一种竖轴式低转速悬磁浮多级发电机的制作方法

本发明属于发电机技术领域，特别涉及一种竖轴式低转速磁悬浮多级发电机。

背景技术：

常规发电机的结构主要包括转子和定子，在定子上布置有绕组，在转子上装有磁体，然后借助一外力驱动转子旋转，使发电机的绕组产生感应电动势，从而输出电力，在磁体和绕组之间会产生一定的磁力，因此需要给转子一定的速度，转子才能启动，目前大多数发电机的转速都在500转以上，甚至更高如1500-2800转/分钟，在转速较低时是无法启动进行发电的。现有电机的轴承按其功能分为推力轴承和径向轴承，按其内部结构分为滑动轴承和滚动轴承。在各类轴承中，存在以下问题，首先，由于机械摩擦造成能量损耗；其次是温度升高造成轴承损坏；第三是因摩擦磨损使得检修、更换频繁，在高速旋转时会产生大量的热量，造成转子转轴的磨损甚至发生形变，严重影响发电机的使用寿命。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种竖轴式低转速磁悬浮多级发电机，具有低转速发电功能的同时还能够根据实际需要输出不同规格的电压值，为达到上述目的所采取的技术方案是：

一种竖轴式低转速磁悬浮多级发电机，包括发电机构、竖直设置的转轴，所述发电机构由下而上依次包括同轴设置的底固定盘、转盘和顶固定盘，所述转轴依次穿过顶固定盘、转盘和底固定盘，转轴与转盘固定连接，转轴与顶固定盘、底固定盘均转动连接；

在底固定盘顶面上饶转轴圆周方向嵌装有多个第一内磁体、多个第一外磁体、第一环形槽，所述第一内磁体紧靠转轴设置，第一外磁体位于第一内磁体的外圈，第一环形槽位于第一外磁体的外圈，在第一环形槽内固定有多个紧挨设置的第一线圈绕组，所述第一内磁体和第一外磁体的磁极均同向且沿竖直方向设置；

在转盘上饶转轴圆周方向嵌装有多个第二内磁体、多个第二外磁体、多个激励磁体，所述第二内磁体的位置与第一内磁体的位置相对应，第二外磁体的位置与第一外磁体的位置相对应，激励磁体的位置与第一线圈绕组的位置相对应，所述第二内磁体和第二外磁体的磁极均同向且与第一内磁体或第一外磁体的磁极方向相反；

在顶固定盘底面上饶转轴圆周方向设有多个第三内磁体、第二环形槽，所述第三内磁体与第二内磁体的位置相对应，第二环形槽的位置与激励磁体的位置相对应，在第二环形槽内固定有多个紧挨设置的第二线圈绕组，所述第三内磁体的磁极方向与第二内磁体的磁极方向相反；

在转轴内与第一内磁体的位置、第三内磁体位置相对应处均设有磁体段，所述磁体段与第一内磁、第三内磁体在垂直转轴中心线方向上均为斥力作用。

优选的，所述底固定盘和顶固定盘的直径相等且均大于转盘的直径，在底盘上绕圆周方向均匀固定有多个第三线圈绕组，所述第三线圈绕组位于转盘的外圈且紧挨转盘，第三线圈绕组的中心轴线沿着转盘径向布置；底固定盘和顶固定盘通过设置在圆周向边缘处的多个螺杆固定连接。

优选的，在第一环形槽和第二环形槽的槽底部均铺设有环形垫片，所述环形垫片采用磁场屏蔽材料制作或磁场反射材料制作。

优选的，在第一环形槽和第二环形槽上均设有环形盖板，在环形盖板上设有用于露出第一线圈绕组或第二线圈绕组的镂空。

优选的，在底固定盘、转盘和顶固定盘上均设有镂空。

一种竖轴式低转速磁悬浮多级发电机，包括多个发电机构、竖直设置的转轴，所述多个发电机构由下而上依次同轴叠放连接，所述转轴从上而下依次穿过多个发电机构，所述发电机构由下而上依次包括同轴设置的底固定盘、转盘和顶固定盘，所述转轴依次穿过顶固定盘、转盘和底固定盘，转轴与转盘固定连接，转轴与顶固定盘、底固定盘均转动连接；

