[发明专利]用于风力涡轮机以及其他设备的磁悬浮的磁铁配置

说明书

相关专利申请

本申请是于2012年4月20日提交的61/636,583号美国临时专利申请的正式申请，该专利申请的内容整体地在此引用以供参考。

背景技术

获取风力和把风力转换成能量一直是人类长期努力的任务。从古代的风车房到今天的巨大的风力发电场，这种再生型能量的有效的获取和利用对于现代经济是至关重要的。随着对于更清洁能量的增长的需要，更清洁的替换的能源生产的研究进展的重要性是显而易见的。

风力涡轮机利用风力的动能，把它转换成机械能或电力。传统的风力涡轮机具有水平旋转轴，它允许风力涡轮机的叶片围绕该轴旋转。当风力驱动叶片时，叶片围绕风力涡轮机的水平旋转轴运动。然后，叶片相对于水平轴的相对旋转可被转换成能量。

近来，垂直轴风力涡轮机已被使用来利用风力的动能。垂直轴风力涡轮机以与水平轴风力涡轮机同样的方式运行，然而，该轴位于垂直面，叶片围绕垂直轴旋转。正如在物理学中(具体地在Betz定律中)阐述的，在水平轴风力涡轮机与垂直轴风力涡轮机运行期间，由于能量将损失在风车房的机械零件的摩擦力上，能量在转换过程期间将会损失。而且，在现有的系统中运转部件之间的摩擦带来维修问题，这需要经常的和高花费的修理，主要是由于进行此类工作时需要系统停机。

最近，磁悬浮和其他先进技术被使用来减小摩擦，由此提高运行的效能。然而，用于磁悬浮的磁铁的使用(这在列车产业中是熟知的)充满问题。磁悬浮使用的主要的问题是脉动的磁场的控制，即稳定性。这个问题在试图通过利用围绕中心轴杆的单个磁铁将部件磁悬浮以减小摩擦的垂直轴风力涡轮机系统中尤其明显。然而，这些现有技术系统不能使得磁通量稳定，也无法消除摩擦，从而使得整个设备处境危险。

因此，需要一种能提高稳定性、消除摩擦、和使得系统服务与停机时间最小化的改进的磁铁配置。

发明内容

本发明提供了通过新的磁铁配置来减小风力涡轮机的零部件之间的摩擦而提高风力涡轮机或类似设备的效率的技术、系统和方法。风力涡轮机包括涡轮机转子、涡轮机支座、连接到涡轮机转子的一个或多个叶片，其中所述一个或多个叶片被配置成使得涡轮机转子相对于涡轮机支座运动。通过把一个或多个磁铁组放置在涡轮机支座与涡轮机转子之间并且在二者之间形成间距，而提高效率。涡轮机转子的旋转运动实际上是无摩擦的，在涡轮机叶片旋转期间花费最小的能量。由涡轮机转子产生的能量输出被传送到配置成从涡轮机转子的旋转运动产生电力的一个或多个发电机。

在本发明中，双极磁铁组在新颖的配置中被耦合到涡轮机转子和涡轮机支座。该双极磁铁组被用来在涡轮机转子和涡轮机支座之间形成间距，由此减小涡轮机转子和涡轮机支座之间的摩擦。

更具体地，双极磁铁具有两种类型，由布置在环绕涡轮机支座的环中的圆柱形磁铁组成的下部组磁铁；和由大体上呈矩形的磁铁组成的上部组的磁铁，其中每个矩形磁铁被布置在对应的圆柱形的下部磁铁的上方。

这样，利用本发明的改进磁铁配置的整个设备可以控制不稳定的磁通量，由此增强运行的稳定性。另外，轴向布置的对齐的磁铁也可以被用来进一步稳定设备的运行。

附图说明

虽然本说明书是以权利要求作为结束而且权利要求被用于具体地指出和清楚地说明本发明的主题，但可以相信，通过结合附图所作出的以下说明将更好地了解本发明，其中相同的标号表示在结构上和其它方面相同的元件，其中：

图1A是现有技术风力涡轮机配置的示意性截面图；

图1B是诸如图1A所示的那样的、现有技术风力涡轮机的示意性俯视图；

图2是现有技术风力涡轮机的示意性截面图；

图3是另一个现有技术风力涡轮机的示意性截面图；

图4是现有技术风力涡轮机的示意性俯视图；

图5A是在按照本发明的实施例中磁铁的环形配置的轮廓图；

图5B是在按照本发明的实施例中磁铁的环形配置的俯视图；

图5C是在按照本发明的实施例中磁铁的环形配置的立面侧视图；

图6A是按照本发明的磁悬浮轴承配置的实施例的立体图；以及

图6B是在图6A所示的磁悬浮轴承内的磁铁和电子部件的示意图。

具体实施方式