專利名稱：斥推磁體組件、全永磁全懸浮軸承及組合風(fēng)力光伏發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可再生能源的利用裝置，特別是一種采用斥推磁體組件的全永磁全懸浮軸承 及采用該軸承的風(fēng)力發(fā)電機(jī)及組合風(fēng)力光伏發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
風(fēng)能是一種潔凈自然資源，其來(lái)源廣泛。利用風(fēng)能發(fā)電具有無(wú)污染、維護(hù)成本低等特點(diǎn)。 風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為全世界重要能源來(lái)源和發(fā)展方向之一。但是由于機(jī)械摩擦和機(jī)械動(dòng)量等原 因，啟動(dòng)風(fēng)速成為制約風(fēng)能資源利用范圍和時(shí)機(jī)的主要瓶頸。大量的低速風(fēng)能資源無(wú)法利用。 由于風(fēng)能資源不穩(wěn)定的原因，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的效率經(jīng)常處于不足狀態(tài)。因此尋求更低啟動(dòng)風(fēng) 速和提高發(fā)電效率成為風(fēng)力發(fā)電的一個(gè)重要任務(wù)。
為了解決風(fēng)力發(fā)電效率問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)路線是開發(fā)單機(jī)大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)。單機(jī)大功率 風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有技術(shù)難度大、設(shè)計(jì)困難、運(yùn)輸困難、安裝苦難、維修成本高、制造成本和建
設(shè)投資高、效率低等缺點(diǎn)。例如1500KW以上的風(fēng)電機(jī)組的葉輪直徑超過(guò)70米，安裝在近 百米高的塔架上，葉輪和塔架的自重達(dá)數(shù)十噸、甚至上百噸。還有，已經(jīng)有人提出以大樓為 引風(fēng)機(jī)構(gòu)和塔架，采用風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)電大樓。雖然采用的不是單機(jī)大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)，是多 臺(tái)串聯(lián)，但是由于風(fēng)力大小不均，時(shí)停時(shí)有的問(wèn)題，造成發(fā)電不穩(wěn)定和效率不高、總功率難 以提高。因?yàn)閱?dòng)風(fēng)速較大，造成風(fēng)機(jī)啟動(dòng)前后風(fēng)力相對(duì)大樓的推力產(chǎn)生階越性變化，引起 對(duì)大樓有害的震動(dòng)和噪聲。又由于周圍高H的障礙物實(shí)體會(huì)對(duì)氣流產(chǎn)生影響，風(fēng)力機(jī)需離障 礙物20倍H的距離，因此這樣的風(fēng)電大樓在城市建，難有足夠大的空地，在遠(yuǎn)離城市的地 區(qū)建，則大樓利用價(jià)值不大，因此風(fēng)電大樓的設(shè)想使用價(jià)值不大。
為了解決啟動(dòng)風(fēng)速過(guò)高的問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)普遍采用磁懸浮軸承技術(shù)，通過(guò)減少機(jī)械接觸 面，來(lái)消除摩擦力，進(jìn)而降低啟動(dòng)風(fēng)速。例如授權(quán)公開號(hào)為CN2777234Y、名稱為"磁懸 浮立軸直驅(qū)式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)"的實(shí)用新型專利提供了一種帶有磁懸浮軸承的風(fēng)力發(fā)電 機(jī)，包括剛性固定架、風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)，風(fēng)力機(jī)由立軸式葉輪和主軸構(gòu)成并安裝在剛性固定 架上，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與主軸一端軸向相連，在立軸式葉輪的上下兩端的主軸上分別設(shè)有磁懸 浮軸承，在剛性固定架上設(shè)有相應(yīng)的磁懸浮軸承座，在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與立軸式葉輪主軸間設(shè) 有變速恒頻功能的電磁耦合裝置，并且該實(shí)用新型可以軸向串聯(lián)設(shè)置。