在底固定盘顶面上饶转轴圆周方向嵌装有多个第一内磁体、多个第一外磁体、第一环形槽，所述第一内磁体紧靠转轴设置，第一外磁体位于第一内磁体的外圈，第一环形槽位于第一外磁体的外圈，在第一环形槽内固定有多个紧挨设置的第一线圈绕组，所述第一内磁体和第一外磁体的磁极均同向且沿竖直方向设置；

在转盘上饶转轴圆周方向嵌装有多个第二内磁体、多个第二外磁体、多个激励磁体，所述第二内磁体的位置与第一内磁体的位置相对应，第二外磁体的位置与第一外磁体的位置相对应，激励磁体的位置与第一线圈绕组的位置相对应，所述第二内磁体和第二外磁体的磁极均同向且与第一内磁体或第一外磁体的磁极方向相反；

在顶固定盘底面上饶转轴圆周方向设有多个第三内磁体、第二环形槽，所述第三内磁体与第二内磁体的位置相对应，第二环形槽的位置与激励磁体的位置相对应，在第二环形槽内固定有多个紧挨设置的第二线圈绕组，所述第三内磁体的磁极方向与第二内磁体的磁极方向相反；

在转轴内与第一内磁体的位置、第三内磁体位置相对应处均设有磁体段，所述磁体段与第一内磁、第三内磁体在垂直转轴中心线方向上均为斥力作用。

优选的，所述底固定盘和顶固定盘的直径相等且均大于转盘的直径，在底盘上绕圆周方向均匀固定有多个第三线圈绕组，所述第三线圈绕组位于转盘的外圈且紧挨转盘，第三线圈绕组的中心轴线沿着转盘径向布置；底固定盘和顶固定盘通过设置在圆周向边缘处的多个螺杆固定连接。

优选的，在第一环形槽和第二环形槽的槽底部均铺设有环形垫片，所述环形垫片采用磁场屏蔽材料制作或磁场反射材料制作。

优选的，在第一环形槽和第二环形槽上均设有环形盖板，在环形盖板上设有用于露出第一线圈绕组或第二线圈绕组的镂空。

优选的，在底固定盘、转盘和顶固定盘上均设有镂空。

本发明所具有的有益效果为：（1）通过磁悬浮轴承式的转轴发电避免了机械摩擦而产生的阻力，具有小动力发电的功能；（2）还可以通过改变发电机构的个数来获得不同规格的电压值输出值；（3）由于本发电机为敞开式结构，本身发生少，又容易散热，所以不易出现烧坏的问题；（4）通过在激励磁体上下分别设置第一线圈绕组和第二线圈绕组、在转盘圆周设置第三线圈绕组一托三的结构形式达到了在转速较低的情况下也能够实现发电的目的；（5）另一方面，转轴同时带动多个发电机构发电两方面的改进，从而在转速较更低的情况下也能够实现发电的目的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为底固定盘的结构示意图；

图3为转盘的结构示意图；

图4为顶固定盘的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步描述。

如图1所示，一种竖轴式低转速磁悬浮多级发电机，包括多个发电机构5、竖直设置的转轴1，所述多个发电机构5由下而上依次同轴叠放连接，所述转轴1从上而下依次穿过多个发电机构5，所述发电机构5由下而上依次包括同轴设置的底固定盘6、转盘3和顶固定盘2，所述转轴1依次穿过顶固定盘2、转盘3和底固定盘6，转轴1与转盘3固定连接，转轴1与顶固定盘2、底固定盘6均转动连接，转盘3与顶固定盘2、底固定盘6之间均设有间隙；当发电机构5为一个时称为一级发电机。

如图2所示，在底固定盘6顶面上饶转轴1圆周方向嵌装有多个第一内磁体8、多个第一外磁体9、第一环形槽，所述第一内磁体8紧靠转轴1设置，第一外磁体9位于第一内磁体8的外圈，第一环形槽位于第一外磁体9的外圈，在第一环形槽内固定有多个紧挨设置的第一线圈绕组10，所述第一内磁体8和第一外磁体9的磁极均同向且沿竖直方向设置。

