本發(fā)明屬于發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種豎軸式低轉(zhuǎn)速磁懸浮多級(jí)發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù):
常規(guī)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)主要包括轉(zhuǎn)子和定子,在定子上布置有繞組,在轉(zhuǎn)子上裝有磁體,然后借助一外力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),使發(fā)電機(jī)的繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),從而輸出電力,在磁體和繞組之間會(huì)產(chǎn)生一定的磁力,因此需要給轉(zhuǎn)子一定的速度,轉(zhuǎn)子才能啟動(dòng),目前大多數(shù)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速都在500轉(zhuǎn)以上,甚至更高如1500-2800轉(zhuǎn)/分鐘,在轉(zhuǎn)速較低時(shí)是無(wú)法啟動(dòng)進(jìn)行發(fā)電的?,F(xiàn)有電機(jī)的軸承按其功能分為推力軸承和徑向軸承,按其內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承。在各類軸承中,存在以下問(wèn)題,首先,由于機(jī)械摩擦造成能量損耗;其次是溫度升高造成軸承損壞;第三是因摩擦磨損使得檢修、更換頻繁,在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量,造成轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的磨損甚至發(fā)生形變,嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)的使用壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明目的在于提供一種豎軸式低轉(zhuǎn)速磁懸浮多級(jí)發(fā)電機(jī),具有低轉(zhuǎn)速發(fā)電功能的同時(shí)還能夠根據(jù)實(shí)際需要輸出不同規(guī)格的電壓值,為達(dá)到上述目的所采取的技術(shù)方案是:
一種豎軸式低轉(zhuǎn)速磁懸浮多級(jí)發(fā)電機(jī),包括發(fā)電機(jī)構(gòu)、豎直設(shè)置的轉(zhuǎn)軸,所述發(fā)電機(jī)構(gòu)由下而上依次包括同軸設(shè)置的底固定盤(pán)、轉(zhuǎn)盤(pán)和頂固定盤(pán),所述轉(zhuǎn)軸依次穿過(guò)頂固定盤(pán)、轉(zhuǎn)盤(pán)和底固定盤(pán),轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)盤(pán)固定連接,轉(zhuǎn)軸與頂固定盤(pán)、底固定盤(pán)均轉(zhuǎn)動(dòng)連接;
在底固定盤(pán)頂面上饒轉(zhuǎn)軸圓周方向嵌裝有多個(gè)第一內(nèi)磁體、多個(gè)第一外磁體、第一環(huán)形槽,所述第一內(nèi)磁體緊靠轉(zhuǎn)軸設(shè)置,第一外磁體位于第一內(nèi)磁體的外圈,第一環(huán)形槽位于第一外磁體的外圈,在第一環(huán)形槽內(nèi)固定有多個(gè)緊挨設(shè)置的第一線圈繞組,所述第一內(nèi)磁體和第一外磁體的磁極均同向且沿豎直方向設(shè)置;
在轉(zhuǎn)盤(pán)上饒轉(zhuǎn)軸圓周方向嵌裝有多個(gè)第二內(nèi)磁體、多個(gè)第二外磁體、多個(gè)激勵(lì)磁體,所述第二內(nèi)磁體的位置與第一內(nèi)磁體的位置相對(duì)應(yīng),第二外磁體的位置與第一外磁體的位置相對(duì)應(yīng),激勵(lì)磁體的位置與第一線圈繞組的位置相對(duì)應(yīng),所述第二內(nèi)磁體和第二外磁體的磁極均同向且與第一內(nèi)磁體或第一外磁體的磁極方向相反;
