專利名稱：磁浮發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電機(jī)，特別涉及一種磁浮發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
我國能源消耗目前已達(dá)26億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，能源結(jié)構(gòu)以煤為主，燃煤占67%約17 億噸。我國2007年發(fā)電總量達(dá)7.13億千瓦，其中火電站裝機(jī)容量占77.7%。 一般 燃煤電站以直接燃燒為主，熱效率僅為48%。世界大量使用燃煤，嚴(yán)重污染空氣， 影響人體健康，燃煤產(chǎn)生的二氧化碳大量排放到空氣中，促使地球變暖，影響生態(tài) 平衡。
發(fā)展清潔能源是當(dāng)今世界的趨勢。然而至今還沒有一種清潔能源能滿足人類 的需求，如目前使用的太陽能，地?zé)崮軆H能滿足人類一部份能源需求。生物能在人 類尚未溫飽情況下發(fā)展有限，是否屬清潔能源觀點(diǎn)尚不一致。我國水力發(fā)電所占比 例較高，但仍受資源影響也不利生態(tài)平衡。核能是一種很有前景的能源，但其發(fā)電 成本太高，仍有環(huán)境問題。風(fēng)能有其獨(dú)特的優(yōu)勢，我國風(fēng)力發(fā)電經(jīng)20多年的發(fā)展， 已安裝20多萬臺，技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備已十分成熟，但裝機(jī)容量偏小，僅占全國裝機(jī) 容量的0.11%。開發(fā)清潔能源仍然是我們面臨的艱巨任務(wù)。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的，就是為了提供一種發(fā)電效率高、裝機(jī)容量大、發(fā)電成本 低、使用范圍廣的磁浮發(fā)電機(jī)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是 一種磁浮發(fā)電機(jī)，包括
基體，為封閉式結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)前端板和一個(gè)后端板，內(nèi)有一個(gè)圓柱體形 內(nèi)腔；
定子組件，包括至少一個(gè)圓筒形定子，其同軸設(shè)置在基體的圓柱體形內(nèi)腔 中并固定在一塊定子連接板上；
轉(zhuǎn)子組件，懸浮在內(nèi)腔中，包括至少一個(gè)圓筒形轉(zhuǎn)子，多個(gè)圓筒形轉(zhuǎn)子同 軸設(shè)置在基體的圓柱體形內(nèi)腔中并固定在一塊轉(zhuǎn)子連接板上，各圓筒形轉(zhuǎn)子與 各圓筒形定子同軸間隔相鄰；
一組轉(zhuǎn)子磁浮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該轉(zhuǎn)子磁浮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)子磁 嚙輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)子軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)子徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)；轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)設(shè)置在基體前端板的外側(cè)；轉(zhuǎn)子磁嚙輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)配套設(shè)置在 基體的圓柱體形內(nèi)腔的前端并通過傳動(dòng)軸與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)相連；轉(zhuǎn)子軸向磁浮 定位機(jī)構(gòu)設(shè)置在轉(zhuǎn)子的后端或/和前端對轉(zhuǎn)子進(jìn)行軸向定位；轉(zhuǎn)子徑向磁浮定位 機(jī)構(gòu)設(shè)置在轉(zhuǎn)子的側(cè)面或/和端部對轉(zhuǎn)子進(jìn)行徑向定位。
還包括一組定子磁浮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該定子磁浮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括定子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、 定子磁嚙輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、定子軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)和定子徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)；定子 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在基體后端板的外側(cè)；定子磁嚙輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與定子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)配套 設(shè)置在基體的圓柱體形內(nèi)腔的后端并通過傳動(dòng)軸與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)相連；定子軸 向磁浮定位機(jī)構(gòu)設(shè)置在定子的后端或/和定子連接板的后端對定子進(jìn)行軸向定 位；定子徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)設(shè)置在定子的側(cè)面或/和端部對定子進(jìn)行徑向定位。
