[发明专利]磁悬浮水平轴小型风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及小型风力发电机与磁悬浮支承技术，尤其是涉及一种能开发利用国内广大 地区低风速资源的磁悬浮水平轴小型风力发电机。

背景技术

小型风力发电机设备成本低，无污染，能耗低，结构灵活多样，安装使用及维护十分 简便，故小型风力发电机特别适合于解决广大无法架设输电线的偏远牧区、山区、海岛、 边防哨所、气象台站、中转台站、路灯、草坪灯、公园、别墅等的用电问题。然而传统小 型风力发电机启动阻力矩大，起动风速在3.5m/s以上，发电风速必须达到4.2m/s。按中国 气象局的统计和计算，我国风能丰富区占全国面积的8％，风能较丰富区占全国面积的 18％，风能可利用区占全国面积的50％，其中风能可利用区风速大于3m/s的年累计小时 数为2000-4000，传统小型风力发电机无法有效开发利用国内广大地区的低风速资源。

目前制约我国小型风力发电机普遍推广应用的重要原因之一就是传统风力发电机启 动阻力矩大。影响小型风力发电机起动阻力矩的因素有：发电机转子磁极对定子的磁拉力 产生的阻力矩，发电机的同心度、气隙是否均匀、机械轴承的松紧度，以及支承发电机转 轴两端的机械轴承由于受力不均匀导致的摩擦阻力大等。

因此，减小水平轴小型风力发电机的启动阻力矩，降低其起动风速是我国大规模推广 应用小型风力发电机迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种磁悬浮水平轴小型风力发电机，该风力发电 机启动阻力矩小，能够低风速起动。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：包括转轴、定子和转子。所述转轴的一端 采用滚动轴承支承，另一端采用永磁轴承支承，此端安装桨叶。所述定子和转子布置在永 磁轴承与滚动轴承之间。

本发明主要用于解决传统小型风力发电机启动阻力矩大，导致其起动风速一般在 3.5m/s以上，无法有效开发国内广大地区低风速资源的问题。针对传统小型风力发电机的 不足与缺陷，本发明将磁悬浮支承技术应用于传统小型风力发电机中，因此具有以下的主 要优点：

1.低风速起动：采用永磁轴承支承和滚动轴承混合支承，既能有效减小启动阻力矩， 降低水平轴小型风力发电机起动风速，又能满足永磁轴承的加工和装配要求；

2.操作方便：通过轴向差动调节螺母控制动磁环组件和定磁环组件之间的轴向偏移位 移，因而易于调节永磁轴承的径向磁力与轴向磁力的大小；

3.结构简单，易于装配，成本低；

4.启动阻力矩小：根据GB/T 10760.2-2003中所述方法，针对500w水平轴小型风力 发电机进行了测试，在相同的实验条件下，传统风力发电机启动阻力矩为0.452Nm，而本 发明磁悬浮水平轴小型风力发电机的启动阻力矩为0.260Nm。这样小的启动阻力矩，可以 使本发明磁悬浮水平轴小型风力发电机实现低风速起动，从而利于开发国内广大地区的低 风速资源。

附图说明

图1是本发明提供的磁悬浮水平轴小型风力发电机的结构示意图。

图2为图1中永磁轴承磁环磁化方向与叠加结构示意图(断面图)。

图3为定磁环组件和动磁环组件中单片永磁环的结构示意图。

图4为图3的左视图。

图5为定磁环组件保持架结构示意图。

图6为动磁环组件保持架结构示意图。

图7为定磁环组件和动磁环隔磁环结构示意图。

图8为图7的左视图。

图9为轴向差动调节螺母结构示意图。

图中：1.动磁环组件保持架；2.转轴；3.锁紧螺母；4.动磁环组件；5.定磁环组 件保持架；6.压紧螺杆；7.定子；8.锁紧螺杆；9.发电机连接板；10.后支座连接 板；11.轴向差动调节螺母；12.轴承座；13.滚动轴承；14.后支座；15.定子外壳； 16.导向套筒；17.定磁环隔磁环；18.前支座；19.定磁环组件；20.键；21.动磁 环隔磁环；22.键；23.端盖；24.单片永磁环；25.大腔；26.孔；27.小腔； 28.贯通孔；29.安装孔；30.螺栓孔；31.固定孔；32.内腔；33.盲孔。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。