CN202326728U - 采用全磁悬浮轴承的全磁悬浮风力发电机及电机 - Google Patents

Abstract

一种采用全磁悬浮轴承的全磁悬浮风力发电机及电机，以箍套在转轴上的轴磁环和装在壳体上的处在轴磁环的***的同磁性的壳磁环以及导磁的覆盖铁环所构成的全磁浮轴承取代了机械轴承；轴磁环和壳磁环之间有环间开距；轴磁环和壳磁环是轴向同磁性而径向相斥的；两个覆盖铁环分别贴装在壳磁环的轴向的两个磁极面上；壳磁环的轴向宽度大于轴磁环的轴向宽度，轴磁环和覆盖铁环之间有轴向开距；覆盖铁环覆盖于轴磁环的轴向的磁极面；轴磁环和覆盖铁环在轴向同磁性相斥；轴磁环受到径向和轴向的磁斥力的向内的挤压而有全方位定位的磁支承力；具有两边各一个全磁浮轴承的并连有转子的转轴，具有支承钢度地居中地磁悬浮在定子的圆内腔中间；因没有磨擦和磨擦损耗，节电节能，没有磨损，提高了寿命；而结构简单，成本低，实用性强。

Description

采用全磁悬浮轴承的全磁悬浮风力发电机及电机

技术领域：磁悬浮轴承，磁悬浮风力发电机及电机 

技术背景：

风力发电机，风机，电动泵类，等，内中的机械轴承是易损件，因这类机电的风叶是大而重，总重量通过转轴压在机械轴承上，压力大就磨擦力加大，又加上风力也对机械轴承产生顶推和扭绞，都造成了机械轴承的不堪重负，非但磨擦和磨擦力很大，磨擦损耗加大，机械轴承的磨损加快，而磨坏了，旋转受阻，还产生震荡和颠簸，整机无法正常工作，所以，实际的使用寿命并不长，而把它从高空拆下来，现场更换机械轴承，或送去生产厂，维修好了，再运输过去，再高空地装上去，一切都非常困难，实非可取，大都只能停用或报废了，实在可惜，但这是普遍现象；当然，可以采用没有磨擦的磁悬浮轴承的磁悬浮风力发电机及电机，但现有报导或专利，有的仅是实验品，有的是缺乏科学性而徒有虚名，而有的是太复杂，难制作，成本过高，有的是性能不全面，不稳定，所以是任重道远；如专利200910025506.7采用永磁和电磁结合，太复杂，调控困难，成本太高；而如0115303.2只有径向磁支承力，轴向是不稳定的；又如200620035333.9和200820129979.2采用非常用的无法现购到的径向磁性的整体磁环，需特别加工，而径向磁化困难，成本高；有些专利，如，200510098871.2和2180081.01010采用异形的弧形或锥型磁体，制造困难，磁性提不高，成本较高；而如，200910024727.2也是较复杂，成本也较高； 

另一类的专利，如：ZL200610011434.7和200620022803.8，采用的技术方案都是保留原有的机械轴承，另外再加用″永磁轴承″，要用″磁极的位差产生的向上的磁力以消除重力影响″，但″位差″较难精确地调控向上的磁力的大小，而生产中又因各个磁体的磁性不同，所以，″重力影响的消除″的效果，较难一致，另外，其轴向的支承钢度即使是较大，但折合到轴承的极微小的″游隙″，其轴向支承作用已降低到难以达标了，并且，磁结构复杂，磁力利用率较低，成本较高；还有一类专利，如：03145050.4，用内外两个同轴的同磁性的斥型的磁环构成的径向磁悬浮轴承，其轴向是不稳定的，这且不说，但因，内外磁环是″同轴″的，内外磁环间有环间开距，受到沉重的转轴的总重量的下压力的内磁环时必然会下沉而不居中，则，环间的下开距会变小，因转子和定子之间的间隙很小(约：0.5毫米左右)，则，不居中的转子，旋转时会要碰到定子的内腔(擦壳)而使旋转受阻或停转；所以，以上，都需改进提高；所述的磁悬浮轴承，要在磁悬浮的机电产品中能实用，必需是，在径向和轴向都有足够的支承钢度，结构不复杂，材料易得，体积不大，成本低，安装调试方便。 

发明内容：

发明目的： 

采用由轴磁环和壳磁环以及覆盖铁环组成的全斥型的非同轴的全磁浮轴承以取代机械轴承，成为全磁悬浮风力发电机及电机；使套有轴磁环的转轴能获得径向和轴向的全方位定位的磁支承力而具有全方位支承钢度地居中地磁悬浮在定子的圆内腔中间；由于没有接触，因而没有磨擦和磨擦损耗，也没有磨损，提高了发电和用电的效率，显著地提高了使用寿命；整机的结构简单，材料易得，制作方便，成本低，免维护，实用性强。 