所述的轉(zhuǎn)子磁嚙輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和定子磁嚙輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，各包括兩個(gè) 成對對應(yīng)設(shè)置的磁嚙輪，其中一個(gè)磁嚙輪安裝在轉(zhuǎn)子組件或定子組件上，另一 個(gè)磁嚙輪安裝在傳動(dòng)軸上，兩個(gè)成對對應(yīng)設(shè)置的磁嚙輪不接觸傳動(dòng)相連。
所述的轉(zhuǎn)子軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)和定子軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，各包括 兩組成對對應(yīng)設(shè)置的磁浮組件，其中一組磁浮組件軸向排列安裝在需軸向定位 的轉(zhuǎn)子的端部或定子的端部或定子連接板上或轉(zhuǎn)子連接板上，兩組成對對應(yīng)設(shè) 置的磁浮組件不接觸相互插入并按磁平衡原則排列以防止轉(zhuǎn)子或定子的軸向 移位。
所述的轉(zhuǎn)子徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)和定子徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，各包括 兩組成對對應(yīng)設(shè)置的磁浮組件，其中一組磁浮組件徑向排列安裝在需徑向定位 的轉(zhuǎn)子或定子的側(cè)面或端部，兩組成對對應(yīng)設(shè)置的磁浮組件不接觸相互插入并 按磁平衡原則排列以防止轉(zhuǎn)子或定子的徑向移位。
所述的基體還包括一個(gè)中心軸，該中心軸設(shè)置在基體的內(nèi)腔并與前后端板 固定相連。
所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為電力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、水力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、風(fēng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、蒸汽驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)、燃油驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或燃?xì)怛?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
所述的磁嚙輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的磁嚙輪包括至少一個(gè)嚙輪盤，在嚙輪盤上設(shè)有 以同心環(huán)形式非接觸排列的磁體陣列，同一環(huán)中的相鄰磁體磁軸方向相反，相 鄰環(huán)上的相鄰磁體磁軸方向相反；組成同一磁嚙輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)磁嚙輪的嚙 輪盤具有完全相同的磁體陣列，包含多個(gè)嚙輪盤的兩個(gè)磁嚙輪不接觸相互插入 并且磁體陣列對齊。
所述的轉(zhuǎn)子軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)和定子軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)中的兩組成對對 應(yīng)設(shè)置的磁浮組件結(jié)構(gòu)基本相同，各包括至少一個(gè)磁浮筒體，每個(gè)磁浮筒體各 包含多個(gè)等徑磁環(huán)，各磁環(huán)之間用隔離環(huán)隔離，每個(gè)磁環(huán)由多個(gè)弧形磁體銜接 而成，同一磁環(huán)中的各磁體按磁軸同向排列，相鄰磁環(huán)的磁軸方向相反；多個(gè) 磁浮筒體直徑不同，按大小順序同軸間隔排列，各磁浮筒體位于同一平面的磁 環(huán)的磁軸方向相同；相互插入的兩組磁浮組件中，每同一平面的磁環(huán)的磁軸方 向相同，每相鄰磁環(huán)的磁軸方向相反。
所述的轉(zhuǎn)子徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)和定子徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)中的兩組成對對 應(yīng)設(shè)置的磁浮組件結(jié)構(gòu)基本相同，各包括至少一個(gè)磁圈，每個(gè)磁圈包含多個(gè)同 心磁環(huán)，每個(gè)磁環(huán)由多個(gè)弧形磁體銜接而成，同一磁環(huán)中的各磁體按磁軸同向 排列，相鄰磁環(huán)的磁軸方向相反；多個(gè)磁圈直徑相同并間隔排列，各磁圈位于 同一平面的磁環(huán)的磁軸方向相同；相互插入的兩組磁浮組件中，每同一平面的 磁環(huán)的磁軸方向相同，每相鄰磁環(huán)的磁軸方向相反。
還包括真空泵，該真空泵與基體的內(nèi)腔抽真空相連；所述的基體為密封式 結(jié)構(gòu)。
