一种用于水轮发电机的磁悬浮减载装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108521240A(43)申请公布日2018.09.11(21)申请号201810250188.3(22)申请日2018.03.26(71)申请人中国石油大学（华东）地址266580山东省青岛市黄岛区长江西路66号(72)发明人刘静马宏忠程俊(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237代理人许峰(51)Int.Cl.H02N15/00(2006.01)F03B11/06(2006.01)F03B13/10(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种用于水轮发电机的磁悬浮减载装置(57)摘要本发明公开了一种用于水轮发电机的磁悬浮减载装置，包括铁芯、设置在所述铁芯下侧面的多个环形的绕组和设置在铁芯下方并与绕组存在工作气隙的衔铁，所述铁芯固定设置，围绕水轮机大轴安装并与之保持间隙，所述衔铁固定安装在水轮机大轴上，铁芯下侧面设置有以水轮机大轴轴心为中心呈同心圆布置的多个环形的铁芯齿部，两相邻铁芯齿部之间为线槽，所述多个环形的绕组分别安装在各线槽中。本发明装置可以抵消水轮机向下的轴向力，从而来降低推力轴承的负荷。在不同的工况下，装置还可以根据推力轴承轴向负荷的变化，调节励磁电流来控制电磁力的大小，这样可以使推力轴承免受波动力的反复冲击，受力稳定，不易损坏，也有利于降低对发电机的干扰。CN108521240ACN108521240A权利要求书1/1页1.一种用于水轮发电机的磁悬浮减载装置，其特征在于：该装置采用电磁结构悬浮，包括铁芯（6）、设置在所述铁芯（6）下侧面的多个环形的绕组（2）和设置在铁芯（6）下方，并与绕组（2）存在工作气隙（12）的衔铁（9），所述铁芯（6）固定设置，围绕水轮机大轴（1）安装并与之保持间隙，所述衔铁（9）固定安装在水轮机大轴（1）上，铁芯（6）下侧面设置有以水轮机大轴（1）轴心为中心呈同心圆布置的多个环形的铁芯齿部（7），两相邻铁芯齿部（7）之间为线槽（3），所述多个环形的绕组（2）分别安装在各线槽（3）中。2.根据权利要求1所述的用于水轮发电机的磁悬浮减载装置，其特征在于：所述多个环形的铁芯齿部（7）的齿部径向宽度均不相同，使各铁芯齿部（7）所受力矩相同，各绕组（2）匝数相同。3.根据权利要求2所述的用于水轮发电机的磁悬浮减载装置，其特征在于：所述铁芯（6）下侧面上各线槽（3）的宽度和高度相同。4.根据权利要求1所述的用于水轮发电机的磁悬浮减载装置，其特征在于：所述多个铁芯齿部（7）的宽度根据铁芯饱和磁密的临界值，利用线性规划法和粒子群寻优法优化设计得到的，所述铁芯（6）上最外侧和最内侧的铁芯齿部（7）的齿部径向宽度相同，两者之间的其余铁芯齿部（7）的齿部径向宽度相同。5.根据权利要求4所的用于水轮发电机的磁悬浮减载装置，其特征在于：所述铁芯（6）上最外侧和最内侧的铁芯齿部（7）的齿部径向宽度，是两者之间的、其余铁芯齿部（7）的齿部径向宽度的44%。6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的用于水轮发电机的磁悬浮减载装置，其特征在于：所述绕组（2）匝数根据铁芯饱和磁密的临界值，利用线性规划法和粒子群寻优法优化设计得到。7.根据权利要求1、2、3、4或5所述的用于水轮发电机的磁悬浮减载装置，其特征在于：所述铁芯（6）与水轮机大轴（1）的间隙4-5倍于工作气隙（12）的宽度，所述工作气隙宽度为4-10mm。8.根据权利要求1、2、3、4或5所述的用于水轮发电机的磁悬浮减载装置，其特征在于：所述衔铁（9）采用整块的钢结构。9.根据权利要求1、2、3、4或5所述的用于水轮发电机的磁悬浮减载装置，其特征在于：所述铁芯（6）上安装有用于实时监测工作气隙（12）变化的6个位置传感器（13），所述6个位置传感器（13）分两组，三个一组，其中一组位于铁芯（6）的侧面，两两相差120度，另外一组装于铁芯（6）上面，两两相差120度。2CN108521240A说明书1/5页一种用于水轮发电机的磁悬浮减载装置技术领域[0001]本发明涉及了一种立轴式水轮发电机组中用来克服轴向力的磁悬浮装置，属于水轮发电机系统关键技术和磁悬浮领域。背景技术[0002]目前，我国电力行业已到了一个繁荣发展时期，这个时期在正朝着规模强大的电网和机组方向发展，并具有高信息化程度和高科技的双高特点。在水利发电领域，我国已建成许多个单机容量700MW级的大型水电机组，并具有了自主研发的能力，但是，由于我国建设水电站地理环境恶劣，小容量的机组无疑会带来一系列问题，发展单机容量1000MW级以上的水轮发电装置可以整合并充分资源，提高经济效益，非常适合我国水利发电的发展现状。《我国“十三五”电力科技二十项重点关注技术》也明确提出“1000MW高性能大容量水电