在頂固定盤(pán)底面上饒轉(zhuǎn)軸圓周方向設(shè)有多個(gè)第三內(nèi)磁體、第二環(huán)形槽,所述第三內(nèi)磁體與第二內(nèi)磁體的位置相對(duì)應(yīng),第二環(huán)形槽的位置與激勵(lì)磁體的位置相對(duì)應(yīng),在第二環(huán)形槽內(nèi)固定有多個(gè)緊挨設(shè)置的第二線圈繞組,所述第三內(nèi)磁體的磁極方向與第二內(nèi)磁體的磁極方向相反;
在轉(zhuǎn)軸內(nèi)與第一內(nèi)磁體的位置、第三內(nèi)磁體位置相對(duì)應(yīng)處均設(shè)有磁體段,所述磁體段與第一內(nèi)磁、第三內(nèi)磁體在垂直轉(zhuǎn)軸中心線方向上均為斥力作用。
優(yōu)選的,所述底固定盤(pán)和頂固定盤(pán)的直徑相等且均大于轉(zhuǎn)盤(pán)的直徑,在底盤(pán)上繞圓周方向均勻固定有多個(gè)第三線圈繞組,所述第三線圈繞組位于轉(zhuǎn)盤(pán)的外圈且緊挨轉(zhuǎn)盤(pán),第三線圈繞組的中心軸線沿著轉(zhuǎn)盤(pán)徑向布置;底固定盤(pán)和頂固定盤(pán)通過(guò)設(shè)置在圓周向邊緣處的多個(gè)螺桿固定連接。
優(yōu)選的,在第一環(huán)形槽和第二環(huán)形槽的槽底部均鋪設(shè)有環(huán)形墊片,所述環(huán)形墊片采用磁場(chǎng)屏蔽材料制作或磁場(chǎng)反射材料制作。
優(yōu)選的,在第一環(huán)形槽和第二環(huán)形槽上均設(shè)有環(huán)形蓋板,在環(huán)形蓋板上設(shè)有用于露出第一線圈繞組或第二線圈繞組的鏤空。
優(yōu)選的,在底固定盤(pán)、轉(zhuǎn)盤(pán)和頂固定盤(pán)上均設(shè)有鏤空。
一種豎軸式低轉(zhuǎn)速磁懸浮多級(jí)發(fā)電機(jī),包括多個(gè)發(fā)電機(jī)構(gòu)、豎直設(shè)置的轉(zhuǎn)軸,所述多個(gè)發(fā)電機(jī)構(gòu)由下而上依次同軸疊放連接,所述轉(zhuǎn)軸從上而下依次穿過(guò)多個(gè)發(fā)電機(jī)構(gòu),所述發(fā)電機(jī)構(gòu)由下而上依次包括同軸設(shè)置的底固定盤(pán)、轉(zhuǎn)盤(pán)和頂固定盤(pán),所述轉(zhuǎn)軸依次穿過(guò)頂固定盤(pán)、轉(zhuǎn)盤(pán)和底固定盤(pán),轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)盤(pán)固定連接,轉(zhuǎn)軸與頂固定盤(pán)、底固定盤(pán)均轉(zhuǎn)動(dòng)連接;
在底固定盤(pán)頂面上饒轉(zhuǎn)軸圓周方向嵌裝有多個(gè)第一內(nèi)磁體、多個(gè)第一外磁體、第一環(huán)形槽,所述第一內(nèi)磁體緊靠轉(zhuǎn)軸設(shè)置,第一外磁體位于第一內(nèi)磁體的外圈,第一環(huán)形槽位于第一外磁體的外圈,在第一環(huán)形槽內(nèi)固定有多個(gè)緊挨設(shè)置的第一線圈繞組,所述第一內(nèi)磁體和第一外磁體的磁極均同向且沿豎直方向設(shè)置;
在轉(zhuǎn)盤(pán)上饒轉(zhuǎn)軸圓周方向嵌裝有多個(gè)第二內(nèi)磁體、多個(gè)第二外磁體、多個(gè)激勵(lì)磁體,所述第二內(nèi)磁體的位置與第一內(nèi)磁體的位置相對(duì)應(yīng),第二外磁體的位置與第一外磁體的位置相對(duì)應(yīng),激勵(lì)磁體的位置與第一線圈繞組的位置相對(duì)應(yīng),所述第二內(nèi)磁體和第二外磁體的磁極均同向且與第一內(nèi)磁體或第一外磁體的磁極方向相反;