所述的轉(zhuǎn)子軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)子徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)、定子軸向磁浮定 位機(jī)構(gòu)和定子徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)中的磁體為永磁體、超導(dǎo)體、電磁體中的一種 或兩種的組合。
本實(shí)用新型的磁浮發(fā)電機(jī)由于將轉(zhuǎn)子或/和定子設(shè)計(jì)成懸浮狀態(tài)，并置于真 空環(huán)境中，所以其轉(zhuǎn)動(dòng)阻力小，能量消耗小，發(fā)電效率高，尤其是可以采用由 多個(gè)圓筒形轉(zhuǎn)子組成的轉(zhuǎn)子組件和由多個(gè)圓筒形定子組成的定子組件相互穿 插組成集成式發(fā)電機(jī)，大大提高了發(fā)電能力和發(fā)電效率。


圖1為本實(shí)用新型磁浮發(fā)電機(jī)的第一實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型磁浮發(fā)電機(jī)的第二實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實(shí)用新型磁浮發(fā)電機(jī)的第三實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本實(shí)用新型中的嚙輪盤的結(jié)構(gòu)原理示意圖5為一種軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)中的基體磁浮組件的結(jié)構(gòu)原理示意圖; 圖6為一種軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)子磁浮組件的結(jié)構(gòu)原理示意圖; 圖7為軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)的磁平衡原理示意圖8為本實(shí)用新型磁浮發(fā)電機(jī)的第四實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。 參見圖1、圖2、圖3、圖8，本實(shí)用新型的磁浮發(fā)電機(jī)，包括基體l、定 子組件2、轉(zhuǎn)子組件3、 一組轉(zhuǎn)子磁浮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4，或還包括一組定子磁浮旋轉(zhuǎn) 機(jī)構(gòu)5，或還包括真空泵6。本實(shí)用新型的磁浮發(fā)電機(jī)可以采用立式結(jié)構(gòu)，也 可以采用臥式結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型磁浮發(fā)電機(jī)的其它輸配電機(jī)構(gòu)與常規(guī)發(fā)電機(jī)相 同，均省略未予提及，附圖亦未標(biāo)記。
基體1為封閉式結(jié)構(gòu)或密封式結(jié)構(gòu)，包括前端板12、后端板13，內(nèi)有一 個(gè)圓柱體形內(nèi)腔，內(nèi)腔中可設(shè)有一個(gè)中心軸11，該中心軸11與前端板12、后 端板13固定相連。
定子組件2包括至少一個(gè)圓筒形定子，其同軸設(shè)置在基體的圓柱體形內(nèi)腔 中并固定在一個(gè)定子連接板21上，該連接板可以就是后端板13(如圖1所示)， 也可以另設(shè)(如圖2、圖3、圖8所示)，還可以是中心軸11 (如圖2所示)。 圖1的實(shí)施例包含8個(gè)同軸設(shè)置的圓筒形定子，其中最內(nèi)圈的定子包圍在中心 軸11上，最外圈的定子緊靠基體的內(nèi)壁。圖2的實(shí)施例有兩個(gè)圓筒形定子， 其內(nèi)圈定子包圍在中心軸11上。圖3的實(shí)施例只有一個(gè)圓筒形定子。圖8的 實(shí)施例有5個(gè)圓筒形定子。每個(gè)圓筒形定子的基本結(jié)構(gòu)與常規(guī)發(fā)電機(jī)的定子相 同。
轉(zhuǎn)子組件3懸浮在內(nèi)腔中，它包括至少一個(gè)圓筒形轉(zhuǎn)子，多個(gè)圓筒形轉(zhuǎn)子 同軸設(shè)置在基體的圓柱體形內(nèi)腔中并固定在一塊轉(zhuǎn)子連接板31上，各圓筒形 轉(zhuǎn)子與各圓筒形定子同軸間隔相鄰。圖1的實(shí)施例包含7個(gè)同軸設(shè)置的圓筒形
轉(zhuǎn)子，7個(gè)圓筒形轉(zhuǎn)子通過一個(gè)設(shè)置在前端的連接板31連成整體，7個(gè)圓筒形 轉(zhuǎn)子穿插在8個(gè)圓筒形定子中，使每個(gè)轉(zhuǎn)子的內(nèi)外兩側(cè)都與定子相鄰。圖2的 實(shí)施例只有一個(gè)圓筒形轉(zhuǎn)子，其設(shè)置在兩定子之間。圖3的實(shí)施例只有一個(gè)圓 筒形轉(zhuǎn)子，其設(shè)置在定子的內(nèi)側(cè)。圖8的實(shí)施例有4個(gè)圓筒形轉(zhuǎn)子，4個(gè)圓筒 形轉(zhuǎn)子通過一個(gè)設(shè)置在前端的連接板31連成整體。各圓筒形轉(zhuǎn)子的基本結(jié)構(gòu) 與常規(guī)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子相同，不同的是，本實(shí)用新型中的轉(zhuǎn)子是懸浮在基體的內(nèi) 腔中。