上述方案采用的磁懸 浮軸承是兩個(gè)止推軸承，具有一定的軸向承載力，因?yàn)樽鳛樾D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的主軸22和葉輪21的自身承重仍然主要由剛性固定架1來(lái)承擔(dān)(該實(shí)用新型說(shuō)明書實(shí)施例的記載)，即該實(shí)用新型 的磁懸浮軸承并沒有使得旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)完全懸浮起來(lái)。因此，該實(shí)用新型主軸上、下端設(shè)置的兩 個(gè)止推磁懸浮軸承，在垂直方向上實(shí)現(xiàn)了減少摩擦面的目的，但是由于仍然存在徑向摩擦面， 使主軸轉(zhuǎn)動(dòng)因摩擦力的存在而受影響，進(jìn)而也影響啟動(dòng)風(fēng)速的降低，還存在由于風(fēng)力大小不 穩(wěn)定造成的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)不穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)而對(duì)承重的剛性固定架的損害。該實(shí)用新型也沒有公開止推 磁懸浮軸承具體構(gòu)造，因此不能推定軸承多大程度上減少了摩擦。因此，該實(shí)用新型解決啟 動(dòng)風(fēng)速過(guò)高的問(wèn)題并不徹底。該實(shí)用新型通過(guò)沿風(fēng)機(jī)中軸串聯(lián)，具有提高最大輸出總功率的 可能性，但是依然沒有解決因?yàn)轱L(fēng)力不穩(wěn)定所造成的發(fā)電機(jī)使用效率不高的問(wèn)題，存在資源 浪費(fèi)。而且沿風(fēng)機(jī)中軸串聯(lián)是唯一的組合方式。因此其集能途徑顯得單一。
本發(fā)明人擁有中國(guó)專利號(hào)為ZL01136634.6等磁懸浮軸承的專利，但是，這些專利難以 運(yùn)用到立軸式風(fēng)力機(jī)上實(shí)現(xiàn)全懸浮，來(lái)實(shí)現(xiàn)最大程度降低啟動(dòng)風(fēng)速、提高發(fā)電效率的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決現(xiàn)有單機(jī)中小功率風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)效率低、發(fā)電不連續(xù)、對(duì)支撐物產(chǎn)生振動(dòng)的 問(wèn)題，提供一種用于立式軸的斥推磁體組件，采用該斥推磁體組件的全永磁全懸浮軸承及采 用該軸承的組合風(fēng)力光伏發(fā)電系統(tǒng)，該發(fā)電系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)效率大大提高、發(fā)電連續(xù)、對(duì)支撐物 無(wú)振動(dòng)或小振動(dòng)的技術(shù)效果
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的斥推磁體組件，設(shè)置于豎直的主軸上，其特征在于包括與 主軸同軸心，上、下間隔一定距離設(shè)置的斥推上體和斥推下體，所述斥推上體和斥推下體均 為同極性的環(huán)形永磁體，所述斥推上體由一中空環(huán)形永磁體構(gòu)成，所述斥推下體由一內(nèi)環(huán)形 永磁體或內(nèi)圓柱永磁體與間隔一定徑向距離設(shè)置的一外環(huán)形永磁體構(gòu)成；所述斥推上體的中 空環(huán)形永磁體位于構(gòu)成斥推下體的兩個(gè)永磁體的磁力有效作用范圍內(nèi)，且與所述斥推下體的 兩個(gè)永磁體分別形成具有相反徑向分量的斥推力。
所述斥推上體的中空環(huán)形永磁體的內(nèi)徑小于斥推下體的內(nèi)環(huán)形永磁體或內(nèi)圓柱永磁體的 外徑，當(dāng)斥推下體為內(nèi)環(huán)形永磁體時(shí)大于其內(nèi)徑，所述斥推上體的中空環(huán)形永磁體的外徑大 于所述斥推下體的外環(huán)形永磁體的內(nèi)徑但小于其外徑。
