專利名稱：超大功率懸浮切圓風力發(fā)電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于一種風能利用裝置，涉及新能源領域，它特別涉及一種全新結構和運動方式的超大功率懸浮切圓風力發(fā)電裝置。
背景技術：
能源是人類社會進步和發(fā)展的物質(zhì)基礎。當前，世界范圍內(nèi)存在著化石能源日益短缺、環(huán)境嚴重污染的問題，由于能源和環(huán)境的危機，時代需要我們建立一個新型的能源系統(tǒng)以繼續(xù)支撐人類文明的延續(xù)，而可再生能源勢必成為其中關鍵的組成部分。風能和靜磁是人類最早利用的能源，作為潔凈的可再生能源，它們代表著21世紀能源的發(fā)展方向。隨著技術的逐步成熟，風力發(fā)電必定會取代火電的優(yōu)勢地位，發(fā)展前景將十分廣闊。
目前世界上用于發(fā)電的風機主要有兩大類，一類是升力型水平軸結構，采用螺旋槳式葉片；一類是阻力型豎軸結構，采用風帆式或旋轉(zhuǎn)翼板式葉片。風電的優(yōu)勢激勵著人們不斷探索更好的技術方案，但是由于升力型水平軸風機技術較為成熟而被廣泛使用。自從1891年丹麥發(fā)明了世界上第一座用于風力發(fā)電的風機以來，風輪仍然延用著螺旋槳葉這一古老模式。傳統(tǒng)螺旋槳式風力發(fā)電機存在三大問題一、結構不合理導致風翼有效迎風面積小、阻力大、風能利用率低，而且制造大型螺旋槳難度大，對材料性能要求高，制造成本高。二、受風力因素制約，設計重心高，電機功率小，安裝維修困難。三、機械構造復雜、體積龐大，穩(wěn)固高大的塔架又將增加風機造價。而現(xiàn)有的豎軸風力發(fā)電機雖然不受風向的限制，但由于要克服逆風半周的阻力大大降低了風能利用率，而且葉片結構復雜，制造安裝難度大，不利于大規(guī)模推廣應用。正是現(xiàn)有風機發(fā)電效率低、造價高、安裝難度大的缺點導致風電成本比火電高出近一倍，無法取代火電的優(yōu)勢地位。

發(fā)明內(nèi)容
由于中國風電產(chǎn)業(yè)起步較晚，國產(chǎn)設備技術落后，目前風電市場所用設備多數(shù)依賴進口，造價昂貴，運輸成本高，設備維修周期長，致使我國風電產(chǎn)業(yè)化程度低，不具備與火電競爭的能力，這也嚴重制約了我國風電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。中國風電市場急需具有我國自主知識產(chǎn)權、性能優(yōu)異、造價合理的新型風能設備，本發(fā)明將從根本上改變目前風力發(fā)電依賴進口、不能大規(guī)模、產(chǎn)業(yè)化的局面。
本發(fā)明所提供的超大功率懸浮切圓風力發(fā)電機，徹底打破了傳統(tǒng)的風力發(fā)電機模式，新型扇葉擁有理想的有效迎風面積，能最大限度的利用風能；扇葉組及發(fā)電機傳動軸利用靜磁懸浮技術做失重運動，發(fā)電效率極高，功率甚至可提高幾十倍到上百倍，能很好地克服現(xiàn)有風力發(fā)電裝置存在的缺陷。