一組轉(zhuǎn)子磁浮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4包括轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41、轉(zhuǎn)子磁嚙輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)42、 轉(zhuǎn)子軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)43和轉(zhuǎn)子徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)44。轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41設(shè)置 在基體前端板12的外側(cè)；轉(zhuǎn)子磁嚙輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)42與轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41配套設(shè) 置在基體的圓柱體形內(nèi)腔的前端并通過傳動(dòng)軸與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41傳動(dòng)相連；轉(zhuǎn)子 軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)43可設(shè)置在轉(zhuǎn)子的后端(如圖1、圖2、圖3所示)，也可 以設(shè)置在轉(zhuǎn)子的后端和前端(如圖8所示)對轉(zhuǎn)子進(jìn)行軸向定位；轉(zhuǎn)子徑向磁 浮定位機(jī)構(gòu)44可設(shè)置在轉(zhuǎn)子的側(cè)面(如圖1、圖2所示)，也可以設(shè)置在轉(zhuǎn)子 的兩端端部(如圖3、圖8所示)對轉(zhuǎn)子進(jìn)行徑向定位。
轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41可以采用電力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、水力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、風(fēng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、 蒸汽驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、燃油驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或燃?xì)怛?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。而且根據(jù)發(fā)電機(jī)的規(guī)模大小可 以設(shè)置一臺或多臺。圖l的實(shí)施例設(shè)置了兩臺，圖2、圖3、圖8的實(shí)施例只 設(shè)置了一臺。
磁嚙輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)42包括兩個(gè)成對對應(yīng)設(shè)置的磁嚙輪421、 422，其中一個(gè) 磁嚙輪421安裝在轉(zhuǎn)子組件上，另一個(gè)磁嚙輪422安裝在傳動(dòng)軸上，兩個(gè)成對 對應(yīng)設(shè)置的磁嚙輪不接觸傳動(dòng)相連。兩磁嚙輪421、 422各包括至少一個(gè)嚙輪 盤42A(參見圖4)，如圖1、圖2、圖8所示實(shí)施例中的磁嚙輪各只有一個(gè)嚙 輪盤，兩嚙輪盤相間對應(yīng)設(shè)置并且磁體陣列對齊。圖3所示實(shí)施例中的磁嚙輪 各包括多個(gè)嚙輪盤42A，兩者不接觸相互插入并且磁體陣列對齊。嚙輪盤42A 的結(jié)構(gòu)原理如圖4所示，在嚙輪盤上設(shè)有以同心環(huán)形式非接觸排列的磁體陣列
42C，同一環(huán)中的相鄰磁體(例如42C1、 42C2、 42C3)磁軸方向(以不同圖案 的圓表示)相反，相鄰環(huán)上的相鄰磁體(例如42C1禾C1 42C4、 42C2和42C5、 42C3和42C6)磁軸方向相反；組成傳動(dòng)軸磁嚙輪和轉(zhuǎn)子磁嚙輪的嚙輪盤具有 完全相同的磁體陣列。
轉(zhuǎn)子軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)43包括兩組成對對應(yīng)設(shè)置的磁浮組件431和432， 其中一組磁浮組件431軸向排列安裝在需軸向定位的轉(zhuǎn)子的端部(如圖l、圖 2、圖3所示)或轉(zhuǎn)子3的端部和轉(zhuǎn)子連接板31上(如圖8所示)，另一組磁 浮組件432可對應(yīng)設(shè)置在后端板13上(如圖l所示)，也可以設(shè)置在定子連 接板21上(如圖8所示)，也可以設(shè)置在一塊特設(shè)的安裝板433上(如圖2、 圖3、圖8所示)，兩組成對對應(yīng)設(shè)置的磁浮組件不接觸相互插入并按磁平衡 原則排列以防止轉(zhuǎn)子的軸向移位。磁浮組件431和432的結(jié)構(gòu)基本相同。其中 一種磁浮組件432 (如圖2中所示)的結(jié)構(gòu)原理如圖5所示，它包括至少兩個(gè) (圖示為四個(gè))磁浮筒體4321，另一種磁浮組件431 (如圖2中所示)的結(jié)構(gòu) 原理如圖6所示，它包括至少一個(gè)(圖示為三個(gè))磁浮筒體4311，每個(gè)磁浮筒 體各包含多個(gè)等徑磁環(huán)43211、 43111，各磁環(huán)之間用隔離環(huán)43212、 43112隔 離，每個(gè)磁環(huán)由多個(gè)弧形磁體銜接而成，同一磁環(huán)中的各磁體按磁軸同向排列， 相鄰磁環(huán)的磁軸方向相反。多個(gè)磁浮筒體直徑不同，按大小順序同軸間隔排列， 各磁浮筒體位于同一平面的磁環(huán)的磁軸方向相同。磁浮組件432中的各磁浮筒 體的同一端還連接有磁環(huán)墊4322，內(nèi)外兩側(cè)還設(shè)有導(dǎo)磁板4323、 4324。磁浮 組件432通過磁環(huán)墊4322與特設(shè)的安裝板433固定相連。相互插入的磁浮組 件中，每同一平面的磁環(huán)的磁軸方向相同，每相鄰磁環(huán)的磁軸方向相反。