具体技术方案： 

本发明是采用两个没有接触的没有磨擦的全磁悬浮轴承来取代转子两端的各一个机械轴承，成为了全磁悬浮风力发电机及电机，从而使承重的转轴和转子全方位地磁悬浮在定子的圆内腔的中间的空中，实现了没有机械轴承的全磁悬浮的风力发电机及电机，完全消除了磨擦和磨擦力，以及磨擦损耗和磨损，就全部解决了采用机械轴承的弊端； 

全磁悬浮轴承是由箍套在风力发电机或电机的旋转的转轴上的空心的圆形的轴磁环和装在壳体上的比所述的轴磁环要大的并处在轴磁环的***及外圈的空心的圆形的壳磁环以及贴装在壳磁环的轴向的两各磁极面上的两各外形相同的空心的用具有磁导性的铁板制成的导磁的覆盖铁环所构成；轴磁环和壳磁环是非同轴地处在同一个轴垂面上；轴磁环和壳环之间有环间开距；轴磁环和壳磁环都是轴向磁性的，即，在轴向都有两个相背而互为异磁性的磁极面，而轴磁环和壳磁环在某一轴向相对应的磁极面的磁性是相同而相斥的，则，在另一轴向的相对应的磁极面的磁性也是相同而相斥的，因而轴磁环和壳磁环之间具有的两股同性相斥的磁斥力而在径向是相斥的，即，所述的轴磁环受到了***的壳磁环的磁斥力的径向的向内的均衡挤压，轴磁环和转轴获得了能抗御径向位移的具有径向定位作用的磁支承力，并具有支承钢度地处于径向磁悬浮状态；两个外形相同的所述的覆盖铁环分别地贴装在壳磁环的轴向的两个磁极面上；壳磁环的轴向的宽度大于轴磁环的轴向的宽度，轴磁环和两旁的各一个的覆盖铁环之间有对称的轴向开距，覆盖铁环在径向是覆盖于轴磁环的轴向的磁极面；具有磁导性的覆盖铁环的磁性是和被贴装的壳磁环的该磁极面的磁性是 相同的，则，覆盖铁环的磁性和轴磁环的该被覆盖的磁极面的磁性也相同，因而，轴磁环和两旁的两个覆盖铁环在轴向是都是同磁性相斥，轴磁环受到两旁的覆盖铁环的轴向的两股对峙的磁斥力的向内的均衡挤压，給箍套有壳磁环的转轴以轴向定位的磁支承力而具有抗御轴向位移的支承钢度；由于箍套有轴磁环的转轴在径向和轴向都全方位地具有磁支承力的定位作用并具有支承钢度，所述的全磁悬浮轴承就完全起到了机械轴承的作用，从而可以取代机械轴承了；所述的轴磁环和壳磁环相互在径向为″非同轴″，所述的非同轴是指，当承重的转轴的总重量给于轴磁环以向下的较大的压力时，此时，所述的环间开距是下开距小于上开距，由于开距小就磁斥力增大，以使轴磁环和转轴所受到的向上的磁斥力大于向下磁斥力，这二力之差的向上的磁斥力，平衡于转轴的自重和承重的总重量；所述的上下开距之差随转轴的总重量增加而增大，如，因风叶重量远大于转子重量，靠近风叶的磁悬浮轴承中的下开距小于转子另一旁的磁悬浮轴承中的下开距；分别调节转子两旁各一个壳磁环的高低，使轴中线(通过轴磁环的环内心的轴线)全线地重合于风力发电机或电机的机中线(定子的圆内腔的圆心的中轴线)，使转轴和转子上下间隙相等地完全居中于定子的圆内腔的中间，此时，壳中线(通过壳磁环的环内心的轴线)高于所述的轴中线；当套有轴磁环的转轴上的风叶，受风的横向推力而通过转轴使轴磁环有向后位移的倾向时，即，所述的轴向开距中的后开距缩小而前开距扩大，则，轴磁环所受到的后磁斥力大于前磁斥力，即，产生了向前的逆风向的磁支承力及具有轴向定位的支承钢度，以抵御风力顶推的轴向位移；而磁体加大，减小开距，都可使磁斥力和磁支承力以及支承钢度提高，以满足需求。 

有益效果： 

以全方位磁悬浮轴承取代机械轴承的全磁悬浮风力发电机及电机，没有磨擦和磨擦损耗，没有磨损，提高了发电和用电效率，节电节能，减少维修，提高了整机的工作寿命，而采用本发明的全磁悬浮轴承，结构简单，成本低，性能可靠，小巧，制造和调试以及安装方便，实用性强，有推广应用价值。 

附图说明：

编号： 

1，机壳2，转轴3，风叶4，转子5，定子11，全磁悬浮轴承12，轴磁环13，壳磁环14，导磁铁环20，下开距21，上开距22，轴中线23，壳中线24，机中线30，安装螺丝 

