专利名称：一种新型磁悬浮风力发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及风力发电设备，特别是一种磁悬浮风力发电机，用于将风能转化 为电能。
背景技术：
风能具有清洁环保，可再生的特点，且分布地域广大，便于利用，是一种极具发展 前途的新型能源。由于自然界所产生的风不但风向多变，而且风力大小也不定，这就对风力 发电机提出了很高的要求。目前的风力发电机大都是机械式轴承风力发电机，其启动风速 要求最低为3m/s 4m/s，而对于我国大多数地方而言，一年中大部分时间风力都在3m/s以 下，这会造成大量的风力资源浪费，如果能降低发电机的启动风速，不但会提高风力发电设 备的利用效能，而且还会带来经济效益和社会效益。常见的风力发电机一般采用机械轴承支撑转子系统，风机运行时转动部分和非 转动部分存在较严重的摩擦和磨损，加上轴本身还有自重，因此目前机械式风力发电机的 起动阻力矩、起动风速、切入风速普遍较高而输出功率低即三高一低，为了充分利用风力资 源，降低风力发电机的启动风速，采用磁悬浮技术消除重力的影响，减少机械摩擦和磨损。 现有技术中的磁悬浮风力发电机，有的转子系统是由永磁悬浮轴承来抵消转子部分重力， 这种情况只能在一定程度上减弱转子重力对机械轴承的影响，但风机仍处于低摩擦运行状 态，并没有从根本上消除转动部分与非转动部分的机械摩擦问题，不能大幅度的降低风机 的起动风速。还有的磁悬浮风力发电机在径向上采用永磁被动磁轴承，轴向上采用一个小 钢珠进行辅助支撑，完成风机转子在轴向上的机械约束，但此时风机转子在轴向上仍然存 在机械接触，系统的稳定性和抗干扰性较差。
实用新型内容本实用新型的任务在于克服现有技术中风力发电机所存在的上述技术不足，提供 一种新型磁悬浮风力发电机；其采用主动磁轴承系统，转动部分和非转动部分是完全分离 的，能够实现转子五自由度稳定悬浮，完全消除机械摩擦和磨损，有效降低了风机的起动风 速。其技术解决方案是一种新型磁悬浮风力发电机，包括风叶、前保护轴承、前径向磁轴承、径向传感器 支架、发电机定子与转子、轴向磁轴承、后径向磁轴承、风机转轴、后保护轴承、轴向传感器 支架及机架；上述叶片、前保护轴承、前径向磁轴承、径向传感器支架、发电机定子与转子、 轴向磁轴承、后径向磁轴承、后保护轴承与轴向传感器支架沿轴向设置；其中前、后保护轴 承，前、后径向磁轴承的定子部分，轴向磁轴承的定子部分，径向、轴向传感器支架均固定在 机架上；风叶安装在轮毂上，轮毂与风机转轴固连；上述风机转轴的前轴端与前保护轴承 之间在径向上形成前径向保护间隙，其后轴端与后保护轴承之间在径向上形成后径向保护 间隙，同时，风机转轴的前轴肩与前保护轴承之间在轴向上形成前轴向保护间隙，其后轴肩
3与后保护轴承之间在轴向上形成后轴向保护间隙；上述前、后径向磁轴承，以及轴向磁轴承 均为电磁控制的主动式磁悬浮轴承。上述前、后径向磁轴承的定子部分与转子部分均采用硅钢片叠压而成，轴向磁轴 承的定子部分和转子部分也采用硅钢片叠压而成。上述前、后径向磁轴承，以及轴向磁轴承的工作间隙为0. 3 0. 5mm ；上述前、后径 向保护间隙，以及前、后轴向保护间隙为0. 2mm 0. 3mm。本实用新型具有以下有益技术效果就本实用新型而言，当风作用在叶片上时，风叶带动风机转轴转动，进而与风机转 轴固定在一起的各个部分都会旋转起来，风机通过前、后径向磁轴承和轴向磁轴承的支撑 作用来实现发电机转子系统的稳定悬浮。当风的大小变化时，风机转轴受到的力也会随之 变化，这时通过调节径向磁轴承和轴向磁轴承的控制电流来实现发电机转子系统的稳定悬 浮，其中径向磁轴承完成发电机转子径向平动和转动自由度的控制，轴向磁轴承完成发电 机转子轴向平动自由度的稳定控制，从而实现其五自由度稳定悬浮控制，可通过不断地调 整电流促使转子系统始终处于悬浮状态，进而保证其正常工作，实现风能向电能的稳定转 化。由此可见，本实用新型采用电磁控制的主动式磁悬浮轴承，通过电磁场控制能够使转动 部分和非转动部分完全分离，实现了转子五自由度稳定悬浮，完全消除了机械摩擦和磨损， 有效降低了风机的起动风速，提高了风能利用率。