轉(zhuǎn)子徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)44包括兩組成對對應(yīng)設(shè)置的磁浮組件441、 442， 各磁浮組件441分別徑向排列安裝在各定子的側(cè)面(如圖l所示)或端部(如 圖2、圖3中所示)，各磁浮組件442分別徑向排列安裝在各轉(zhuǎn)子側(cè)面(如圖 1、圖2所示)或端部(如圖2、圖3中所示)，成對對應(yīng)設(shè)置的磁浮組件441、 442不接觸相互插入并按磁平衡原則排列以防止轉(zhuǎn)子的徑向移位。磁浮組件 441、 442的結(jié)構(gòu)基本相同，包括至少一個(gè)磁圈，每個(gè)磁圈包含多個(gè)同心磁環(huán)， 每個(gè)磁環(huán)由多個(gè)弧形磁體銜接而成，同一磁環(huán)中的各磁體按磁軸同向排列，相 鄰磁環(huán)的磁軸方向相反；多個(gè)磁圈直徑相同并間隔排列，各磁圈位于同一平面
的磁環(huán)的磁軸方向相同；相互插入的磁浮組件中，每同一平面的磁環(huán)的磁軸方 向相同，每相鄰磁環(huán)的磁軸方向相反。
本實(shí)用新型的磁浮發(fā)電機(jī)還可設(shè)計(jì)成如圖8所示的結(jié)構(gòu)，即定子組件也通過 一組定子磁浮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5實(shí)現(xiàn)磁浮，該定子磁浮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5的組成、結(jié)構(gòu)和作
用原理與轉(zhuǎn)子磁浮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4基本相同，包括定子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)51、定子磁嚙輪傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)52、定子軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)53和定子徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)54。定子驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)51設(shè)置在基體后端板13的外側(cè)，定子磁嚙輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)52與定子驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)51配套設(shè)置在基體的圓柱體形內(nèi)腔的后端并通過傳動(dòng)軸與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)相 連，定子軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)53設(shè)置在定子的后端和定子連接板的后端對定子 進(jìn)行軸向定位，定子徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)54設(shè)置在定子的側(cè)面或/和端部對定子 進(jìn)行徑向定位。定子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)51同樣可以采用電力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、水力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、 風(fēng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、蒸汽驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、燃油驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或燃?xì)怛?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。圖8所示的實(shí) 施例采用了5個(gè)定子，5個(gè)定子同軸設(shè)置固定在一塊定子連接板21上，定子連 接板21不與基體相連，而是懸空的。各定子徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)54與各轉(zhuǎn)子徑 向磁浮定位機(jī)構(gòu)44結(jié)構(gòu)相同，并且大部共用，定子徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)只是在外 層定子與基體之間增加了一組徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)。各定子軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)53 與各轉(zhuǎn)子軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)43結(jié)構(gòu)基本相同，包括兩組成對對應(yīng)設(shè)置的磁浮組 件531和532，其中一組磁浮組件531軸向排列安裝在需軸向定位的定子連接 板21上，另一組磁浮組件532對應(yīng)設(shè)置在定位固定板533上。