一种垂直轴磁悬浮风力发电机的制作方法

本实用新型涉及风力发电领域，特别涉及一种垂直轴磁悬浮风力发电机。

背景技术：

风力发电机是实现风能电能转换的一种装置，主要有水平轴风力发电机、垂直轴风力发电机、达达里厄式风轮等几种主流类型。当风力达到切入风速，风力吹动风机主体叶片旋转，风机主体旋转时带动盘式发电机转子转动对风机定子上的永磁磁场做切割磁感线运动，根据电磁感应原理，转子导线中产生交变电流。发电机的电压电流达到蓄电池的充电电压电流要求时，风力发电机产生的交变电流经整流后稳定的向蓄电池充电。蓄电池中的电能可供直流或经逆变器逆变后做交流用电。当风力达到切出风速、发电机的电压和电流超出蓄电池的充电要求或蓄电池充满时，控制电路自动断开充电电流，形成卸荷，保护蓄电池同时形成阻尼降低风力发电机转速保护发电机。

目前，垂直轴风力发电机支承结构通常采用机械轴承，但风速低于3m/s时，风力发电机难以启动，严重制约垂直轴风力发电机向更低启动速度和更大风能利用率的方向发展。同时，传统的机械轴承，在风机运转时摩擦磨损大，使得发电机寿命短，经常需要更换，增加维护及维修成本。

此外，由于在遇到强风天气时，为了在蓄电池充满电后进行降低风力发电机的工作较为麻烦，而且降速时间长，降速的可靠性太弱，常常会出现因为刹停设备的电路故障而不能及时刹停风力发电机，从而造成了风力发电机的损坏。

技术实现要素：

针对上述现有问题，本实用新型要解决的技术问题在于提供能够根据避免风力发电机主刹停部件的故障而导致风力发电机不能及时停止工作的一种垂直轴磁悬浮风力发电机。

本实用新型提供一种垂直轴磁悬浮风力发电机，包括壳体、定子、飞轮转子、转轴和第一支架，所述转轴位于所述壳体内，所述支架设于所述壳体的内壁上，所述飞轮转子设于所述转轴的外壁上，所述定子设于所述支架上，所述壳体内还设有用于控制所述转轴悬浮的磁悬浮装置，所述转轴上设有主刹停片，所述转轴上还套有副刹停片，所述壳体内壁的底部设有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的顶部设有主刹停板，所述转轴的底部设有截面呈梯形的刹停部，所述副刹停片的外部设有可穿过所述壳体底部的连接板，所述连接板的底部设有若干齿块，所述壳体的下方设有用于驱动所述连接板上下移动的驱动机构，所述电动伸缩杆与外接电源电连接。

优选的，所述驱动机构包括备用电源和电机，所述电机的输出端设有齿轮，所述齿轮与所述若干齿块相啮合，所述电机与所述备用电源电连接。

优选的，所述磁悬浮装置包括第一隔板、第二隔板、若干上永磁轴承和若干下永磁轴承，所述第一隔板位于所述支架的上方，所述第二隔板设于所述支架的下方，所述转轴上设有第一轴片和第二轴片，所述第一轴片位于所述第一隔板的上方，所述第二轴片位于所述第二隔板的下方，所述上永磁轴承设于所述第一轴片的上方和下方，位于所述第一轴片的上方的上永磁轴承与所述壳体内壁的顶部相连，位于所述第一轴片的下方的上永磁轴承与所述第一隔板的顶部相连，所述下永磁轴承设于所述第二轴片的上方和下方，位于所述第二轴片的上方的下永磁轴承与所述第二隔板的底部相连，位于所述第二轴片的下方的下永磁轴承与所述壳体内壁的底部相连。