全永磁全懸浮軸承，包括立軸式風(fēng)力機(jī)的旋轉(zhuǎn)體上端設(shè)置的拉推磁體組件和所述旋轉(zhuǎn)體 下端設(shè)置的斥推磁體組件，所述旋轉(zhuǎn)體包括主軸和/或葉輪，所述拉推磁體組件由與立軸式風(fēng) 力機(jī)主軸同軸心、具有軸向間距的拉推上體和拉推下體組成，所述拉推上體和拉推下體分別 由兩個(gè)或兩個(gè)以上與主軸同軸心、在徑向相鄰設(shè)置且磁極沿徑向交替分布的環(huán)形永磁體構(gòu)成， 且相同徑向位置的上、下環(huán)形永磁體的大小相同、極性相反，并在兩永磁體磁力的有效作用范圍內(nèi)所述拉推下體直接或通過(guò)導(dǎo)磁體與所述旋轉(zhuǎn)體上端固定連接，所述拉推上體直接或通 過(guò)導(dǎo)磁體與上固定件固定連接；所述斥推磁體組件以主軸為軸心設(shè)置，其斥推上體直接或通 過(guò)導(dǎo)磁體與所述旋轉(zhuǎn)體的下端固定連接，其斥推下體直接或通過(guò)導(dǎo)磁體與一下固定件固定連接。
所述上固定件和下固定件和/或?qū)Т朋w上設(shè)置有限位結(jié)構(gòu)。這種限位結(jié)構(gòu)可以是所述上固 定件和下固定件和/或?qū)Т朋w上設(shè)置的通孔，所述主軸可穿越所述上固定件和下固定件和/或?qū)Т朋w。
采用上述軸承的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括風(fēng)力機(jī)、由上固定件、下固定件及其支撐柱構(gòu)成的固 定支架、發(fā)電機(jī)或與傳能裝置相連的發(fā)電機(jī)，所述風(fēng)力機(jī)包括立軸式葉輪和/或固定所述立軸 式葉輪的主軸構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)體，還包括與風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)體和固定支架相連的所述全永磁全懸浮軸 承。
所述主軸的一端與傳能裝置的輸入端相連，所述傳能裝置為柔動(dòng)泵。
所述主軸的一端穿過(guò)所述斥推磁體組件及其導(dǎo)磁體及下固定件，與發(fā)電機(jī)輸入端轉(zhuǎn)軸相連。
采用上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組合式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，將所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)在軸向串聯(lián)和/或橫向并聯(lián)。
所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)在軸向串聯(lián)和橫向并聯(lián)時(shí)所述支撐柱為立柱，所述立柱為三或三個(gè)以上， 且設(shè)置成一排或一列，構(gòu)成立柱行，所述兩個(gè)立柱間設(shè)置有兩個(gè)或兩個(gè)以上的用作上、下固 定件的橫梁，兩兩橫梁之間設(shè)置有所述全永磁全懸浮風(fēng)機(jī)軸承及其支撐的主軸及立軸式葉輪， 每一主軸的一端與傳能裝置的輸入端相連，所述傳能裝置為柔動(dòng)泵，所述各柔動(dòng)泵的輸出端 與一儲(chǔ)能裝置的輸入端相連，所述儲(chǔ)能裝置的輸出與液壓發(fā)電機(jī)相連；或者所述主軸的一端 穿過(guò)所述斥推磁體組件及其導(dǎo)磁體及作為下固定件的橫梁，與發(fā)電機(jī)輸入端轉(zhuǎn)軸相連，所述 軸向串聯(lián)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)可共用一個(gè)發(fā)電機(jī)。
所述立柱行為兩行或兩行以上，構(gòu)成組合式固定支架，并組成組合式架式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
兩行相鄰立柱行之間的立柱錯(cuò)開設(shè)置。
所述組合式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)固定在加固樓的樓頂或山頂。
所述組合式固定支架周圍設(shè)置有引風(fēng)區(qū)。
所述引風(fēng)區(qū)為從外圍較遠(yuǎn)處到組合式固定支架周圍逐漸收縮的喇叭形通風(fēng)區(qū)。 采用上述組合式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的組合風(fēng)力光伏發(fā)電系統(tǒng)，在所述固定支架上能被太陽(yáng)照 射的部位設(shè)置有太陽(yáng)能光伏電池。技術(shù)效果