另外，由于定 子組件與轉(zhuǎn)子組件一樣處于浮動(dòng)狀態(tài)，設(shè)置在轉(zhuǎn)子后端的轉(zhuǎn)子軸向磁浮定位機(jī) 構(gòu)43也成了一個(gè)定子軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)，可同時(shí)對定子和轉(zhuǎn)子實(shí)施軸向定位。 本實(shí)用新型的磁浮發(fā)電機(jī)還可包括真空泵6，該真空泵6安裝在基體1的 外部并與基體的內(nèi)腔抽真空相連。如圖l所示的磁浮發(fā)電機(jī)中，基體l采用密 封結(jié)構(gòu)，在其外端面安裝有真空罩14，在傳動(dòng)軸磁嚙輪422外安裝有隔離罩 15，該隔離罩15將傳動(dòng)軸磁嚙輪422與基體內(nèi)腔密封隔離。以保證基體內(nèi)腔 的真空狀態(tài)。
本實(shí)用新型中的各磁浮定位機(jī)構(gòu)中的磁體可以為永磁體、超導(dǎo)體、電磁體 中的一種或兩種的組合。
本實(shí)用新型中的徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)的磁平衡原理與軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)的
磁平衡原理相同。下面以軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)的磁平衡原理為例結(jié)合圖7說明如
下圖7中所示，3為轉(zhuǎn)子，433為連接板。
圖7上圖是磁平衡時(shí)的狀態(tài)圖，G代表磁浮組件431中的一節(jié)磁體，它受 到對應(yīng)的磁浮組件432中的磁體a、 b的吸引力，但與磁浮組件432中的上下相 鄰磁體c、 d、 e、 f互為斥力，這樣就使G處于四周磁體相吸和相斥的磁平衡位置。
圖7的中間圖是假設(shè)轉(zhuǎn)子振動(dòng)產(chǎn)生相下位移打破磁平衡時(shí)的狀態(tài)，這時(shí)， a、 b對G產(chǎn)生的吸力使G位置向上位移，與G靠近的c、 d斥力也使G向上 位移，相吸和相斥的合力使G回復(fù)到原始磁平衡位置。
圖7的下圖是假設(shè)轉(zhuǎn)子向上位移打破磁平衡時(shí)的狀態(tài)，這時(shí)，a、 b對G 產(chǎn)生的吸力使G位置向下位移，與G靠近的e、 f的斥力也使G向下位移，相 吸和相斥的合力又使G回復(fù)到原始磁平衡位置。
由以上磁平衡原理的說明可見，本實(shí)用新型中的軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)和徑向 磁浮定位機(jī)構(gòu)可使轉(zhuǎn)子或定子始終處于磁浮狀態(tài)。當(dāng)磁浮組件的磁性增強(qiáng)時(shí)， 其磁浮能力也增加，轉(zhuǎn)子或定子的軸向振幅和徑向振幅就越小。越能穩(wěn)定地處 于磁浮狀態(tài)。
本實(shí)用新型的磁浮發(fā)電機(jī)由于所需動(dòng)力小而發(fā)電效率高，不僅適用制造小 容量發(fā)電機(jī)，移動(dòng)式發(fā)電機(jī)，更適合制造大裝機(jī)容量發(fā)電機(jī)，例如500萬kw、 1000萬kw、甚至2000萬kw的發(fā)電裝置。
本實(shí)用新型的磁浮發(fā)電機(jī)適用各種能源發(fā)電，都能提高發(fā)電效率。如采用 風(fēng)能發(fā)電，能制成50萬kw、 100萬kw的風(fēng)力磁浮發(fā)電機(jī)。
權(quán)利要求1.一種磁浮發(fā)電機(jī)，其特征在于，包括基體，為封閉式結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)前端板和一個(gè)后端板，內(nèi)有一個(gè)圓柱體形內(nèi)腔；定子組件，包括至少一個(gè)圓筒形定子，其同軸設(shè)置在基體的圓柱體形內(nèi)腔中并固定在一塊定子連接板上；轉(zhuǎn)子組件，懸浮在內(nèi)腔中，包括至少一個(gè)圓筒形轉(zhuǎn)子，多個(gè)圓筒形轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置在基體的圓柱體形內(nèi)腔中并固定在一塊轉(zhuǎn)子連接板上，各圓筒形轉(zhuǎn)子與各圓筒形定子同軸間隔相鄰；一組轉(zhuǎn)子磁浮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該轉(zhuǎn)子磁浮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)子磁嚙輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)子軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)子徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)；轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在基體前端板的外側(cè)；轉(zhuǎn)子磁嚙輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)配套設(shè)置在基體的圓柱體形內(nèi)腔的前端并通過傳動(dòng)軸與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)相連；轉(zhuǎn)子軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)設(shè)置在轉(zhuǎn)子的后端或/和前端對轉(zhuǎn)子進(jìn)行軸向定位；轉(zhuǎn)子徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)設(shè)置在轉(zhuǎn)子的側(cè)面或/和端部對轉(zhuǎn)子進(jìn)行徑向定位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁浮發(fā)電機(jī)，其特征在于還包括一組定子磁 