在頂固定盤(pán)底面上饒轉(zhuǎn)軸圓周方向設(shè)有多個(gè)第三內(nèi)磁體、第二環(huán)形槽,所述第三內(nèi)磁體與第二內(nèi)磁體的位置相對(duì)應(yīng),第二環(huán)形槽的位置與激勵(lì)磁體的位置相對(duì)應(yīng),在第二環(huán)形槽內(nèi)固定有多個(gè)緊挨設(shè)置的第二線圈繞組,所述第三內(nèi)磁體的磁極方向與第二內(nèi)磁體的磁極方向相反;
在轉(zhuǎn)軸內(nèi)與第一內(nèi)磁體的位置、第三內(nèi)磁體位置相對(duì)應(yīng)處均設(shè)有磁體段,所述磁體段與第一內(nèi)磁、第三內(nèi)磁體在垂直轉(zhuǎn)軸中心線方向上均為斥力作用。
優(yōu)選的,所述底固定盤(pán)和頂固定盤(pán)的直徑相等且均大于轉(zhuǎn)盤(pán)的直徑,在底盤(pán)上繞圓周方向均勻固定有多個(gè)第三線圈繞組,所述第三線圈繞組位于轉(zhuǎn)盤(pán)的外圈且緊挨轉(zhuǎn)盤(pán),第三線圈繞組的中心軸線沿著轉(zhuǎn)盤(pán)徑向布置;底固定盤(pán)和頂固定盤(pán)通過(guò)設(shè)置在圓周向邊緣處的多個(gè)螺桿固定連接。
優(yōu)選的,在第一環(huán)形槽和第二環(huán)形槽的槽底部均鋪設(shè)有環(huán)形墊片,所述環(huán)形墊片采用磁場(chǎng)屏蔽材料制作或磁場(chǎng)反射材料制作。
優(yōu)選的,在第一環(huán)形槽和第二環(huán)形槽上均設(shè)有環(huán)形蓋板,在環(huán)形蓋板上設(shè)有用于露出第一線圈繞組或第二線圈繞組的鏤空。
優(yōu)選的,在底固定盤(pán)、轉(zhuǎn)盤(pán)和頂固定盤(pán)上均設(shè)有鏤空。
本發(fā)明所具有的有益效果為:(1)通過(guò)磁懸浮軸承式的轉(zhuǎn)軸發(fā)電避免了機(jī)械摩擦而產(chǎn)生的阻力,具有小動(dòng)力發(fā)電的功能;(2)還可以通過(guò)改變發(fā)電機(jī)構(gòu)的個(gè)數(shù)來(lái)獲得不同規(guī)格的電壓值輸出值;(3)由于本發(fā)電機(jī)為敞開(kāi)式結(jié)構(gòu),本身發(fā)生少,又容易散熱,所以不易出現(xiàn)燒壞的問(wèn)題;(4)通過(guò)在激勵(lì)磁體上下分別設(shè)置第一線圈繞組和第二線圈繞組、在轉(zhuǎn)盤(pán)圓周設(shè)置第三線圈繞組一托三的結(jié)構(gòu)形式達(dá)到了在轉(zhuǎn)速較低的情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電的目的;(5)另一方面,轉(zhuǎn)軸同時(shí)帶動(dòng)多個(gè)發(fā)電機(jī)構(gòu)發(fā)電兩方面的改進(jìn),從而在轉(zhuǎn)速較更低的情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電的目的。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為底固定盤(pán)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3為轉(zhuǎn)盤(pán)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4為頂固定盤(pán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述。
如圖1所示,一種豎軸式低轉(zhuǎn)速磁懸浮多級(jí)發(fā)電機(jī),包括多個(gè)發(fā)電機(jī)構(gòu)5、豎直設(shè)置的轉(zhuǎn)軸1,所述多個(gè)發(fā)電機(jī)構(gòu)5由下而上依次同軸疊放連接,所述轉(zhuǎn)軸1從上而下依次穿過(guò)多個(gè)發(fā)電機(jī)構(gòu)5,所述發(fā)電機(jī)構(gòu)5由下而上依次包括同軸設(shè)置的底固定盤(pán)6、轉(zhuǎn)盤(pán)3和頂固定盤(pán)2,所述轉(zhuǎn)軸1依次穿過(guò)頂固定盤(pán)2、轉(zhuǎn)盤(pán)3和底固定盤(pán)6,轉(zhuǎn)軸1與轉(zhuǎn)盤(pán)3固定連接,轉(zhuǎn)軸1與頂固定盤(pán)2、底固定盤(pán)6均轉(zhuǎn)動(dòng)連接,轉(zhuǎn)盤(pán)3與頂固定盤(pán)2、底固定盤(pán)6之間均設(shè)有間隙;當(dāng)發(fā)電機(jī)構(gòu)5為一個(gè)時(shí)稱為一級(jí)發(fā)電機(jī)。