本發(fā)明解決其技術問題所采取的技術方案是一、扇葉為兩個垂直相切的圓，扇葉邊緣安裝有定向風翼，扇葉與定軸焊接構成風葉組。當風壓垂直作用在第一面扇葉上時，第二面扇葉與風向平行，第一面扇葉迎風面與背風面產(chǎn)生壓差推動扇葉轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)至與風向平行位置時，第二面扇葉與風向垂直，作用在扇葉上的壓差推動扇葉旋轉(zhuǎn)，從而帶動扇葉組做連續(xù)切圓運動，并帶動定軸末端通過傘形齒輪嚙合或接頭連接的發(fā)電機傳動軸轉(zhuǎn)動。二、在扇葉定軸與發(fā)電機傳動軸上安裝靜磁懸浮裝置利用靜磁力使整個扇葉組及其定軸、發(fā)電機傳動軸做失重運動。三、發(fā)電機組建在地面或機房底座上。
本發(fā)明的有益效果是一、圓形扇葉面受力面積遠遠大于普通螺旋槳葉，理想的有效迎風面積極大的提高了風能利用率，將風力因素的制約降到了最低；葉片結構簡單，對金屬材料要求低，取材容易，加工制造簡單，生產(chǎn)成本低，易大批量生產(chǎn)。二、定向風翼保證扇葉在風向發(fā)生改變時仍能保持固定的旋轉(zhuǎn)方向。三、扇葉定軸與發(fā)電機傳動軸失重減小了軸承的摩擦阻力。四、超大功率發(fā)電機安裝在地面或機房底座上，不需要建造塔架，改變了傳統(tǒng)水平軸風力發(fā)電機頭重腳輕的狀況，安裝維修方便，提高了使用的安全可靠性，非常容易實現(xiàn)大型化。五、根據(jù)地形、風向及實際建造的需要，有坐式、立式和臥式三種實施方案。在實際建造時，還可在扇葉組加裝卸載自動保護裝置以應對大風時的破壞作用，在定軸上加裝剎車裝置用于停機檢修。


下面結合附圖本發(fā)明進一步說明。
圖1是本發(fā)明實施方案一的立體結構圖。
圖2是本發(fā)明實施方案一顯示機房內(nèi)部結構的立體結構透視圖。
圖3是本發(fā)明實施方案一顯示機房內(nèi)部結構的主視圖。
圖4是本發(fā)明實施方案一的機房局部放大圖。
圖5是本發(fā)明實施方案一圖3的A-A剖面示意圖。
圖6是本發(fā)明實施方案一的俯視圖。
圖7是本發(fā)明實施方案一的側視圖。
圖8是本發(fā)明實施方案二顯示機房內(nèi)部結構的立體結構透視圖。
圖9是本發(fā)明實施方案二顯示機房內(nèi)部結構的俯視圖。
圖10是本發(fā)明實施方案三顯示機房內(nèi)部結構的立體結構透視圖。
附圖中，1.扇葉a，2.扇葉b，3.焊接口，4.定軸，5.銅套a，6.大傘形齒輪，7.小傘形齒輪，8.支撐體a，9.圓形動磁體a，10.圓形靜磁體b，11.支撐體b，12.銅套b，13.圓柱形動磁體，14.U形靜磁體，15.發(fā)電機傳動軸，16.發(fā)電機，17.底座，18.軸承擋板，19.機房，20.接頭，21.機房底座，22.風翼a，23.風翼b，24.風翼c，25.風翼d，26.延伸懸浮軸。
具體實施例方式
下面結合附圖及實施方案對本發(fā)明作進一步闡述實施方案一、一種超大功率懸浮切圓風能利用裝置，屬坐式結構，如附圖1至附圖7所示，圓形扇葉a(1)與圓形扇葉b(2)通過焊接口(3)垂直相切并與定軸(4)焊接構成風葉組。以圓形扇葉a(1)的縱向中軸線為對稱軸，沿半圓邊緣垂直安裝風翼a(22)，并在沿縱向中軸線旋轉(zhuǎn)180°的背面半圓邊緣垂直安裝風翼b(23)進行定向；以圓形扇葉b(2)的縱向中軸線為對稱軸，沿圓形扇葉b(2)的半圓邊緣垂直安裝風翼c(24)，并在沿縱向中軸線旋轉(zhuǎn)180°的背面半圓邊緣垂直安裝風翼d(25)進行定向。