浮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該定子磁浮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括定子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、定子磁嚙輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、 定子軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)和定子徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)；定子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在基體后 端板的外側(cè)；定子磁嚙輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與定子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)配套設(shè)置在基體的圓柱體形 內(nèi)腔的后端并通過傳動(dòng)軸與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)相連；定子軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)設(shè)置在 定子的后端或/和定子連接板的后端對定子進(jìn)行軸向定位；定子徑向磁浮定位機(jī) 構(gòu)設(shè)置在定子的側(cè)面或/和端部對定子進(jìn)行徑向定位。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁浮發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子磁 嚙輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和定子磁嚙輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，各包括兩個(gè)成對對應(yīng)設(shè)置的磁 嚙輪，其中一個(gè)磁嚙輪安裝在轉(zhuǎn)子組件或定子組件上，另一個(gè)磁嚙輪安裝在傳動(dòng)軸上，兩個(gè)成對對應(yīng)設(shè)置的磁嚙輪不接觸傳動(dòng)相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁浮發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子軸 向磁浮定位機(jī)構(gòu)和定子軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，各包括兩組成對對應(yīng)設(shè)置的磁浮組件，其中一組磁浮組件軸向排列安裝在需軸向定位的轉(zhuǎn)子的端部或定 子的端部或定子連接板上或轉(zhuǎn)子連接板上，兩組成對對應(yīng)設(shè)置的磁浮組件不接 觸相互插入并按磁平衡原則排列以防止轉(zhuǎn)子或定子的軸向移位。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁浮發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子徑 向磁浮定位機(jī)構(gòu)和定子徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，各包括兩組成對對應(yīng)設(shè)置 的磁浮組件，其中一組磁浮組件徑向排列安裝在需徑向定位的轉(zhuǎn)子或定子的側(cè) 面或端部，兩組成對對應(yīng)設(shè)置的磁浮組件不接觸相互插入并按磁平衡原則排列 以防止轉(zhuǎn)子或定子的徑向移位。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁浮發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的基體還 包括一個(gè)中心軸，該中心軸設(shè)置在基體的內(nèi)腔并與前后端板固定相連。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁浮發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)為電力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、水力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、風(fēng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、蒸汽驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、燃油驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)或燃?xì)怛?