如圖2所示,在底固定盤(pán)6頂面上饒轉(zhuǎn)軸1圓周方向嵌裝有多個(gè)第一內(nèi)磁體8、多個(gè)第一外磁體9、第一環(huán)形槽,所述第一內(nèi)磁體8緊靠轉(zhuǎn)軸1設(shè)置,第一外磁體9位于第一內(nèi)磁體8的外圈,第一環(huán)形槽位于第一外磁體9的外圈,在第一環(huán)形槽內(nèi)固定有多個(gè)緊挨設(shè)置的第一線圈繞組10,所述第一內(nèi)磁體8和第一外磁體9的磁極均同向且沿豎直方向設(shè)置。
如圖3所示,在轉(zhuǎn)盤(pán)3上饒轉(zhuǎn)軸1圓周方向嵌裝有多個(gè)第二內(nèi)磁體11、多個(gè)第二外磁體12、多個(gè)激勵(lì)磁體13,所述第二內(nèi)磁體11的位置與第一內(nèi)磁體8的位置相對(duì)應(yīng),第二外磁體12的位置與第一外磁體9的位置相對(duì)應(yīng),激勵(lì)磁體13的位置與第一線圈繞組10的位置相對(duì)應(yīng),所述第二內(nèi)磁體11和第二外磁體12的磁極均同向且與第一內(nèi)磁體8或第一外磁體9的磁極方向相反。
如圖4所示,在頂固定盤(pán)2底面上饒轉(zhuǎn)軸1圓周方向設(shè)有多個(gè)第三內(nèi)磁體15、第二環(huán)形槽,所述第三內(nèi)磁體15與第二內(nèi)磁體12的位置相對(duì)應(yīng),第二環(huán)形槽的位置與激勵(lì)磁體13的位置相對(duì)應(yīng),在第二環(huán)形槽內(nèi)固定有多個(gè)緊挨設(shè)置的第二線圈繞組2,所述第三內(nèi)磁體15的磁極方向與第二內(nèi)磁體11的磁極方向相反;
在轉(zhuǎn)軸1內(nèi)與第一內(nèi)磁體8的位置、第三內(nèi)磁體15位置相對(duì)應(yīng)處均設(shè)有磁體段(圖中未示出),所述磁體段與第一內(nèi)磁體8、第三內(nèi)磁體15在垂直轉(zhuǎn)軸1中心線方向上均為斥力作用,保證了轉(zhuǎn)軸1在頂固定盤(pán)2、底固定盤(pán)6內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)在水平方向上受力均勻而不出現(xiàn)擺動(dòng)的同時(shí)也避免了轉(zhuǎn)軸1與頂固定盤(pán)2、底固定盤(pán)6碰觸的問(wèn)題。
另一方面,通過(guò)位于內(nèi)圈的第一內(nèi)磁體8與第二內(nèi)磁體11的內(nèi)圈斥力作用、位于外圈的第一外磁體9與第二外磁體12的外圈斥力作用的雙重作用保證了轉(zhuǎn)盤(pán)3懸浮在底固定盤(pán)6之上而不受機(jī)械摩擦力,同時(shí)通過(guò)第三內(nèi)磁體15與第二內(nèi)磁體11之間的斥力作用對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)有個(gè)向下方向的約束力作用,從而避免了轉(zhuǎn)軸1在豎直方向上竄動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。
通過(guò)以上對(duì)轉(zhuǎn)軸1豎直方向和水平方向的控制實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)軸1處于真正懸浮狀態(tài)避免了由于摩擦而產(chǎn)生的能量損耗。
為了增大激勵(lì)磁體13在第一線圈繞組10或第二線圈繞組14內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度,在第一環(huán)形槽和第二環(huán)形槽的槽底部均鋪設(shè)有環(huán)形墊片(圖中未示出),所述環(huán)形墊片采用磁場(chǎng)屏蔽材料制作或磁場(chǎng)反射材料制作,亦或?yàn)楣桎撈?/p>