优选的，还包括位移传感器、控制器、功率放大器、若干上电磁轴承和下电磁轴承，所述位移传感器设于所述壳体内壁的顶部，所述控制器设于所述壳体外部并与所述位移传感器信号连接，所述功率放大器设于所述壳体外部并与所述控制器信号连接，所述功率放大器分别与所述上电磁轴承和下电磁轴承电连接，所述上电磁轴承设于所述第一隔板的顶部，所述上电磁轴承的顶部与所述上永磁轴承的底部相连，所述下电磁轴承设于所述第二隔板的底部，所述下电磁轴承的底部与所述下永磁轴承的顶部相连。

优选的，所述上电磁轴承和下电磁轴承均包括电磁铁和绕于电磁铁外部的线圈，所述线圈与所述功率放大器电连接。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的一种垂直轴磁悬浮风力发电机，通过风的作用使得所述壳体内的转轴产生转动，从而使所述定子和飞轮转子之间的相对转动，因此所述飞轮转子能够向外输出交变电流，由于所述磁悬浮装置能够控制所述转轴呈悬浮状态，因此实现了微风条件下能够启动并发电，提高本装置的风力发电机的利用效率，而当外部用于储电的设备充满电能后，需要风力发电机及时停止工作，从而避免储电的设备出现损坏，通过所述电动伸缩杆的伸长作用，使得所述主刹停板与所述主刹停片相接触，使得所述转轴能够及时停止转动，当所述电动伸缩杆或电路出现故障后，通过所述驱动机构与所述齿块的齿块的连接作用，并且通过所述驱动机构驱动所述连接板下降，从而使得所述副刹停片与所述刹停部相互接触，从而确保风力发电机能够在所述当所述电动伸缩杆或电路出现故障后及时刹停所述转轴，避免了本装置的损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种垂直轴磁悬浮风力发电机的整体结构示意图；

图2为本实用新型一种垂直轴磁悬浮风力发电机的控制关系示意图。

图中，1为壳体，2为定子，3为飞轮转子，4为转轴，5为第一支架，6为主刹停片，7为副刹停片，8为电动伸缩杆，9为主刹停板，10为刹停部，11为连接板，12为齿块，13为备用电源，14为电机，15为齿轮，16为第一隔板，17为第二隔板，18为上永磁轴承，19为下永磁轴承，20为第一轴片，21为第二轴片，22为位移传感器，23为控制器，24为功率放大器，25为上电磁轴承，26为下电磁轴承。

具体实施方式

为了更好理解本实用新型技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本实用新型做进一步的说明。

参见图1至图2，本实用新型提供一种垂直轴磁悬浮风力发电机，包括壳体1、定子2、飞轮转子3、转轴4和第一支架5，所述转轴4位于所述壳体1内，所述支架设于所述壳体1的内壁上，所述飞轮转子3设于所述转轴4的外壁上，所述定子2设于所述支架上，所述壳体1内还设有用于控制所述转轴4悬浮的磁悬浮装置，所述转轴4上设有主刹停片6，所述转轴4上还套有副刹停片7，所述壳体1内壁的底部设有电动伸缩杆8，所述电动伸缩杆8的顶部设有主刹停板9，所述转轴4的底部设有截面呈梯形的刹停部10，所述副刹停片7的外部设有可穿过所述壳体1底部的连接板11，所述连接板11的底部设有若干齿块12，所述壳体1的下方设有用于驱动所述连接板11上下移动的驱动机构，所述电动伸缩杆8与外接电源电连接，通过风的作用使得所述壳体1内的转轴4产生转动，从而使所述定子2和飞轮转子3之间的相对转动，因此所述飞轮转子3能够向外输出交变电流，由于所述磁悬浮装置能够控制所述转轴4呈悬浮状态，因此实现了微风条件下能够启动并发电，提高本装置的风力发电机14的利用效率，而当外部用于储电的设备充满电能后，需要风力发电机14及时停止工作，从而避免储电的设备出现损坏，通过所述电动伸缩杆8的伸长作用，使得所述主刹停板9与所述主刹停片6相接触，使得所述转轴4能够及时停止转动，当所述电动伸缩杆8或电路出现故障后，通过所述驱动机构与所述齿块12的齿块12的连接作用，并且通过所述驱动机构驱动所述连接板11下降，从而使得所述副刹停片7与所述刹停部10相互接触，从而确保风力发电机14能够在所述当所述电动伸缩杆8或电路出现故障后及时刹停所述转轴4，避免了本装置的损坏。