本發(fā)明的斥推磁體組件，由于斥推上體和斥推下體由同極性的永磁體構(gòu)成，所以相互之 間產(chǎn)生斥力，由于兩者是上下設(shè)置，因此首先具有垂直方向的排斥力，又由于所述斥推上體 的中空環(huán)形永磁體位于構(gòu)成斥推下體的兩個(gè)永磁體的磁力有效作用范圍內(nèi)，且與所述斥推下 體的兩個(gè)永磁體分別形成具有相反徑向分量的斥推力，這就相當(dāng)于斥推上體的中空環(huán)形永磁 體被夾持在斥推下體的內(nèi)環(huán)形永磁體或內(nèi)圓柱永磁體與外環(huán)形永磁體的磁場(chǎng)之間，因而當(dāng)斥 推上體和斥推下體之間產(chǎn)生徑向位移時(shí)，根據(jù)磁的庫(kù)侖定律，兩磁體間的作用力與距離平方 成反比，因此，將兩者推回原始平衡位置的力量會(huì)隨著徑向位移的增加而大大增加，使斥推 上體和斥推下體回到原始位置，兩者構(gòu)成徑向自穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。這樣當(dāng)斥推上體直接或間接與主 軸固定連接，斥推下體直接或間接與機(jī)架連接，設(shè)定好承載，就可使軸在軸向、徑向都沒有 摩擦。
進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)所述斥推上體的內(nèi)徑小于斥推下體的內(nèi)環(huán)形永磁體或內(nèi)圓柱永磁體的外 徑但大于內(nèi)環(huán)形永磁體內(nèi)徑，所述斥推上體的中空環(huán)形永磁體的外徑大于所述斥推下體的外 環(huán)形永磁體的內(nèi)徑但小于其外徑。這樣的斥推上體和斥推下體的設(shè)置可以使徑向穩(wěn)定性進(jìn)一
步提咼。
采用該斥推磁體組件的全永磁全懸浮軸承，在立軸式風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)體的上端設(shè)置拉推磁體 組件和在該旋轉(zhuǎn)體的下端設(shè)置上述斥推磁體組件，其中構(gòu)成拉推磁體組件的拉推上體和拉推 下體分別由徑向相鄰的、沿徑向磁極交替分布的兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)形永磁體構(gòu)成，且相同徑 向位置的上、下環(huán)形永磁體的大小相同、極性相反，這種環(huán)形永磁體的分布，是典型的拉推 磁路結(jié)構(gòu)，可以將旋轉(zhuǎn)體向上吸引，且徑向也是穩(wěn)定的，具體是，由于構(gòu)成拉推上體和拉推 下體的上、下環(huán)形永磁體在相同徑向位置極性相反，相互吸引，拉推下體固定在旋轉(zhuǎn)體上的 話，拉推磁體組件對(duì)旋轉(zhuǎn)體就產(chǎn)生向上的吸力，風(fēng)力機(jī)的旋轉(zhuǎn)體就會(huì)因拉推磁體組件的吸力 作用而懸吊起來(lái)。又由于拉推上體和拉推下體分別由沿徑向磁極交替分布的兩個(gè)或兩個(gè)以上 環(huán)形永磁體構(gòu)成，拉推上體和拉推下體中的任一個(gè)環(huán)形永磁體是和對(duì)方相鄰的環(huán)形永磁體磁 極相向的，因此兩者互相推斥。根據(jù)磁的庫(kù)侖定律一磁力與距離的平方成反比，因此當(dāng)固定 有風(fēng)力機(jī)的旋轉(zhuǎn)體的拉推下體在徑向偏離的時(shí)候，即造成拉推上體和拉推下體中磁極相同的 環(huán)形永磁體相互靠近，進(jìn)而它們之間斥力急劇增加，產(chǎn)生一個(gè)反向推力，將移動(dòng)的旋轉(zhuǎn)體推 回軸心的位置。因此拉推磁體組件的拉推上體和拉推下體之間具有自穩(wěn)定性。在額定的側(cè)向 力內(nèi)可以保持回歸原位的功能。這樣就實(shí)現(xiàn)了徑向的自穩(wěn)定性。而設(shè)置在主軸下端的斥推磁 體組件同樣具有自穩(wěn)定性，由于斥推上體直接或間接與旋轉(zhuǎn)體固連，斥推下體與機(jī)架的下固 定件相連，這樣，斥推磁體組件將旋轉(zhuǎn)體往上推，并在徑向自穩(wěn)定，拉推磁體組件將旋轉(zhuǎn)體往上吸，且在徑向自穩(wěn)定，設(shè)計(jì)好永磁體的承載，在最大設(shè)計(jì)承載的范圍內(nèi)，豎直的旋轉(zhuǎn)體 就可被完全的懸浮起來(lái)，即旋轉(zhuǎn)體就只會(huì)被限制在垂直的中心，而不會(huì)向徑向偏移，從而本 發(fā)明全永磁全懸浮軸承能使主軸和/或立軸式葉輪實(shí)現(xiàn)全永磁全懸浮支撐，因而消除了風(fēng)力機(jī) 旋轉(zhuǎn)體部分全部摩擦。
