[发明专利]一种竖直轴外转子磁悬浮风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电机，更具体的说，涉及一种竖直轴外转子磁悬浮风力发电机。该风力发电机可广泛应用于城市和农村道路照明、庭院照明、景观照明、广告灯箱、交通信号灯、道路测速供电、无人值守监控设备以及远离电网的各种供电需求场合。

背景技术

风力发电发展到目前阶段，其性价比正在形成与煤电、水电的竞争优势。风力发电的优势在于，能力每增加一倍，成本就下降15%。随着国家不断加大对清洁能源的开发支持力度，风力发电的优势越来越明显，并呈现出广阔的发展前景。

风力发电机根据旋转轴的不同，可以分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。水平轴风力发电机技术成熟，其启动力矩大，启动风速低，能量转换效率高，但采用磁悬浮技术时系统功耗较高、控制复杂。垂直轴风力发电机的主要优势在于不需要偏航系统，设计得到显著简化，另外垂直轴风力发电机的叶片是以简支梁或多跨连续梁的方式架设在风力发电机转子上的，其材质上的要求和制造难度低，磁悬浮结构简单、控制功耗低。近年来，对于磁悬浮垂直轴风力发电机的研究得到了国内外学者的广泛关注。

现有技术的风力发电机存在有如下缺点：切入风速为3m/s，在风速较小或微风时不能发电；全磁悬浮风力发电机悬浮不够稳定，容易在转子与定子之间产生碰撞和摩擦；在竖直轴风力发电机中，风轮的重心较高，稳定性相对较差。

发明内容

本发明的技术目的是克服现有技术中风力发电机存在的技术问题，提供一种低风速下能够正常发电的，转换效率高的、运行稳定的一种竖直轴外转子磁悬浮风力发电机。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：一种竖直轴外转子磁悬浮风力发电机，包括定子，转子，空气隙，风轮装置，其特征在于：所述定子设有固定轴，所述固定轴中间位置设有风力发电机定子线圈，所述风力发电机定子线圈上方设有定子上径向磁化永磁环，下方设有定子下径向磁化永磁环，所述定子上径向磁化永磁环上方设有上电磁线圈，所述定子下径向磁化永磁环下方设有下电磁线圈，所述上电磁线圈的上方设有定子上轴向磁化永磁环，所述下电磁线圈的下方设有定子下轴向磁化永磁环，所述转子设有转子外壳，所述转子外壳上方设有上端盖，中间位置设有风力发电机转子，所述风力发电机转子上方设有转子上径向磁化永磁环，下方设有转子下径向磁化永磁环，所述转子上径向磁化永磁环的上方设有转子上轴向磁化永磁环，所述转子下径向磁化永磁环的下方设有转子下轴向磁化永磁环，所述风轮装置设有上支架及下支架，所述上支架及所述下支架一端固定于转子外壳，另一端连接尼龙玻纤风机叶片。

进一步，上支架、下支架及尼龙玻纤风机叶片组成∏型结构，上下对称，使转子及风轮装置构成的旋转部分运行稳定。

进一步，定子上轴向磁化永磁环与转子上轴向磁化永磁环均呈圆环形，同极相对，在转子上产生方向向下的轴向斥力，防止转子及风轮装置构成的旋转部分向上弹出，定子下轴向磁化永磁环与转子下轴向磁化永磁环均呈圆环形，同极相对，在转子上产生方向向上的轴向斥力，实现轴向的永磁磁悬浮。

进一步，定子上径向磁化永磁环与转子上径向磁化永磁环均呈圆环形，同极相对，在转子上产生径向永磁斥力，定子下径向磁化永磁环与转子下径向磁化永磁环均呈圆环形，同极相对，在转子上产生径向永磁斥力，所述径向永磁斥力的合力减小了控制电流，实现了径向非稳态磁悬浮。

进一步，上电磁线圈铁芯上绕有上电磁线圈，且相邻上电磁线圈之间的间距相等，下电磁线圈铁芯上绕有下电磁线圈，且相邻下电磁线圈之间的间距相等，所述上电磁线圈和下电磁线圈共同调节转子及风轮装置构成旋转部分的径向动态位置，实现径向稳态磁悬浮。

进一步，转子外壳与上端盖完全密封，能防止灰尘、雨水落入装置内部。

本发明的有益技术效果是：一种竖直轴外转子磁悬浮风力发电机实现了无接触磁悬浮，采用永磁之间的作用力克服磁悬浮风力发电机转子及风轮装置构成旋转部分的重力，具有结构简单、系统功耗低、适应性强等优点，为实现轻风启动、微风发电奠定了基础。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

图2是本发明一个实施例的A-A向视图。

图3是本发明一个实施例的B-B向视图。