專利名稱：應(yīng)用磁懸浮技術(shù)的垂直軸風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及發(fā)垂直軸電系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是涉及一種應(yīng)用了磁懸浮技術(shù)的垂直軸風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國(guó)風(fēng)能資源豐富，可開(kāi)發(fā)利用的風(fēng)能儲(chǔ)量約10億千瓦，根據(jù)“十一五”規(guī)劃， 2020年中國(guó)風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到3000萬(wàn)千瓦和600億千瓦時(shí)電量，2030年裝機(jī)容量將達(dá)到1億千瓦和2000億千瓦時(shí)電量。各國(guó)部門(mén)也十分重視風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，2001年以來(lái)，全球每年風(fēng)電裝機(jī)容量增長(zhǎng)速度為20% 30%，僅2007年就增加了 20 Gff的風(fēng)電裝機(jī)容量，約合310億美元。歐美近幾年風(fēng)力發(fā)電年增長(zhǎng)都在50%左右。如此巨大的市場(chǎng)為我國(guó)風(fēng)電設(shè)備制造企業(yè)提供了難得的發(fā)展機(jī)遇。加上國(guó)家支持風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造國(guó)產(chǎn)化和培育自主品牌，對(duì)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和自主品牌的兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組的整機(jī)制造企業(yè)和零部件制造企業(yè)給予資金補(bǔ)助，鼓勵(lì)企業(yè)開(kāi)展新產(chǎn)品的研發(fā)、工藝改進(jìn)和試驗(yàn)示范。根據(jù)國(guó)家發(fā)改委《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中提出的目標(biāo)，中國(guó)的風(fēng)電裝機(jī)到2010年400萬(wàn)千瓦，2015年1000萬(wàn)千瓦，2020年2000萬(wàn)千瓦，屆時(shí)風(fēng)電裝機(jī)占全國(guó)電力裝機(jī)的2 %。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，至少需要兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)4000-20000臺(tái)，市場(chǎng)需求巨大。因目前風(fēng)力機(jī)造價(jià)太高，甚至風(fēng)電成本比火電成本高出2/3，因此，風(fēng)電雖具有無(wú)污染、能再生等優(yōu)點(diǎn)，卻難以規(guī)模化推廣。目前，新型垂直軸風(fēng)力機(jī)已日趨成熟，其發(fā)電成本比火電還低二成多的10000瓦風(fēng)力機(jī)產(chǎn)品，其完全可以進(jìn)一步發(fā)展1000千瓦以上的巨型風(fēng)力機(jī)，以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；茝V，改變以火電為主的世界能源格局，大大緩解大氣污染變暖的危害。在價(jià)格規(guī)律支配下，風(fēng)能已有條件進(jìn)行全面推廣，從而替代火電成為新世紀(jì)的主要能源。近十年來(lái)全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量的年均增長(zhǎng)率接近30%，而中國(guó)近三年的風(fēng)電裝機(jī)年均增長(zhǎng)率超過(guò)了 70%，中國(guó)是目前全球風(fēng)力發(fā)電增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)，風(fēng)電行業(yè)在在當(dāng)前全球能源短缺、環(huán)境污染形勢(shì)日趨嚴(yán)峻、對(duì)節(jié)能減排的要求不斷增強(qiáng)的背景下，已逐漸成為一個(gè)發(fā)展空間巨大的朝陽(yáng)行業(yè)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型秉承上述發(fā)展理念，提供了一種應(yīng)用磁懸浮技術(shù)的垂直軸風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)。本實(shí)用新型采用了磁懸浮技術(shù)，減少了機(jī)械摩擦，同時(shí)結(jié)合軸向和徑向葉輪的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，大幅度提高了風(fēng)能的利用率，進(jìn)而提高了發(fā)電效率。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所提供的技術(shù)方案是一種應(yīng)用磁懸浮技術(shù)的垂直軸風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)，包括基座、垂直軸、徑流葉輪、軸流葉輪、磁懸浮軸承和發(fā)電機(jī)組; 所述垂直軸固裝在基座上，所述徑流葉輪通過(guò)磁懸浮軸承安裝在垂直軸上，所述軸流葉輪通過(guò)磁懸浮軸承安裝在軸流葉輪上方的垂直軸上；徑流葉輪和軸流葉輪分別連接所述發(fā)電機(jī)組，所述控制單元連接控制發(fā)電機(jī)組。[0008]進(jìn)一步的，所述垂直軸內(nèi)設(shè)有發(fā)電機(jī)倉(cāng)。進(jìn)一步的，所述徑流葉輪的徑向?yàn)樽钣行вL(fēng)面。進(jìn)一步的，所述軸流葉輪的軸向?yàn)樽钣行вL(fēng)面。進(jìn)一步的，所述磁懸浮軸承是由永磁體制作的環(huán)狀組合結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的，還包括避雷針，所述避雷針安裝在所述垂直軸的頂部，并接有放電地線。進(jìn)一步的，所述徑流葉輪的葉片為中空結(jié)構(gòu)，其內(nèi)設(shè)置有隔板和定型板，葉片通過(guò)鋼絲固裝在葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)總成上。進(jìn)一步的，所述葉片、隔板和定型板由鋁材制成。