為了更加牢固地固定第一線圈繞組10或第二線圈繞組14,在第一環(huán)形槽和第二環(huán)形槽上均設(shè)有環(huán)形蓋板(圖中未示出),在環(huán)形蓋板上設(shè)有用于露出第一線圈繞組10或第二線圈繞組14的鏤空。
在底固定盤(pán)6、轉(zhuǎn)盤(pán)3和頂固定盤(pán)2上均設(shè)有鏤空一方面減輕了自重另一方面增加了本發(fā)電機(jī)的散熱能力。
所述底固定盤(pán)6和頂固定盤(pán)2的直徑相等且均大于轉(zhuǎn)盤(pán)3的直徑,在底盤(pán)6上繞圓周方向均勻固定有多個(gè)第三線圈繞組(圖中未示出),所述第三線圈繞組位于轉(zhuǎn)盤(pán)3的外圈且緊挨轉(zhuǎn)盤(pán)3,第三線圈繞組的中心軸線沿著轉(zhuǎn)盤(pán)3徑向布置;底固定盤(pán)6和頂固定盤(pán)2通過(guò)設(shè)置在圓周向邊緣處的多個(gè)螺桿4固定連接。這樣就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)3同時(shí)帶動(dòng)上、下、圓周三個(gè)位置處的三個(gè)線圈繞組同時(shí)發(fā)電的功能,進(jìn)一步降低了發(fā)電的轉(zhuǎn)速;本實(shí)施例中用于第三線圈繞組發(fā)電的激勵(lì)磁極可以由激勵(lì)磁體13提供,也可以通過(guò)在轉(zhuǎn)盤(pán)圓周側(cè)面方向增設(shè)一圈激勵(lì)磁體都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
本發(fā)明的在工作時(shí),將動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置與轉(zhuǎn)軸1頂部傳動(dòng)連接,帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸1和轉(zhuǎn)盤(pán)3一起轉(zhuǎn)動(dòng),從而第一線圈繞組10、第二線圈繞組14和第三線圈繞組做切割磁感線動(dòng)作而產(chǎn)生電流,產(chǎn)生的電流經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換直流后通過(guò)輸出端7輸出。當(dāng)為多個(gè)發(fā)電機(jī)構(gòu)5時(shí)可以將每個(gè)輸出端7并聯(lián)以獲得不同規(guī)格的電壓值輸出值,通過(guò)在激勵(lì)磁體13上下分別設(shè)置第一線圈繞組10和第二線圈繞組14、轉(zhuǎn)軸1同時(shí)帶動(dòng)多個(gè)發(fā)電機(jī)構(gòu)5發(fā)電兩方面的改進(jìn),從而達(dá)到了在轉(zhuǎn)速較低的情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電的目的。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等詞語(yǔ)來(lái)限定零部件的話,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知曉:“第一”、“第二”的使用僅僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述,如沒(méi)有另外聲明,上述詞語(yǔ)并沒(méi)有特殊的含義。
最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案,而非對(duì)其限制;盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改,或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換,但這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。