定軸(4)穿過銅套a(5)用鍵連接大傘形齒輪(6)，銅套a(5)與銅套b(12)保持定軸垂直。穿過定軸(4)并用鍵連接的圓形動磁體a(9)由支撐體a(8)連接支撐，穿過定軸(4)的圓形靜磁體b(10)與支撐體b(11)連接，通過底座(17)固定在地面上。大傘形齒輪(6)與小傘形齒輪(7)嚙合，小傘形齒輪(7)通過發(fā)電機傳動軸(15)與發(fā)電機(16)連接，發(fā)電機傳動軸(15)的另一側末端成圓錐狀頂住軸承擋板(18)。在發(fā)電機(16)兩側的發(fā)電機傳動軸(15)安裝圓柱形靜磁體(13)，U形靜磁體(14)位于圓柱形動磁體(13)的正下方，通過靜磁力使發(fā)電機傳動軸(15)懸浮。U形靜磁體(14)及發(fā)電機(16)通過底座(17)固定在地面上。除風葉組外其它設備均建在機房(19)內(nèi)。
實施方案二、一種超大功率懸浮切圓風能利用裝置，屬立式結構，如附圖8、附圖9所示，圓形扇葉a(1)與圓形扇葉b(2)通過焊接口(3)垂直相切并與定軸(4)焊接構成風葉組，以圓形扇葉a(1)的縱向中軸線為對稱軸，沿半圓邊緣垂直安裝風翼a(22)，并在沿縱向中軸線旋轉(zhuǎn)180°的背面半圓邊緣垂直安裝風翼b(23)進行定向，以圓形扇葉b(2)的縱向中軸線為對稱軸，沿圓形扇葉b(2)的半圓邊緣垂直安裝風翼c(24)，并在沿縱向中軸線旋轉(zhuǎn)180°的背面半圓邊緣垂直安裝風翼d(25)進行定向。定軸(4)穿過銅套(5)通過接頭(20)與發(fā)電機傳動軸(15)相連，發(fā)電機(16)豎向安裝并由底座(17)固定支撐，穿過發(fā)電機軸承的圓形動磁體a(9)由支撐體a(8)連接支撐，穿過發(fā)電機軸承的圓形靜磁體b(10)與支撐體b(11)連接并通過底座(17)固定在地面上。除風葉組外其它設備均建在機房(19)內(nèi)。
實施方案三、一種超大功率懸浮切圓風能利用裝置，屬臥式結構，如附圖10所示，圓形扇葉a(1)與圓形扇葉b(2)通過焊接口(3)垂直相切并與定軸(4)焊接構成風葉組，以圓形扇葉a(1)的橫向中軸線為對稱軸，沿半圓邊緣垂直安裝風翼a(22)，并在沿橫向中軸線旋轉(zhuǎn)180°的背面半圓邊緣垂直安裝風翼b(23)進行定向；以圓形扇葉b(2)的橫向中軸線為對稱軸，沿圓形扇葉b(2)的半圓邊緣垂直安裝風翼c(24)，并在沿橫向中軸線旋轉(zhuǎn)180°的背面半圓邊緣垂直安裝風翼d(25)進行定向。兩組與定軸(4)焊接的扇葉分別穿過銅套(5)通過接頭(20)與發(fā)電機兩側的傳動軸(15)焊接，發(fā)電機(16)兩側的傳動軸(15)上分別對稱安裝圓柱形動磁體(13)，并在其正下方安裝U形靜磁體(14)使發(fā)電機傳動軸(15)處于失重狀態(tài)。沿兩組扇葉橫向中軸線在圓形扇葉a(1)頂端對稱安裝延伸懸浮軸(26)，并在延伸懸浮軸(26)末端安裝圓柱形靜磁體(13)，其正下方安裝U形靜磁體(14)使定軸(4)及扇葉組處于失重狀態(tài)，U形靜磁體(14)通過底座(17)固定支撐在地面上。發(fā)電機組建在機房(19)內(nèi)并由機房底座(21)支撐。
權利要求
