[发明专利]磁浮磁动水平扇轴风车发电装置

说明书

技术领域

本发明属风力发电技术领域。具体涉及永磁悬浮风车、磁动机传递风车扭矩、风车—发电装置一体融合的技术。

背景技术

目前，大量使用的风力发电机是“三叶式水。平轴风力发电机”。它由细长的杆件：叶片和塔架以及水平轴构成风力机，该机将风能转化成动能，在水平轴的尾端与发电机相连结进行发电。这一技术的缺点是：1、一台风力机与一台发电机对应，风速低了不能发电，风速高了必须采用“扭头”、“仰头”、“转动机舱迎风角度”、“变桨距”等方式来减少风力对风车叶片的作用，实质上是浪费了风能；2、发电能力低，世界领先水平为3MW，研发当中的为7MW。3MW风力机的风轮直径已达130米，塔架高近80米，安装难度大，维检难度大；3、风叶对地表湍流风适应能力差，只有高架风力机才能有效工作；4、轴的转速低，而“尖速比”过大(即风轮叶片的尖部线速度过大)，既产生了很大的噪声，又降低了经济寿命；5、造价高：0.8万人民币/kW。发表以上技术的论文和专著很多如《风能技术》[美Tony Burton等著，武鑫等译](2007年9月第一版)。为了克服上述技术的缺点，本发明采用水平扇轴磁悬浮风车，以及将该风车体与发电装置一体化融合设计制造，形成发电功率巨大、机械阻力极低、发电效率极高、使用寿命不低于50年的全永磁悬浮风力发电装置。其单机发电能力不低于火电单机装置，发电成本低于火电。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁浮磁动水平扇轴风车发电装置，以实现发电功率大、机械功率损耗低、发电效率高、使用寿命长的效果。

为实现上述目的，本发明提供的磁浮磁动水平扇轴风车发电装置，包括有：

一转扇体，由转扇毂、转扇和转扇圈构成，且转扇等间距地排列固定在转扇毂和转扇圈之间；转扇圈的两侧圈面分别各设有环形直线定子靴和环形永磁悬浮机构，环形直线定子靴和环形永磁悬浮机构为同心圆；该直线定子靴是将块状永磁体按异极相间地等间距地固定在导磁板上，每个块状永磁体之间用非铁磁性体隔开，导磁板固定在转扇圈的外侧面上。

转扇毂的中心处设有一转扇轴，该转扇轴的周围设置有内转动整流罩。

转扇体的转扇圈容纳在外结构环内，外结构环的环壁内的两侧分别各设有环形永磁悬浮机构，与转扇圈两侧圈面的环形永磁悬浮机构的圆心相同、半径相等、且同性磁极相对，其斥悬浮力使转扇圈与外结构环两者处于悬浮状态；环形永磁悬浮机构是由导磁槽与槽口内固定的两环永磁体构成，一环永磁体为N极向槽口，另一环永磁体为S极向槽口，两个环形永磁体之间设有非铁磁性嵌体，永磁体与相邻的槽壁之间设有非铁磁性嵌体。

外结构环的环壁一周对应转扇圈的环形直线定子靴处设置有若干履带式磁动机，其履带绕设在磁动机的履带轮上，履带上异极相间地等间距地固定有永磁体材料的永磁转子；且：直线定子靴的间距与永磁转子的间距相同，直线定子靴与永磁转子为异极相对，磁动机的履带轮通过轮轴连接发电机。

外结构环的两个侧面上均设有外整流罩，以扩大进风口面积，将风导流至转扇上；在外整流罩的两个内侧面的中心轴线上各设有转扇梁，转扇轴水平地安置在两转扇梁之间。

该外结构环固定在底盘上，该底盘下方中心可转动地设置有一固定于圆台上的转轴。

底盘下方设置有环形的上永磁悬浮机构，圆台上方相对应的也设置有环形的下永磁悬浮机构，上永磁悬浮机构和下永磁悬浮机构轴心相同，半径相等，且永磁体为同极性相对，斥悬浮力使底盘悬浮。

底盘下方设置有履带式磁动机，其履带绕设在磁动机的履带轮上，永磁极异极相间地等间距地通过转子基固定在履带上形成履带转子，履带式磁动机的轮轴连接电机的转动轴；圆台上方对应履带式磁动机的永磁极设置由铁磁性材料等间距排列的直线定子靴；

一风向仪，固定在外结构环的顶部(受风处)，该风向仪与电机均连接一微机。

本发明的效果是：外整流罩与内转动整流罩协同工作既增大了进风面积，又收缩了转扇口段的面积，提高了转扇工作风速，使发电风能倍增；设置在外结构环上的履带式磁动机与设置在转扇体上的直线定子靴相对应，实现非接触传递扭矩，减小了摩擦阻力，提高了发电机的发电效率；由于采用多台发电机与转扇体对应，且按当地最高风速匹配发电机台数，并由微机控制接入(退出)发电机的工作数量，通过逆变器变成交流电并入电网。随着风速的变化，将随时增加或减少工作发电机的数量，使之与转扇体的功率时时达到动态平衡。实现全风速发电。当风向发生变化时，微机依据风向仪测出的变化角度，控制转向磁动机转动相应的角度，使喇叭口时时迎风，有效工作。

附图说明