采用上述全永磁全懸浮軸承的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由于能夠?qū)⑿D(zhuǎn)體完全懸浮起來(lái)，因而消除 了旋轉(zhuǎn)體與支撐結(jié)構(gòu)之間幾乎全部的摩擦，相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)一步降低了啟動(dòng)風(fēng)速，故微風(fēng)就 可啟動(dòng)發(fā)電，又由于在風(fēng)力作用下旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)軸承、電機(jī)或其他機(jī)構(gòu)的振動(dòng)大為降低，不 但大大提高發(fā)電效率同時(shí)減小對(duì)支撐體剛度和強(qiáng)度的要求，并且使風(fēng)力發(fā)電機(jī)方便地進(jìn)行軸 向串聯(lián)和橫向并聯(lián)設(shè)置，通過(guò)高效率的單機(jī)及高效率單機(jī)的有機(jī)組合以提高發(fā)電總量，并延 長(zhǎng)持續(xù)供電時(shí)間，即實(shí)現(xiàn)高效率單機(jī)中小功率，組合大功率的技術(shù)路線，從而從總體上提高 的風(fēng)能的利用效率。同時(shí)，由于大大降低了支撐結(jié)構(gòu)的震動(dòng)和噪音，可以將中、小型單機(jī)或 由其組合成的組合式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)置在樓頂上而不必占用更多的空間。
本發(fā)明還涉及組合風(fēng)力光伏發(fā)電系統(tǒng)，由于可在固定支架上設(shè)置光伏電池，因此在無(wú)風(fēng) 或少風(fēng)的白天，可以利用太陽(yáng)能發(fā)電，以補(bǔ)充無(wú)風(fēng)或風(fēng)力小時(shí)電能的不足，使供電時(shí)間進(jìn)一 歩延長(zhǎng)。


圖1是設(shè)置有本發(fā)明全永磁全懸浮風(fēng)機(jī)軸承的風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1A-A剖面圖3是圖1局部B放大后的受力分析圖4是具有優(yōu)選斥推磁體組件結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明組合風(fēng)力光伏發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例示意圖6是本發(fā)明組合風(fēng)力光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)置有引風(fēng)區(qū)的俯視示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。 圖1的立軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)上設(shè)置有由斥推磁體組件11和拉推磁體組件12構(gòu)成的全永磁 全懸浮軸承，風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括風(fēng)力機(jī)3、由上固定件41、下固定件42及其支撐柱43 (圖1 中未畫出)構(gòu)成的固定支架、發(fā)電機(jī)2 (圖l未畫出)或與傳能裝置相連的發(fā)電機(jī)2 (圖l未 畫出)，風(fēng)力機(jī)3包括立軸式旋轉(zhuǎn)體31，本實(shí)施例旋轉(zhuǎn)體31由立軸式葉輪32和主軸33構(gòu)成，還可以是其他形式的旋轉(zhuǎn)體，比如只包含立軸式葉輪32的旋轉(zhuǎn)體。
其中斥推磁體組件11設(shè)置于豎直的主軸33上，包括與主軸33同軸心，上下間隔一定距 離設(shè)置的斥推上體和斥推下體，所述斥推上體和斥推下體均為同極性的環(huán)形永磁體，圖1中 顯示均為N極，所述斥推上體由一中空環(huán)形永磁體lll構(gòu)成，所述斥推下體由一內(nèi)環(huán)形永磁 體112 (或內(nèi)圓柱永磁體112，當(dāng)主軸未穿進(jìn)斥推下體時(shí)，內(nèi)環(huán)形永磁體112可以為與主軸同 軸心的圓柱體)與間隔一定徑向距離設(shè)置的一外環(huán)形永磁體113構(gòu)成，所述斥推上體的中空 環(huán)形永磁體111位于構(gòu)成斥推下體的兩個(gè)永磁體112、 113的磁力有效作用范圍內(nèi)，且與永磁 體112、 113分別形成具有相反徑向分量的斥推力，即斥推力F1具有的徑向分量F12與斥推 力F2具有的徑向分量F22方向相反(見圖3)。
