[发明专利]调心磁悬浮轴承系统及发电机

说明书

本发明涉及磁悬浮轴承技术领域，公开了一种调心磁悬浮轴承系统及发电机。其中，该系统包括相互耦合的主动磁悬浮轴承和机械轴承，所述主动磁悬浮轴承和所述机械轴承共同支撑发电机主轴，所述主动磁悬浮轴承包括电磁铁和衔铁两部分，电磁铁安装于定轴上，衔铁安装于动轴上，所述电磁铁和所述衔铁配合形成轴承磁回路并产生电磁力。由此，可以抵消不平衡磁拉力，降低磁悬浮轴承的振动，提高机械轴承的使用寿命；并且，还可以降低发电机定转子之间的径向偏移，减小定转子之间的径向间隙，提高发电机的发电效率，增加发电收益。

技术领域

本发明涉及磁悬浮轴承技术领域，尤其涉及一种调心磁悬浮轴承系统及发电机。

背景技术

风力发电机是将风能转换为机械功并带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机可以分为双馈型和直驱型两种类型。相比于双馈型风力发电机，直驱型风力发电机将电机与叶轮直接连接进行驱动，省去了齿轮箱等传统部件。直驱型风力发电机使用直接驱动能量的优势省略了双馈型风力发电机系统中的变速箱结构，减少了发电机传动部件的数量，降低了磨损速度。由于齿轮箱是兆瓦级风力发电机中易过载和过早损坏的部件，因此没有齿轮箱的直驱式风力发动机在低风速时具备高效率、低噪音、高寿命、机组体积小、运行维护成本低等诸多优点。

直驱型风力发电机的专用轴承分为三类，包括主轴轴承、偏航轴承和变桨轴承。目前，三种轴承均使用机械轴承，轴承的结构形式主要有四点接触球轴承、交叉滚子轴承、圆柱滚子轴承、调心滚子轴承、深沟球轴承等。风力发电机要求轴承有良好的密封性能和润滑性能、耐冲击、长寿命和高可靠性,发电机在一级风时就要启动,并能跟踪风向变化,所以轴承结构需要进行特殊设计以保证低摩擦、高灵敏度。

然而，现有的直驱型风力发电机为内定子、外转子结构，发电机转子上呈“杯”型结构。发电机转子仅一侧机械轴承与定轴相连接，而另一侧为悬臂结构。这种结构设计存在发电机转子远离支撑端刚度较小的问题。

此外，发电机由于定转子加工和装配误差、转子主轴弯曲、轴承磨损或者转子不平衡时，可能会出现气隙偏心现象。发电机运行在偏心故障下，由于发电机气隙磁场不对称，发电机会出现不平衡磁拉力，会加剧发电机组的噪声和振动，引起发电机的铁心和转子轴发生形变，减少发电机的使用寿命，并加快轴承磨损。

发明内容

本发明提供了一种调心磁悬浮轴承系统及发电机，能够解决现有技术中发电机定转子之间气隙偏心大的技术问题。

本发明提供了一种调心磁悬浮轴承系统，其中，该系统包括相互耦合的主动磁悬浮轴承和机械轴承，所述主动磁悬浮轴承和所述机械轴承共同支撑发电机主轴，所述主动磁悬浮轴承包括电磁铁和衔铁两部分，电磁铁安装于定轴上，衔铁安装于动轴上，所述电磁铁和所述衔铁配合形成轴承磁回路并产生电磁力。

优选地，所述磁悬浮轴承设置在所述发电机的远离固定端位置处。

优选地，所述电磁铁上设置有电磁线圈。

优选地，所述机械轴承的内圈固定在动轴上，所述机械轴承的外圈固定在定轴上，所述动轴与风机叶片连接，所述定轴与塔筒连接。

优选地，所述机械轴承为滚动轴承。

优选地，该系统还包括检测装置、控制器和功率放大器，其中，所述检测装置检测发电机转子的位置并将位置信号输出至所述控制器，所述控制器根据所述位置信号计算所述电磁铁的电流值并输出至所述功率放大器，所述功率放大器根据所述电流值输出对应电流至所述电磁铁的电磁线圈，以调节所述电磁铁的电磁力大小。

优选地，所述检测装置为位置传感器。

优选地，所述电磁铁产生的最大电磁力大于所述发电机的最大不平衡磁拉力。

本发明还提供了一种发电机，其中，包括上述的调心磁悬浮轴承系统。

优选地，所述发电机为直驱型风力发电机。