如图3所示，在转盘3上饶转轴1圆周方向嵌装有多个第二内磁体11、多个第二外磁体12、多个激励磁体13，所述第二内磁体11的位置与第一内磁体8的位置相对应，第二外磁体12的位置与第一外磁体9的位置相对应，激励磁体13的位置与第一线圈绕组10的位置相对应，所述第二内磁体11和第二外磁体12的磁极均同向且与第一内磁体8或第一外磁体9的磁极方向相反。

如图4所示，在顶固定盘2底面上饶转轴1圆周方向设有多个第三内磁体15、第二环形槽，所述第三内磁体15与第二内磁体12的位置相对应，第二环形槽的位置与激励磁体13的位置相对应，在第二环形槽内固定有多个紧挨设置的第二线圈绕组2，所述第三内磁体15的磁极方向与第二内磁体11的磁极方向相反；

在转轴1内与第一内磁体8的位置、第三内磁体15位置相对应处均设有磁体段（图中未示出），所述磁体段与第一内磁体8、第三内磁体15在垂直转轴1中心线方向上均为斥力作用，保证了转轴1在顶固定盘2、底固定盘6内转动时在水平方向上受力均匀而不出现摆动的同时也避免了转轴1与顶固定盘2、底固定盘6碰触的问题。

另一方面，通过位于内圈的第一内磁体8与第二内磁体11的内圈斥力作用、位于外圈的第一外磁体9与第二外磁体12的外圈斥力作用的双重作用保证了转盘3悬浮在底固定盘6之上而不受机械摩擦力，同时通过第三内磁体15与第二内磁体11之间的斥力作用对转盘有个向下方向的约束力作用，从而避免了转轴1在竖直方向上窜动现象的发生。

通过以上对转轴1竖直方向和水平方向的控制实现了转轴1处于真正悬浮状态避免了由于摩擦而产生的能量损耗。

为了增大激励磁体13在第一线圈绕组10或第二线圈绕组14内的磁场强度，在第一环形槽和第二环形槽的槽底部均铺设有环形垫片（图中未示出），所述环形垫片采用磁场屏蔽材料制作或磁场反射材料制作，亦或为硅钢片。

为了更加牢固地固定第一线圈绕组10或第二线圈绕组14，在第一环形槽和第二环形槽上均设有环形盖板（图中未示出），在环形盖板上设有用于露出第一线圈绕组10或第二线圈绕组14的镂空。

在底固定盘6、转盘3和顶固定盘2上均设有镂空一方面减轻了自重另一方面增加了本发电机的散热能力。

所述底固定盘6和顶固定盘2的直径相等且均大于转盘3的直径，在底盘6上绕圆周方向均匀固定有多个第三线圈绕组（图中未示出），所述第三线圈绕组位于转盘3的外圈且紧挨转盘3，第三线圈绕组的中心轴线沿着转盘3径向布置；底固定盘6和顶固定盘2通过设置在圆周向边缘处的多个螺杆4固定连接。这样就实现了一个转盘3同时带动上、下、圆周三个位置处的三个线圈绕组同时发电的功能，进一步降低了发电的转速；本实施例中用于第三线圈绕组发电的激励磁极可以由激励磁体13提供，也可以通过在转盘圆周侧面方向增设一圈激励磁体都属于本发明的保护范围。

本发明的在工作时，将动力驱动装置与转轴1顶部传动连接，带动转轴1和转盘3一起转动，从而第一线圈绕组10、第二线圈绕组14和第三线圈绕组做切割磁感线动作而产生电流，产生的电流经过转换直流后通过输出端7输出。当为多个发电机构5时可以将每个输出端7并联以获得不同规格的电压值输出值，通过在激励磁体13上下分别设置第一线圈绕组10和第二线圈绕组14、转轴1同时带动多个发电机构5发电两方面的改进，从而达到了在转速较低的情况下也能够实现发电的目的。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。