附图：附图1：结构总图 

具体实施方式：

实施例1：见附图1 

在固定的机壳1外，在旋转的转轴2的前端装有风叶3；机壳1内，转轴2的中部装有转子4，与转子4相对应处的机壳1上装有定子5；转子4和定子5之间有间隙6；在转子4的轴向的两旁装有各一个相同的全磁悬浮轴承11；全磁悬浮轴承11是，具有轴向磁性的轴磁环12箍套转轴2上，在轴磁环12的***的具有轴向同磁性的壳磁环13装在机壳1上，轴磁环12和壳磁环13之间有环间开距；在壳磁环13的轴向的两个磁极面上都贴装有相同的导磁铁环14；壳磁环13的轴向宽度大于轴磁环12的轴向宽度；轴磁环12和轴向的两旁导磁铁环14之间都有相同的轴向开距；具有磁导性的导磁铁环14的磁性是和壳磁环13 的被贴装的该磁极面的磁性是相同的；轴磁环12是和***的壳磁环13是同磁性相斥，而在径向，轴磁环12受到磁斥力的向内的均衡挤压，同时，轴磁环12也分别地受到了轴向的两旁的两个同磁性的导磁铁环14的两股对峙的磁斥力的向内的挤压；即，轴磁环12受到了径向和轴向的磁斥力的向内的全方位的压挤，而获得了全方位定位的磁支承力，因而，轴磁环12是具有全方位支承钢度地磁悬浮在壳磁环13和两旁的导磁铁环14的内中的空间之中；则，套有两边各一个全磁悬浮轴承11的轴磁环13的转轴1也具有支承钢度地磁悬浮在空中，则，装在转轴1上的旋转的转子4，也是磁悬浮在定子5的圆内腔的空间之中；由于轴磁环12受到到转轴2和风叶3以及转子4等的总重量的下压力，环间开距的下开距20就会变小而上开距21变大，这样，轴磁环12的轴中线22(通过轴磁环12的环内心的轴线)会低于壳磁环13的壳中线23(通过壳磁环13的环内心的轴线)，也低于电机的机中线24(定子5的圆内腔的圆心的中轴线)，则，转轴2和转子4就不会居中于定子5的圆内腔中，而转子4就会″擦壳″于定子5的下部，此时，就应调节壳磁环13的安装螺丝30，把壳磁环13在安装在机壳1上的位置于以提高，也即提高壳中线23，则，转轴2和转子4以及轴磁环12都相应地同步地提高了，也就提高了轴中线22，可把轴中线22提高到重合于机中线24，则，轴磁环12和转轴2以及转子4也就会全部地居中于定子5的圆内腔中了，以达要求；在附图1中，因转轴2的两边各一个的磁悬浮轴承11都是相同的，所以只显示了靠近风叶3处的一个磁悬浮轴承11(虚线方匡内)，而另一边的一个，因完全一样，只显示了虚线方匡，不具体重复内中图案。 

Claims (3)

1.一种采用全磁悬浮轴承的全磁悬浮风力发电机及电机，其特征在于，以两个非同轴的全磁悬浮轴承取代了转子两旁的两个机械轴承；所述的全磁悬浮轴承由箍套在转轴上的轴磁环和装在壳体上的处在所述的轴磁环的***的壳磁环以及导磁的覆盖铁环所构成；所述的轴磁环和壳磁环处在同一个轴垂面上，所述的轴磁环和壳磁环之间有环间开距；所述的轴磁环和壳磁环都是轴向磁性，即，都具有轴向的两个相背而互为异磁极性的磁极面，所述的轴磁环和所述的壳磁环在轴向的两对相对应的磁极面都是同磁性而相斥，则，所述的轴磁环和所述的壳磁环在径向是相斥的；两个所述的覆盖铁环分别贴装在所述的壳磁环的两个所述的磁极面上；所述的壳磁环的轴向的宽度大于所述的轴磁环的轴向的宽度；所述的轴磁环和两旁的所述的覆盖铁环之间有相对称的轴向开距，所述的覆盖铁环覆盖于所述的轴磁环的磁极面；所述的覆盖铁环的磁性分别和被贴装的所述壳磁环的该磁极面的磁性以及和所述的轴磁环的被覆盖的磁极面的磁性相同。

2.根据权利要1所述的一种采用全磁悬浮轴承的全磁悬浮风力发电机及电机，其特征在于，所述的轴磁环受到***的所述的壳磁环的径向的两股磁斥力的向内的均衡挤压，以及同时也受到轴向的两旁的所述的覆盖铁环的同磁性相斥力的对峙的向内的均衡挤压而获得全方位的磁支承力，套有两端各一个所述的轴磁环的转轴，具有全方位支承钢度地磁悬浮在空中。

3.根据权利要求1所述的一种采用全磁悬浮轴承的全磁悬浮风力发电机及电机，其特征在于，所述的非同轴是指，因所述的轴磁环受到沉重的所述的转轴的总重量的向下的压力，所述的环间开距必然是下开距小于上开距，则，所述的轴磁环的轴中线非同轴地低于所述的壳磁环的壳中线。 

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