[实用新型]磁悬浮自调桨距垂直轴风力发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机，尤其涉及一种磁悬浮自调桨距垂直轴风力发电机。

背景技术

风力发电机按旋转轴的方向来分，可分为水平轴和垂直轴两种。水平轴风力发电机是在飞机螺旋桨理论上发展成熟起来的，目前被广泛应用。但是水平轴风力发电机的设计制造都很复杂，具有：1.叶轮占据空间和占地面积大；2.对风塔要求较高；3.叶轮受风不均匀等缺点，特别是悬空安装的叶片，还要承受风的巨大正压力，因而其造价很高，单机功率越大，其成本越大，这是至今风电价格高于市电的主要因素之一，相比之下垂直轴风力发电机具有更多的优点。

传统的垂直轴风力发电机都设有一个叶片调整机构，使机构复杂化，造价提高，也大大消耗了风的能量。而且这种风力发电机不能自起动，附加的起动机构又加重了制造成本，从而导致风能利用系数大打折扣，垂直轴风力发电机的优越性也就荡然无存。

为了有效利用风能，传统垂直轴风力发电机做成变桨距的叶片，但其缺陷是调整叶片攻角的推杆结构，既过多消耗了能量，又造成了风力机不能自行起动。近年来有人发现铰链的叶片在旋转中是可以摆动的，于是就出现了限制钉来把叶片摆动限制在合理攻角中。但有限制钉就有撞击，在长期、周期及强力撞击下叶片很容易损坏。

目前，采用平行连接杆类型垂直轴风力发电机最多的是日本(2002年开始研究)，还有英国、加拿大等国目前也在研制中，这些国家的大部分产品在叶轮设计当中采用平行连接杆，这种方式对发电机输出轴要求较高，并且结构相对复杂，现场安装程序也偏多。另外，从力学方面分析，H型垂直轴风力发电机功率越大、叶片越长、平行杆的中心点与发发电机轴的中心点距离越长，抗风能力就越差。同时传统的垂直轴风力发电机要克服传动机构的自重和摩擦力，同时还要克服由于发电机转子自重和机械轴承摩擦带来的阻力，使得传动驱动系统的驱动力增大，降低了发电机效率。

因此，为了提高风力发电机的整体性能，达到提高效率、节能、降耗、环保和易普及的目的，必须对传统的垂直轴风力发电机系统进行改造。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种具有结构简单，使用方便，能够有效提高风力发电机的整体性能，提高效率、节能、降耗、环保和易普及等优点的磁悬浮自调桨距垂直轴风力发电机。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种磁悬浮自调桨距垂直轴风力发电机，它包括磁悬浮风力发电机，磁悬浮风力发电机的发电机轴与叶轮的叶轮轴一体制成，发电机轴穿入电机壳体内，在发电机轴上安装发电机转子，与之对应的电机壳体上设有发电机定子，同时在发电机轴上和电机壳体内还安装轴向磁悬浮装置和径向磁悬浮装置，进行磁悬浮定位；叶轮轴固定安装在轮毂内，叶轮的若干个叶片通过垂直轴自调桨距装置与轮毂相连。

所述轴向磁悬浮装置包括设置在电机壳体内部顶端的固定盘，固定盘与发电机轴固联，在固定盘上设有至少一个环形的轴向上磁体，与之对应的电机壳体上设有相应的轴向下磁铁。

所述径向磁悬浮装置包括设置在发电机轴上的至少一个径向内磁铁，与之对应的电机壳体上设有相应的径向外磁体。

所述垂直轴自调桨距装置包括一对连接杆，它们与轮毂固联，连接杆另一端与垂直的立杆连接，三者成三角形结构，叶片则通过铰链与立杆铰接，实现自调桨距。

本实用新型在发电机的发电机轴与电机壳体之间去掉了传统的机械轴承而采用了磁悬浮装置，这种结构一方面在垂直轴风力发电机的动力传送方面起到了大大减小摩擦传动的目的，另一方面也基本克服了由于风力机重量和发电机自身转子的自重所带来的驱动力消耗，由于是全悬浮的，摩擦力小，该机停机后实现了自行起动，垂直轴风力机的优越性全面充分地展现了出来。

叶轮轴与发发电机轴做成一体，被磁悬浮定位，风力发电机的轴向由永磁磁悬浮推力平衡轴承支撑，轴向上磁铁为一环形磁铁，固定在一固定盘上，并通过固定盘固定在发电机轴上，随发电机轴一起转动，轴向下磁铁固定在电机壳体上，上下磁铁通过斥力相互作用，基本克服了由于风力机重量和发电机自身转子的自重所带来的驱动力消耗。