進(jìn)一步的，所述避雷針為鋁質(zhì)的錐形筒狀，分為多段，其中部設(shè)置有高空觀察室。采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的技術(shù)效果有1. 本實(shí)用新型的創(chuàng)新點(diǎn)一垂直軸固定不轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠有效的提高發(fā)電系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。2. 本實(shí)用新型的創(chuàng)新點(diǎn)二 徑向和軸向的葉輪組合應(yīng)用，除能夠利用普通的徑向風(fēng)，還能夠利用徑向的熱能風(fēng)以及通過(guò)徑向葉輪后的徑向余量風(fēng)進(jìn)行發(fā)電，提高了風(fēng)能的利用率。3. 本實(shí)用新型的創(chuàng)新點(diǎn)三本實(shí)用新型磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用，在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中可以有效減少大量因機(jī)件摩擦阻力所耗費(fèi)的能量和設(shè)備摩擦損失，進(jìn)而直接有效地提高整機(jī)的發(fā)電效率。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的主結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的徑流葉輪的葉片排布俯視圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的徑流葉輪的葉片結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的軸流葉輪結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型的磁懸浮軸承示意圖。其中1基座，2垂直軸，3徑流葉輪，31葉片，32隔板，33定型板，34鋼絲，4軸流葉輪，5磁懸浮軸承，6發(fā)電機(jī)組，7避雷針，71高空觀察室。
具體實(shí)施方式
我們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)多年的研究設(shè)計(jì)和不斷創(chuàng)新改進(jìn)，本實(shí)用新型已經(jīng)研發(fā)成功，并且進(jìn)入了試制程序，不久這款新特征、高效率、新概念、能適應(yīng)不同類別風(fēng)資源的兆瓦級(jí)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)即將問(wèn)世。
以下結(jié)合附圖說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。如圖1所示的一種應(yīng)用磁懸浮技術(shù)的垂直軸風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)，包括基座1、垂直軸2、 徑流葉輪3、軸流葉輪4、磁懸浮軸承5和發(fā)電機(jī)組6 ；垂直軸2固裝在基座1上，基座1根據(jù)施工地地質(zhì)情況，優(yōu)選為用合適水泥標(biāo)號(hào)的混凝土制作(為降低成本，根據(jù)實(shí)際情況可采用堆石混凝土技術(shù)工藝)，其內(nèi)預(yù)置金屬鋼構(gòu)起到抗震作用(一般根據(jù)當(dāng)?shù)氐卣鹩涗涍x擇有效抗震30年限)，具體實(shí)施要根據(jù)施工地點(diǎn)地質(zhì)情況來(lái)確定，基座1用于將發(fā)電系統(tǒng)固定在地
4面上；固定設(shè)置的垂直軸2用于保證徑流葉輪3和軸流葉輪4的同軸度，且能夠提高發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性，在垂直軸2內(nèi)設(shè)有發(fā)電機(jī)倉(cāng)，發(fā)電機(jī)倉(cāng)內(nèi)設(shè)置有發(fā)電機(jī)組6，徑流葉輪3 和軸流葉輪4分別連接發(fā)電機(jī)組9，利用葉輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。徑流葉輪3 (如圖1、2、3所示)通過(guò)磁懸浮軸承5安裝在垂直軸2上，其葉輪的徑向?yàn)樽钣行вL(fēng)面，能夠利用徑向風(fēng)驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電，本實(shí)用新型采用的磁懸浮軸承5安裝在徑流葉輪3的底部及內(nèi)圓周(如圖1、6)，底部的磁懸浮軸承實(shí)現(xiàn)葉輪的軸向懸空，內(nèi)圓周設(shè)置的磁懸浮軸承實(shí)現(xiàn)葉輪的徑向懸空，以此實(shí)現(xiàn)徑流葉輪3非接觸的套裝在垂直軸2上，能夠減少轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦阻力，提高發(fā)電效率；其中徑流葉輪3的葉片31 (如圖3)優(yōu)選設(shè)置為中空結(jié)構(gòu)，其內(nèi)設(shè)置有隔板32和定型板33，葉片31通過(guò)鋼絲34固裝在葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)總成上，且葉片31、隔板32和定型板33優(yōu)選為由鋁材制成，鋼絲34的連接結(jié)構(gòu)有一定輔助軸向固定的功效，且減輕風(fēng)葉總成轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量，總體降低成本。軸流葉輪4 (如圖1、4)通過(guò)磁懸浮軸承5安裝在軸流葉輪4上方的垂直軸2上， 其葉輪的軸向?yàn)樽钣行вL(fēng)面，徑向風(fēng)通過(guò)徑流葉輪3后，轉(zhuǎn)變成沿軸向往上的氣流，利用此氣流以及因溫差所形成的從地面往上的氣流以及普通的徑向風(fēng)驅(qū)動(dòng)軸流葉輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電，與徑流葉輪3的磁懸浮軸承5安裝方式一樣，將磁懸浮軸承5安裝在軸流葉輪4的底部及內(nèi)圓周(如圖1、5)，底部的磁懸浮軸承實(shí)現(xiàn)葉輪的軸向懸空，內(nèi)圓周設(shè)置的磁懸浮軸承實(shí)現(xiàn)葉輪的徑向懸空，以此實(shí)現(xiàn)軸流葉輪4非接觸的套裝在垂直軸2上，能夠減少轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦阻力，提高發(fā)電效率；本實(shí)用新型還包括避雷針7 (如圖1)，所述避雷針7安裝在所述垂直軸2的頂部， 并接有放電地線，避雷針7優(yōu)選設(shè)置為鋁質(zhì)的錐形筒狀，分為多段，其中部設(shè)置有高空觀察室71。