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁浮發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的磁嚙輪傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)中的磁嚙輪包括至少一個(gè)嚙輪盤，在嚙輪盤上設(shè)有以同心環(huán)形式非接觸排 列的磁體陣列，同一環(huán)中的相鄰磁體磁軸方向相反，相鄰環(huán)上的相鄰磁體磁軸 方向相反；組成同一磁嚙輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)磁嚙輪的嚙輪盤具有完全相同的磁 體陣列，包含多個(gè)嚙輪盤的兩個(gè)磁嚙輪不接觸相互插入并且磁體陣列對齊。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁浮發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子軸 向磁浮定位機(jī)構(gòu)和定子軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)中的兩組成對對應(yīng)設(shè)置的磁浮組件 結(jié)構(gòu)基本相同，各包括至少一個(gè)磁浮筒體，每個(gè)磁浮筒體各包含多個(gè)等徑磁環(huán)， 各磁環(huán)之間用隔離環(huán)隔離，每個(gè)磁環(huán)由多個(gè)弧形磁體銜接而成，同一磁環(huán)中的 各磁體按磁軸同向排列，相鄰磁環(huán)的磁軸方向相反；多個(gè)磁浮筒體直徑不同， 按大小順序同軸間隔排列，各磁浮筒體位于同一平面的磁環(huán)的磁軸方向相同； 相互插入的兩組磁浮組件中，每同一平面的磁環(huán)的磁軸方向相同，每相鄰磁環(huán) 的磁軸方向相反。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁浮發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子徑 向磁浮定位機(jī)構(gòu)和定子徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)中的兩組成對對應(yīng)設(shè)置的磁浮組件 結(jié)構(gòu)基本相同，各包括至少一個(gè)磁圈，每個(gè)磁圈包含多個(gè)同心磁環(huán)，每個(gè)磁環(huán) 由多個(gè)弧形磁體銜接而成，同一磁環(huán)中的各磁體按磁軸同向排列，相鄰磁環(huán)的 磁軸方向相反；多個(gè)磁圈直徑相同并間隔排列，各磁圈位于同一平面的磁環(huán)的 磁軸方向相同；相互插入的兩組磁浮組件中，每同一平面的磁環(huán)的磁軸方向相 同，每相鄰磁環(huán)的磁軸方向相反。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的磁浮發(fā)電機(jī)，其特征在于還包括真空泵， 該真空泵與基體的內(nèi)腔抽真空相連；所述的基體為密封式結(jié)構(gòu)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁浮發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子軸 向磁浮定位機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)子徑向磁浮定位機(jī)構(gòu)、定子軸向磁浮定位機(jī)構(gòu)和定子徑向 磁浮定位機(jī)構(gòu)中的磁體為永磁體、超導(dǎo)體、電磁體中的一種或兩種的組合。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種磁浮發(fā)電機(jī)，它包括基體、定子組件、轉(zhuǎn)子組件、一組轉(zhuǎn)子磁浮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，或還包括一組定子磁浮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和真空泵。轉(zhuǎn)子組件可由多個(gè)圓筒形轉(zhuǎn)子集成并由一組轉(zhuǎn)子磁浮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制其處于磁浮旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。定子組件可由多個(gè)圓筒形定子集成并可由一組定子磁浮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制其處于磁浮旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。本實(shí)用新型的磁浮發(fā)電機(jī)由于將轉(zhuǎn)子或/和定子設(shè)計(jì)成懸浮狀態(tài)，并置于真空環(huán)境中，所以其轉(zhuǎn)動(dòng)阻力小，能量消耗小，發(fā)電效率高，尤其是可以采用由多個(gè)圓筒形轉(zhuǎn)子組成的轉(zhuǎn)子組件和由多個(gè)圓筒形定子組成的定子組件相互穿插組成集成式發(fā)電機(jī)，大大提高了發(fā)電能力和發(fā)電效率。
文檔編號H02K7/09GK201185380SQ20082005585
公開日2009年1月21日 申請日期2008年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者昀 孫, 孫立蓉, 馬中尉 申請人:孫立蓉