優(yōu)選地，見圖4，所述斥推上體的中空環(huán)形永磁體111的內(nèi)徑小于斥推下體的內(nèi)環(huán)形永 磁體或內(nèi)圓柱永磁體112的外徑，當(dāng)永磁體112為磁環(huán)時(shí)，中空環(huán)形永磁體111的內(nèi)徑大于 內(nèi)環(huán)形永磁體112的內(nèi)徑；中空環(huán)形永磁體111的外徑大于外環(huán)形永磁體113的內(nèi)徑但小于 其外徑。這樣結(jié)構(gòu)的斥推磁體組件11具有更大的徑向穩(wěn)定性，可以在更大的風(fēng)速下保持穩(wěn)定， 實(shí)現(xiàn)較大的功率。
構(gòu)成全永磁全懸浮軸承的拉推磁體組件12由與立軸式風(fēng)力機(jī)主軸33同軸心、具有軸向 間距的拉推上體121和拉推下體122組成，拉推上體121和拉推下體122分別由兩個(gè)或兩個(gè) 以上與主軸同軸心、在徑向相鄰設(shè)置且磁極沿徑向交替分布的環(huán)形永磁體構(gòu)成，且相同徑向 位置的上、下環(huán)形永磁體的大小相同、極性相反，并在兩永磁體磁力的有效作用范圍內(nèi)，圖 1中拉推上體121、拉推下體122分別有三個(gè)緊鄰設(shè)置的環(huán)形永磁體(其中中心的為小圓環(huán)形 永磁體)，參見圖2，拉推上體121的磁極由軸心向外依次為N、 S、 N，拉推下體122的磁極 由軸心向外依次為S、 N、 S，拉推下體122直接或通過(guò)導(dǎo)磁體123與旋轉(zhuǎn)體31上端固定連接， 拉推上體121直接或通過(guò)導(dǎo)磁體與上固定件41固定連接；斥推磁體組件11以主軸33為軸心 設(shè)置，其斥推上體直接或通過(guò)導(dǎo)磁體114與旋轉(zhuǎn)體31的下端固定連接，其斥推下體直接或通 過(guò)導(dǎo)磁體與一下固定件42固定連接。拉推磁體組件11和斥推磁體組件12的具體尺寸可以按 照所需吸力和側(cè)向推力具體計(jì)算。它們可以共同承擔(dān)懸浮體的重量，以便增加負(fù)荷。本專利 采用了一個(gè)拉推磁體組和一個(gè)斥推磁體組。
上固定件41和下固定件42上設(shè)置有限位結(jié)構(gòu)，圖1中的限位結(jié)構(gòu)為可適當(dāng)探入主軸33 的兩端頭的凹坑，在設(shè)定風(fēng)力強(qiáng)度內(nèi)，主軸33與凹坑不接觸，但當(dāng)風(fēng)力超過(guò)最大設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)， 則主軸33與凹坑接觸，起機(jī)械支撐作用。
本專利立軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用上述全永磁全懸浮軸承，消除了風(fēng)力機(jī)部分或全部摩擦，
相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)一步降低了啟動(dòng)風(fēng)速、提高了效率同時(shí)消除了振動(dòng)噪音。為了將旋轉(zhuǎn)體31的動(dòng)力引出，可以使主軸33穿過(guò)設(shè)置有通孔的下固定件42和/或?qū)Т?體，與發(fā)電機(jī)輸入端轉(zhuǎn)軸相連，也可以將旋轉(zhuǎn)體31與傳能裝置相連，所述傳能裝置為柔動(dòng)泵， 采用柔動(dòng)泵可以不將主軸33穿過(guò)下固定件42和/或?qū)Т朋w，這樣，內(nèi)環(huán)形永磁體112可做內(nèi) 圓柱體，成為內(nèi)圓柱永磁體112。這兩種方式都可以軸向串聯(lián)和橫向并聯(lián)，構(gòu)成組合式風(fēng)力 發(fā)電系統(tǒng)，圖5是后一種方式的組合。所述軸向串聯(lián)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)可共用一個(gè)發(fā)電機(jī)。主軸 33穿越斥推磁體組件11和拉推磁體組件12還具有形成一機(jī)械支撐起限位結(jié)構(gòu)的作用，當(dāng)風(fēng) 力超過(guò)設(shè)計(jì)最大載荷時(shí)，可以起到支撐作用。對(duì)于主軸33不穿越斥推磁體組件11和拉推磁 體組件12的情形，也可以設(shè)置對(duì)主軸33上下端的限位結(jié)構(gòu)，作為機(jī)械支撐，以防止風(fēng)力過(guò) 大超過(guò)全永磁全懸浮軸承的最大承載風(fēng)力。固定支架上能被太陽(yáng)照射的部位設(shè)置有太陽(yáng)能光 伏電池，使本發(fā)明成為組合風(fēng)力光伏發(fā)電系統(tǒng)。
