮载物平台1上，完成组装后，调节磁极间距调节块14，保持悬浮块12水平和整个装置的动平衡，即得到了本发明之全磁悬浮风力发电机，参考图1。
在磁悬浮载物平台1在设置径向稳定磁悬浮组16，即可得到本发明之带径向稳定磁悬浮组的全磁悬浮风力发电机。参考图2。
在磁悬浮载物平台1在设置径向稳定磁悬浮组16和限跳磁悬浮组17，即可得到本发明之带径向稳定磁悬浮组和限跳磁悬浮组的全磁悬浮风力发电机。参考图3。
此外，还可以在驱动轴2上安装防雨伞6，防止雨水进入发电机内部。同时通过专门设计的防雨伞6还可以方便调节整个装置转动部分的动平衡。参考图1至图3。
应该注意，本文中公开和说明的结构可以用其它效果相同的结构代替，同时本发明所介绍的实施例并非实现本发明的唯一结构。虽然本发明的优先实施例已在本文中予以介绍和说明，但本领域内的技术人员都清楚知道这些实施例不过是举例说明而已，本领域内的技术人员可以做出无数的变化、改进和代替，而不会脱离本发明，因此，应按照本发明所附的权利要求书的精神和范围来的限定本发明的保护范围。
权利要求
1.立式全磁悬浮风力发电机，其特征在于所述立式全磁悬浮风力发电机由磁悬浮载物平台(1)、驱动轴(2)、发电机(3)、叶片(4)和径向磁悬浮轴承(5)组成。所述驱动轴(2)垂直安装在磁悬浮载物平台(1)上，所述发电机(3)的转子(32)安装在驱动轴(2)上，所述径向磁悬浮轴承(5)安装在驱动轴(2)上，所述叶片(4)安装在驱动轴(2)上的端部。
2.根据权利要求1所述立式全磁悬浮风力发电机，其特征在于所述磁悬浮载物平台(1)由外壳(11)、悬浮块(12)、永磁体(13)和调节块(14)组成；在悬浮块(12)与外壳(11)的对应位置上镶嵌有磁极相同的永磁体(13)，可以调节永磁体磁极间距离的调节块(14)安装在外壳(11)上。
3.根据权利要求2所述立式全磁悬浮风力发电机，其特征在于所述磁悬浮载物平台(1)有通孔(15)。
4.根据权利要求1所述立式全磁悬浮风力发电机，其特征在于所述磁悬浮载物平台(1)还包括防止径向摆动的径向稳定磁悬浮组(16)，径向稳定磁悬浮组(16)由至少一对磁极相同的永磁体(161)组成。
5.据权利要求1所述立式全磁悬浮风力发电机，其特征在于所述磁悬浮载物平台(1)还包括防止垂直跳动的限跳磁悬浮组(17)，限跳磁悬浮组(17)由至少一对磁极相同的永磁体(171)组成。
6.根据权利要求1所述立式全磁悬浮风力发电机，其特征在于所述立式全磁悬浮风力发电机还包括防雨伞(6)。
7.根据权利要求1所述立式全磁悬浮风力发电机，其特征在于所述立式全磁悬浮风力发电机至少包括一个径向磁悬浮轴承(5)。
8.据权利要求1所述立式全磁悬浮风力发电机，其特征在于所述径向磁悬浮轴承(5)由至少一对磁极相同的永磁体(51)组成。
9.据权利要求8所述立式全磁悬浮风力发电机，其特征在于所述径向磁悬浮轴承(5)的永磁体(51)的中心线与径向呈锐角。
10.据权利要求8所述立式全磁悬浮风力发电机，其特征在于所述径向磁悬浮轴承(5)还包括可以调节永磁体磁极间距离的调节块(53)。
全文摘要
立式全磁悬浮风力发电机，由磁悬浮载物平台、驱动轴、发电机、叶片和径向磁悬浮轴承组成。采用了磁悬浮载物平台来承载发电机转子、驱动轴和叶片的自重，而且在径向使用了径向磁悬浮轴承，使得整个风力永磁发电机的转动部分完全实现了磁悬浮。镶嵌式结构的磁悬浮载物平台，不仅解决了用低成本制造大型磁悬浮载物平台的工艺问题，而且调节块结构可以调节永磁体磁极间的距离，从而方便调节载物平台上载物后的动平衡。本发明之立式全磁悬浮风力发电机具有无摩擦阻力，无噪音，启动风力小，结构简单，维修方便的优点。
文档编号F03D3/00GK1948746SQ20061012279
公开日2007年4月18日 申请日期2006年10月17日 优先权日2006年10月17日
发明者刘骁 申请人:刘骁