本實(shí)用新型磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用，是在發(fā)電系統(tǒng)輸出總功率較小的情況下，為了增加發(fā)電量，而設(shè)計(jì)的增加能量轉(zhuǎn)換功效的解決方案，基本原理為，如圖5所示，將永磁體制作為大直徑組合環(huán)，利用永磁體的斥力，將兩個(gè)磁環(huán)同極性鏡像對(duì)置并加以固定，采用多圈設(shè)計(jì)，則形成了超大型的無(wú)摩擦的磁懸浮軸承，由于無(wú)摩擦阻力，所以能高效的將能量轉(zhuǎn)換并輸出，經(jīng)實(shí)驗(yàn)，此裝置能夠?qū)?dòng)風(fēng)速縮小到3m/s以下。具體作業(yè)時(shí)，徑向風(fēng)直接驅(qū)動(dòng)徑流葉輪3和軸流葉輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，徑向風(fēng)經(jīng)徑流葉輪3做功后轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向風(fēng)，往上吹入軸流葉輪4，結(jié)合地面因熱流形成的往上的氣流，進(jìn)一步加速軸流葉輪4的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)相應(yīng)的發(fā)電機(jī)發(fā)電。尤其是，磁懸浮軸承5的應(yīng)用減少了摩擦阻力，極大的提高了發(fā)電效率，經(jīng)實(shí)驗(yàn)，最低風(fēng)速3m/s即可發(fā)電。最后應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)用磁懸浮技術(shù)的垂直軸風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于包括基座(1)、垂直軸 (2)、徑流葉輪(3)、軸流葉輪(4)、磁懸浮軸承(5)和發(fā)電機(jī)組(6);所述垂直軸(2)固裝在基座(1)上，所述徑流葉輪(3 )通過(guò)磁懸浮軸承(5 )安裝在垂直軸(2 )上，所述軸流葉輪(4 )通過(guò)磁懸浮軸承(5)安裝在軸流葉輪(4)上方的垂直軸(2)上；徑流葉輪(3)和軸流葉輪(4) 分別連接所述發(fā)電機(jī)組(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用磁懸浮技術(shù)的垂直軸風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述垂直軸(2)內(nèi)設(shè)有發(fā)電機(jī)倉(cāng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用磁懸浮技術(shù)的垂直軸風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述徑流葉輪(3)的徑向?yàn)樽钣行вL(fēng)面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用磁懸浮技術(shù)的垂直軸風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述軸流葉輪(4)的軸向?yàn)樽钣行вL(fēng)面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用磁懸浮技術(shù)的垂直軸風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述磁懸浮軸承(5)是由永磁體制作的環(huán)狀組合結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用磁懸浮技術(shù)的垂直軸風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于還包括避雷針(7)，所述避雷針(7)安裝在所述垂直軸(2)的頂部，并接有放電地線。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用磁懸浮技術(shù)的垂直軸風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述徑流葉輪(3)的葉片(31)為中空結(jié)構(gòu)，其內(nèi)設(shè)置有隔板(32)和定型板(33)，葉片(31)通過(guò)鋼絲(64)固裝在葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)總成上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用磁懸浮技術(shù)的垂直軸風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述葉片(31)、隔板(32)和定型板(33)由鋁材制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用磁懸浮技術(shù)的垂直軸風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述避雷針(7)為鋁質(zhì)的錐形筒狀，分為多段，其中部設(shè)置有高空觀察室(71)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種應(yīng)用磁懸浮技術(shù)的垂直軸風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)，包括基座、垂直軸、徑流葉輪、軸流葉輪、磁懸浮軸承和發(fā)電機(jī)組；所述垂直軸固裝在基座上，所述徑流葉輪通過(guò)磁懸浮軸承安裝在垂直軸上，所述軸流葉輪通過(guò)磁懸浮軸承安裝在軸流葉輪上方的垂直軸上；徑流葉輪和軸流葉輪分別連接所述發(fā)電機(jī)組；本實(shí)用新型采用了磁懸浮技術(shù)，減少了機(jī)械摩擦，同時(shí)結(jié)合軸向和徑向葉輪的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，大幅度提高了風(fēng)能的利用率，進(jìn)而提高了發(fā)電效率。
文檔編號(hào)H01T19/04GK202280574SQ20112035988
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者李增民, 李寶成, 胡海軍 申請(qǐng)人:佳昊新能源投資有限公司