見圖5，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)在軸向串聯(lián)和橫向并聯(lián)時(shí)所述支撐柱43為立柱，所述立柱為三 或三個(gè)以上，且設(shè)置成一排或一列，構(gòu)成立柱行，所述兩個(gè)立柱間設(shè)置有兩個(gè)或兩個(gè)以上的 用作上、下固定件41、 42的橫梁，兩兩橫梁之間設(shè)置有所述全永磁全懸浮風(fēng)機(jī)軸承及其支撐 的主軸33及立軸式葉輪32，每一主軸33的一端與傳能裝置的輸入端相連，所述傳能裝置為 柔動(dòng)泵，各柔動(dòng)泵的輸出端與一儲(chǔ)能裝置的輸入端相連，所述儲(chǔ)能裝置的輸出與液壓發(fā)電機(jī) 相連；或者所述主軸的一端穿過(guò)所述斥推磁體組件及其導(dǎo)磁體及作為下固定件的橫梁，與發(fā) 電機(jī)輸入端轉(zhuǎn)軸相連，所述立柱行為兩行或兩行以上，構(gòu)成組合式固定支架，并組成組合式 架式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。兩行相鄰立柱行之間的立柱錯(cuò)開設(shè)置。由于本發(fā)明的組合式架式風(fēng)力發(fā) 電系統(tǒng)振動(dòng)小，因此可以固定在加固樓的樓頂或山頂，特別是可以在組合式固定支架周圍設(shè) 置有引風(fēng)區(qū)，見圖6，引風(fēng)區(qū)2為從外圍較遠(yuǎn)處到組合式固定支架周圍逐漸收縮的喇叭形通 風(fēng)區(qū)。在所述固定支架上能被太陽(yáng)照射的部位設(shè)置太陽(yáng)能光伏電池，則本發(fā)明構(gòu)成組合風(fēng)力 光伏發(fā)電系統(tǒng)，在白天風(fēng)小時(shí)以太陽(yáng)能發(fā)電為主，夜晚風(fēng)大則以風(fēng)力發(fā)電為主要供電方式。 組成組合風(fēng)力光伏發(fā)電系統(tǒng)的中、小單機(jī)發(fā)電機(jī)由于采用了全永磁全懸浮軸承，因此微風(fēng)就 能啟動(dòng)發(fā)電，眾多的發(fā)電機(jī)通過(guò)匯合形成大的動(dòng)力，能滿足一般高樓供電的需要。
權(quán)利要求
1、斥推磁體組件，設(shè)置于豎直的主軸上，其特征在于包括與主軸同軸心，上、下間隔一定距離設(shè)置的斥推上體和斥推下體，所述斥推上體和斥推下體均為同極性的環(huán)形永磁體，所述斥推上體由一中空環(huán)形永磁體構(gòu)成，所述斥推下體由一內(nèi)環(huán)形永磁體或內(nèi)圓柱永磁體與間隔一定徑向距離設(shè)置的一外環(huán)形永磁體構(gòu)成；所述斥推上體的中空環(huán)形永磁體位于構(gòu)成斥推下體的兩個(gè)永磁體的磁力有效作用范圍內(nèi)，且與所述斥推下體的兩個(gè)永磁體分別形成具有相反徑向分量的斥推力。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的斥推磁體組件，其特征在于所述斥推上體的中空環(huán)形永磁體 的內(nèi)徑小于斥推下體的內(nèi)環(huán)形永磁體或內(nèi)圓柱永磁體的外徑，當(dāng)斥推下體的內(nèi)環(huán)形永磁體 時(shí)大于其內(nèi)徑，所述斥推上體的中空環(huán)形永磁體的外徑大于所述斥推下體的外環(huán)形永磁體 的內(nèi)徑但小于其外徑。
3、 采用權(quán)利要求1或2斥推磁體組件的全永磁全懸浮軸承，其特征在于包括立軸式風(fēng) 力機(jī)的旋轉(zhuǎn)體上端設(shè)置的拉推磁體組件和所述旋轉(zhuǎn)體下端設(shè)置的斥推磁體組件，所述旋轉(zhuǎn) 體包括主軸和/或葉輪，所述拉推磁體組件由與立軸式風(fēng)力機(jī)主軸同軸心、具有軸向間距的 拉推上體和拉推下體組成，所述拉推上體和拉推下體分別由兩個(gè)或兩個(gè)以上在徑向相鄰設(shè) 置且磁極沿徑向交替分布的環(huán)形永磁體構(gòu)成，且相同徑向位置的上、下環(huán)形永磁體的大小 相同、極性相反，并在兩永磁體磁力的有效作用范圍內(nèi)，所述拉推下體直接或通過(guò)導(dǎo)磁體 與所述旋轉(zhuǎn)體上端固定連接，所述拉推上體直接或通過(guò)導(dǎo)磁體與上固定件固定連接；所述 斥推磁體組件以主軸為軸心設(shè)置，其斥推上體直接或通過(guò)導(dǎo)磁體與所述旋轉(zhuǎn)體的下端固定 連接，斥推下體直接或通過(guò)導(dǎo)磁體與一下固定件固定連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的全永磁全懸浮軸承，其特征在于所述上固定件和下固定件和 /或?qū)Т朋w上設(shè)置有限位結(jié)構(gòu)。