以下结合附图
与具体实施方式
对本实用新型作进一步说明图为本实用新型的一种实施方式的整体结构原理示意图。
具体实施方式
结合附图，一种新型磁悬浮风力发电机，包括风叶1、前保护轴承2、前径向磁轴承 3、径向传感器支架4、发电机定子与转子5、轴向磁轴承6、后径向磁轴承8、风机转轴7、后 保护轴承9、轴向传感器支架10及机架。上述叶片1、前保护轴承2、前径向磁轴承3、径向 传感器支架4、发电机定子与转子5、轴向磁轴承6、后径向磁轴承8、后保护轴承9与轴向传 感器支架10沿轴向设置。其中前保护轴承2、后保护轴承9、前径向磁轴承3的定子部分， 后径向磁轴承8的定子部分、轴向磁轴承6的定子部分，径向传感器支架4、以及轴向传感 器支架10均固定在机架上。上述风叶1安装在轮毂上，轮毂与风机转轴7固连。上述风机 转轴7的前轴端与前保护轴承2之间在径向上形成前径向保护间隙，其后轴端与后保护轴 承9之间在径向上形成后径向保护间隙；同时，前保护轴承与风机转轴的前轴肩之间在轴 向上形成前轴向保护间隙，后保护轴承与风机转轴的后轴肩之间在轴向上形成后轴向保护 间隙。上述前径向磁轴承、后径向磁轴承，以及轴向磁轴承均为电磁控制的主动式磁悬浮轴 承；更为具体的方式为前径向磁轴承3、后径向磁轴承8的定子部分与转子部分均采用硅 钢片叠压而成，轴向磁轴承6的定子部分和转子部分也采用硅钢片叠压而成。上述前、后径 向磁轴承，以及轴向磁轴承的工作间隙优选为0. 3 0. 5mm ；上述前、后径向保护间隙，以及 前、后轴向保护间隙优选为0. 2mm 0. 3mm。与本实用新型有关的其他未述及的技术内容如电控部分、其他机械组成部分等，本领域技术人员通过阅读本说明书后无需创造性劳动应该能够实现。
权利要求一种新型磁悬浮风力发电机，包括风叶、前保护轴承、前径向磁轴承、径向传感器支架、发电机定子与转子、轴向磁轴承、后径向磁轴承、风机转轴、后保护轴承、轴向传感器支架及机架；其特征在于所述叶片、前保护轴承、前径向磁轴承、径向传感器支架、发电机定子与转子、轴向磁轴承、后径向磁轴承、后保护轴承与轴向传感器支架沿轴向设置；其中前、后保护轴承，前、后径向磁轴承的定子部分，轴向磁轴承的定子部分，径向、轴向传感器支架均固定在机架上；风叶安装在轮毂上，轮毂与风机转轴固连；上述风机转轴的前轴端与前保护轴承之间在径向上形成前径向保护间隙，其后轴端与后保护轴承之间在径向上形成后径向保护间隙，同时，风机转轴的前轴肩与前保护轴承之间在轴向上形成前轴向保护间隙，其后轴肩与后保护轴承之间在轴向上形成后轴向保护间隙；上述前、后径向磁轴承，以及轴向磁轴承均为电磁控制的主动式磁悬浮轴承。
2.根据权利要求1所述的新型磁悬浮风力发电机，其特征在于所述前、后径向磁轴承 的定子部分与转子部分均采用硅钢片叠压而成，轴向磁轴承的定子部分和转子部分也采用 硅钢片叠压而成。
3.根据权利要求1所述的新型磁悬浮风力发电机，其特征在于所述前、后径向磁轴 承，以及轴向磁轴承的工作间隙为0. 3 0. 5mm ；所述前、后径向保护间隙，以及前、后轴向 保护间隙为0. 2mm 0. 3mm。
专利摘要本实用新型公开一种新型磁悬浮风力发电机，其叶片、前保护轴承、前径向磁轴承、径向传感器支架、发电机定子与转子、轴向磁轴承、后径向磁轴承、后保护轴承与轴向传感器支架沿轴向设置；风机转轴的前轴端与前保护轴承之间形成前径向保护间隙，其后轴端与后保护轴承之间形成后径向保护间隙，同时，风机转轴的前轴肩与前保护轴承之间在轴向上形成前轴向保护间隙，其后轴肩与后保护轴承之间在轴向上形成后轴向保护间隙；径向磁轴承及轴向磁轴承均为电磁控制的主动式磁悬浮轴承。其采用主动式磁悬浮轴承，使转动部分和非转动部分完全分离，能够实现转子五自由度稳定悬浮，完全消除机械摩擦和磨损，有效降低了风机的起动风速。
文档编号F03D9/00GK201714584SQ20102025012
公开日2011年1月19日 申请日期2010年7月7日 优先权日2010年7月7日
发明者孙传余, 张绪帅, 武洪恩, 肖林京, 高峰 申请人:山东科技大学