1.一種超大功率懸浮切圓風力發(fā)電裝置，由扇葉、定向風翼、定軸、傘形齒輪或接頭、旋轉(zhuǎn)的動磁體、由支撐體或底座支撐的靜磁體、傳動軸、發(fā)電機及機房構成。其特征在于兩個垂直相切的圓形扇葉與定軸焊接構成風葉組，風葉在風壓作用下旋轉(zhuǎn)帶動定軸末端通過傘形齒輪或接頭相連的傳動軸旋轉(zhuǎn)，將機械能轉(zhuǎn)化為電能。定軸與發(fā)電機傳動軸均利用靜磁懸浮技術做失重運動。
2.根據(jù)權利要求1所述的超大功率懸浮切圓風力發(fā)電裝置，其特征在于所述的扇葉是在同一軸向上呈90°垂直相切的同形狀等面積且中心對稱的兩個面為一組。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的超大功率懸浮切圓風力發(fā)電裝置，其特征在于每個扇葉上有兩枚定向風翼且分別位于扇葉的兩面。
4.根據(jù)權利要求3所述的超大功率懸浮切圓風力發(fā)電裝置，其特征在于定向風翼是同一軸向上呈中心對稱并與扇葉90°垂直的面。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的超大功率懸浮切圓風力發(fā)電裝置，其特征在于定向風翼是同一軸向上沿扇葉半圓邊緣安裝呈半圓形的弧面。
6.根據(jù)權利要求1所述的超大功率懸浮切圓風力發(fā)電裝置，其特征在于利用同極相對的圓形動磁體及位于其正下方的大小相等的圓形靜磁體產(chǎn)生的靜磁力或同極相對的圓柱形動磁體及位于其正下方的U形靜磁體產(chǎn)生的靜磁力使扇葉及與其相連的定軸做失重運動。
7.根據(jù)權利要求1所述的超大功率懸浮切圓風力發(fā)電裝置，其特征在于利用同極相對的圓柱形動磁體及位于其正下方的U形靜磁體產(chǎn)生的靜磁力使發(fā)電機傳動軸做失重運動。
8.根據(jù)權利要求1所述的超大功率懸浮切圓風力發(fā)電裝置，其特征在于超大功率發(fā)電機安裝在地面機房內(nèi)或機房底座上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超大功率懸浮切圓風力發(fā)電裝置。它由兩個垂直相切的圓形扇葉與定軸焊接構成風葉組，風葉在風壓作用下帶動定軸旋轉(zhuǎn)，將風能轉(zhuǎn)化為機械能，從而帶動定軸末端通過傘形齒輪或接頭相連的發(fā)電機傳動軸旋轉(zhuǎn)，將機械能轉(zhuǎn)化為電能；定軸與發(fā)電機傳動軸均利用靜磁懸浮技術做失重運動。本發(fā)明所提供的超大功率懸浮切圓風力發(fā)電裝置徹底打破了傳統(tǒng)的風力發(fā)電機模式，處于失重狀態(tài)的圓形扇葉擁有理想的有效迎風面積，不受風力大小和方向的限制，能最大限度的利用風能，因而風能利用率極高。超大功率發(fā)電機安裝在地面機房內(nèi)或機房底座上，改變了傳統(tǒng)水平軸風力發(fā)電機頭重腳輕的狀況，安裝維修十分方便。這種裝置風能利用率極高、工藝簡單、安裝維修方便、成本造價低廉，非常容易實現(xiàn)大型化。中國風電市場急需具有我國自主知識產(chǎn)權、性能優(yōu)異、造價合理的新型風能設備；本發(fā)明將從根本上改變目前風力發(fā)電依賴進口、不能大規(guī)模、產(chǎn)業(yè)化的局面。
文檔編號F03D9/00GK1924350SQ20061007299
公開日2007年3月7日 申請日期2006年4月10日 優(yōu)先權日2006年4月10日
發(fā)明者郭曉青 申請人:郭曉青