5、 采用權(quán)利要求3或4的全永磁全懸浮軸承的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括風(fēng)力機(jī)、由上固定件、 下固定件及其支撐柱構(gòu)成的固定支架、發(fā)電機(jī)或與傳能裝置相連的發(fā)電機(jī)，所述風(fēng)力機(jī)包 括旋轉(zhuǎn)體，其特征在于還包括與風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)體和固定支架相連的所述全永磁全懸浮軸承。
6、 采用權(quán)利要求5所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組合式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)在軸向串 聯(lián)和/或橫向并聯(lián)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)在軸向串 聯(lián)和橫向并聯(lián)時(shí)所述支撐柱為立柱，所述立柱為三或三個(gè)以上，且設(shè)置成一排或一列，構(gòu) 成立柱行，所述兩個(gè)立柱間設(shè)置有兩個(gè)或兩個(gè)以上的用作上、下固定件的橫梁，兩兩橫梁 之間設(shè)置有所述全永磁全懸浮風(fēng)機(jī)軸承及其支撐的主軸及立軸式葉輪，每一主軸的一端與傳能裝置的輸入端相連，所述傳能裝置為柔動(dòng)泵，所述各柔動(dòng)泵的輸出端與一儲(chǔ)能裝置的 輸入端相連，所述儲(chǔ)能裝置的輸出與液壓發(fā)電機(jī)相連；或者所述主軸的一端穿過(guò)所述斥推 磁體組件及其導(dǎo)磁體及作為下固定件的橫梁，與發(fā)電機(jī)輸入端轉(zhuǎn)軸相連，所述軸向串聯(lián)的 風(fēng)力發(fā)電機(jī)可共用一個(gè)發(fā)電機(jī)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的組合式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述立柱行為兩行或兩行 以上，構(gòu)成組合式固定支架，并組成組合式架式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，兩行相鄰立柱行之間的立 柱錯(cuò)開設(shè)置。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的組合式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述組合式固定支架周圍 設(shè)置有引風(fēng)區(qū)，所述引風(fēng)區(qū)為從外圍較遠(yuǎn)處到組合式固定支架周圍逐漸收縮的喇叭形通風(fēng) 區(qū)。
10、 采用權(quán)利要求6-9之一組合式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的組合風(fēng)力光伏發(fā)電系統(tǒng)，在所述固定 支架上能被太陽(yáng)照射的部位設(shè)置有太陽(yáng)能光伏電池。
全文摘要
本發(fā)明“斥推磁體組件、全永磁全懸浮軸承及組合風(fēng)力光伏發(fā)電系統(tǒng)”涉及磁軸承及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其中斥推磁體組件，設(shè)置于豎直的主軸上，其特征在于包括同極性的環(huán)形永磁體構(gòu)成的斥推上體和斥推下體，所述斥推上體由一中空環(huán)形永磁體構(gòu)成，所述斥推下體由一內(nèi)環(huán)形永磁體與間隔一定徑向距離設(shè)置的一外環(huán)形永磁體構(gòu)成；所述斥推上體的中空環(huán)形永磁體位于構(gòu)成斥推下體的兩個(gè)永磁體的磁力有效作用范圍內(nèi)。采用該斥推磁體組件的全永磁全懸浮軸承，在立軸式風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)體的上端設(shè)置拉推磁體組件和在該旋轉(zhuǎn)體的下端設(shè)置上述斥推磁體組件，能使主軸和/或立軸式葉輪實(shí)現(xiàn)全永磁全懸浮支撐，因而消除了風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)體部分全部摩擦。
文檔編號(hào)H02K7/18GK101303046SQ20071009900
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2007年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月8日
發(fā)明者李國(guó)坤, 聞淑英 申請(qǐng)人:李國(guó)坤;聞淑英