具体的，所述驱动机构包括备用电源13和电机14，所述电机14的输出端设有齿轮15，所述齿轮15与所述若干齿块12相啮合，所述电机14与所述备用电源13电连接，通过备用电源13独立与所述电机14电连通，所述电机14通电后能够使所述齿轮15进行转动，从而使得与所述齿轮15相啮合的齿块12能够带动所述连接板11向下运动，使得所述副刹停片7与所述刹停部10相接触，进而刹停所述转轴4。

具体的，所述磁悬浮装置包括第一隔板16、第二隔板17、若干上永磁轴承18和若干下永磁轴承19，所述第一隔板16位于所述支架的上方，所述第二隔板17设于所述支架的下方，所述转轴4上设有第一轴片20和第二轴片21，所述第一轴片20位于所述第一隔板16的上方，所述第二轴片21位于所述第二隔板17的下方，所述上永磁轴承18设于所述第一轴片20的上方和下方，位于所述第一轴片20的上方的上永磁轴承18与所述壳体1内壁的顶部相连，位于所述第一轴片20的下方的上永磁轴承18与所述第一隔板16的顶部相连，所述下永磁轴承19设于所述第二轴片21的上方和下方，位于所述第二轴片21的上方的下永磁轴承19与所述第二隔板17的底部相连，位于所述第二轴片21的下方的下永磁轴承19与所述壳体1内壁的底部相连，通过所述上永磁轴承18与所述第一轴片20以及所述下永磁轴承19与所述第二轴片21之间所产生的磁力效应，使得所述转轴4始终能够处于悬浮的状态，由于减少了机械摩擦所带来的损耗，实现微风起动，扩大风力资源的利用范围。以往的风力发机在风不太大时无法启动，这是由于发电机14机械轴承之间的摩擦阻力过大所导致，因此大大降低了环境的制约，本装置在同样的风速条件下，可以有效提高发电量，而且能够节省费用、提高风力发电机14的利用效率，而且没有磨损，不要进行润滑，极大的减少了维护和更换的工作，延长了零件使用寿命，降低了使用费用，还减少了风机停用时间。

具体的，还包括位移传感器22、控制器23、功率放大器24、若干上电磁轴承25和下电磁轴承26，所述位移传感器22设于所述壳体1内壁的顶部，所述控制器23设于所述壳体1外部并与所述位移传感器22信号连接，所述功率放大器24设于所述壳体1外部并与所述控制器23信号连接，所述功率放大器24分别与所述上电磁轴承25和下电磁轴承26电连接，所述上电磁轴承25设于所述第一隔板16的顶部，所述上电磁轴承25的顶部与所述上永磁轴承18的底部相连，所述下电磁轴承26设于所述第二隔板17的底部，所述下电磁轴承26的底部与所述下永磁轴承19的顶部相连，通过所述位移传感器22检测所述转轴4的位置信号，并将检测到的位置信号和预先设置于所述位移传感器22内的给定信号进行比较，从而得到误差信号，根据误差信号由所述控制器23给定的控制信号比对后得出校正信号，并将校正信号传给所述功率放大器24，根据所述功率放大器24控制所述上电磁轴承25和下电磁轴承26的电流或电压的大小，进而驱动所述上电磁轴承25和下电磁轴承26产生相应的电磁力将所述转轴4拉回平衡位置，避免所述转轴4转动的方向紊乱所带来的损害。

具体的，所述上电磁轴承25和下电磁轴承26均包括电磁铁和绕于电磁铁外部的线圈，所述线圈与所述功率放大器24电连接，所述上电磁轴承25和下电磁轴承26均采用三极磁轴承，三极磁轴承采用三相功率逆变器给所述线圈提供励磁电流，由于三相逆变器质量轻、成本低，因此大大降低了本装置的开发成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。