[发明专利]斥推磁体组件、全永磁全悬浮轴承及组合风力光伏发电系统

说明书

技术领域：

本发明涉及可再生能源的利用装置，特别是一种采用斥推磁体组件的全永磁全悬浮轴承及采用该轴承的风力发电机及组合风力光伏发电系统。

背景技术：

风能是一种洁净自然资源，其来源广泛。利用风能发电具有无污染、维护成本低等特点。风力发电已经成为全世界重要能源来源和发展方向之一。但是由于机械摩擦和机械动量等原因，启动风速成为制约风能资源利用范围和时机的主要瓶颈。大量的低速风能资源无法利用。由于风能资源不稳定的原因，风力发电机组的效率经常处于不足状态。因此寻求更低启动风速和提高发电效率成为风力发电的一个重要任务。

为了解决风力发电效率问题，现有技术路线是开发单机大功率风力发电机。单机大功率风力发电机具有技术难度大、设计困难、运输困难、安装苦难、维修成本高、制造成本和建设投资高、效率低等缺点。例如：1500KW以上的风电机组的叶轮直径超过70米，安装在近百米高的塔架上，叶轮和塔架的自重达数十吨、甚至上百吨。还有，已经有人提出以大楼为引风机构和塔架，采用风力发电的风电大楼。虽然采用的不是单机大功率风力发电机，是多台串联，但是由于风力大小不均，时停时有的问题，造成发电不稳定和效率不高、总功率难以提高。因为启动风速较大，造成风机启动前后风力相对大楼的推力产生阶越性变化，引起对大楼有害的震动和噪声。又由于周围高H的障碍物实体会对气流产生影响，风力机需离障碍物20倍H的距离，因此这样的风电大楼在城市建，难有足够大的空地，在远离城市的地区建，则大楼利用价值不大，因此风电大楼的设想使用价值不大。

为了解决启动风速过高的问题，现有技术普遍采用磁悬浮轴承技术，通过减少机械接触面，来消除摩擦力，进而降低启动风速。例如：授权公开号为CN2777234Y、名称为“磁悬浮立轴直驱式变速恒频风力发电机”的实用新型专利提供了一种带有磁悬浮轴承的风力发电机，包括刚性固定架、风力机和发电机，风力机由立轴式叶轮和主轴构成并安装在刚性固定架上，发电机的转轴与主轴一端轴向相连，在立轴式叶轮的上下两端的主轴上分别设有磁悬浮轴承，在刚性固定架上设有相应的磁悬浮轴承座，在发电机的转轴与立轴式叶轮主轴间设有变速恒频功能的电磁耦合装置，并且该实用新型可以轴向串联设置。上述方案采用的磁悬浮轴承是两个止推轴承，具有一定的轴向承载力，因为作为旋转机构的主轴22和叶轮21的自身承重仍然主要由刚性固定架1来承担(该实用新型说明书实施例的记载)，即该实用新型的磁悬浮轴承并没有使得旋转机构完全悬浮起来。因此，该实用新型主轴上、下端设置的两个止推磁悬浮轴承，在垂直方向上实现了减少摩擦面的目的，但是由于仍然存在径向摩擦面，使主轴转动因摩擦力的存在而受影响，进而也影响启动风速的降低，还存在由于风力大小不稳定造成的旋转机构不稳定旋转而对承重的刚性固定架的损害。该实用新型也没有公开止推磁悬浮轴承具体构造，因此不能推定轴承多大程度上减少了摩擦。因此，该实用新型解决启动风速过高的问题并不彻底。该实用新型通过沿风机中轴串联，具有提高最大输出总功率的可能性，但是依然没有解决因为风力不稳定所造成的发电机使用效率不高的问题，存在资源浪费。而且沿风机中轴串联是唯一的组合方式。因此其集能途径显得单一。

本发明人拥有中国专利号为ZL01136634.6等磁悬浮轴承的专利，但是，这些专利难以运用到立轴式风力机上实现全悬浮，来实现最大程度降低启动风速、提高发电效率的目的。

发明内容：

本发明解决现有单机中小功率风力发电系统效率低、发电不连续、对支撑物产生振动的问题，提供一种用于立式轴的斥推磁体组件，采用该斥推磁体组件的全永磁全悬浮轴承及采用该轴承的组合风力光伏发电系统，该发电系统能实现效率大大提高、发电连续、对支撑物无振动或小振动的技术效果

本发明的技术方案是这样的：斥推磁体组件，设置于竖直的主轴上，其特征在于包括与主轴同轴心，上、下间隔一定距离设置的斥推上体和斥推下体，所述斥推上体和斥推下体均为同极性的环形永磁体，所述斥推上体由一中空环形永磁体构成，所述斥推下体由一内环形永磁体或内圆柱永磁体与间隔一定径向距离设置的一外环形永磁体构成；所述斥推上体的中空环形永磁体位于构成斥推下体的两个永磁体的磁力有效作用范围内，且与所述斥推下体的两个永磁体分别形成具有相反径向分量的斥推力。

所述斥推上体的中空环形永磁体的内径小于斥推下体的内环形永磁体或内圆柱永磁体的外径，当斥推下体为内环形永磁体时大于其内径，所述斥推上体的中空环形永磁体的外径大于所述斥推下体的外环形永磁体的内径但小于其外径。