CN101532471A - 磁悬浮垂直涡轮风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁悬浮垂直涡轮风力发电机，涡轮的导风通道与和风向平行的轴心线呈35～40°夹角；轴向支承结构由磁轴承组成的主支承部分和由机械滚轮组成的辅助支承部分组成；所述机械滚轮对称地排布，呈圆形装配在塔座的载物台上；磁轴承包括主动吸力型电磁铁线圈，主动吸力型电磁铁线圈上下设置在主工作轴凸盘的上下方，对应为一个工作单元，所有工作单元也是按圆对称等分排布的，且与机械滚轮支承呈同心圆排布在机械滚轮外侧，每个电磁铁单元保证磁极相对；涡轮为垂直涡轮结构形式。本发明结构合理，能在低风速条件下得到较高的发电效率，具有启动风速低、风能利用率高、结构简单和维修方便的优点。

Description

磁悬浮垂直涡轮风力发电机
技术领域：
本发明涉及一种垂直风力发电机，特别是磁悬浮垂直涡轮风力发电机。
背景技术：
目前，风力发电机按主轴的工作方式分为水平式和垂直式两种。水平式风力发电机得到了普遍利用，有着较成熟的实用经验。但是水平式风电机风叶直径大，需要的基座高，检修和保养不方便，也耗费建材；旋转的风叶有效受风面小，运行噪声大，容易伤到过往的鸟类，启动风速大，适合于风力资源丰富的地区。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种能在低风速条件下得到较高的发电效率，结构简单、保养方便、风能利用率高的磁悬浮垂直涡轮风力发电机。
本发明的技术解决方案是：
一种磁悬浮垂直涡轮风力发电机，包括叶片、支承在塔身支架上的涡轮、尾翼，叶片与主工作轴连接，主工作轴设有轴向支承结构、径向支承结构，主工作轴与发电机连接，其特征是：涡轮的导风通道与轴心线(与风向平行)呈35～40°夹角；所述轴向支承结构由磁轴承组成的主支承部分和由机械滚轮组成的辅助支承部分组成；所述机械滚轮对称地排布，呈圆形装配在塔座的载物台上；所述磁轴承包括主动吸力型电磁铁线圈，主动吸力型电磁铁线圈上下设置在主工作轴凸盘的上下方，对应为一个工作单元，所有工作单元也是按圆对称等分排布的，且与机械滚轮支承呈同心圆排布在机械滚轮外侧，每个电磁铁单元保证磁极相对。
涡轮与尾翼连接成整体，通过导轨轮与塔身支架连接。
叶片安装在由两个同心圆柱体组成的主体框架上，叶片凹面为受风面。
在塔身支架上方设置遮雨盖，遮雨盖上设置避雷针。
本发明结构合理，能在低风速条件下得到较高的发电效率，具有启动风速低、风能利用率高、结构简单和维修方便的优点。
附图说明：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明一个实施例的结构示图。
图2是涡轮结构示意图。
图3是轴向支承结构简图。
图4是轴向支承结构的主、辅支承部分俯视图。
具体实施方式：
一种磁悬浮垂直涡轮风力发电机，包括叶片6、支承在塔身支架3上的涡轮16、叶片6与主工作轴14连接，主工作轴设有轴向支承结构7、径向支承结构15，主工作轴与发电机12连接，涡轮的导风通道与和风向平行的轴心线呈35～40°夹角(α)；所述轴向支承结构7由磁轴承组成的主支承部分和由机械滚轮组成的辅助支承部分组成；所述机械滚轮10对称地排布，呈圆形装配在塔座11的载物台上；所述磁轴承包括主动吸力型电磁铁线圈8，主动吸力型电磁铁线圈上下设置在主工作轴凸盘9的上下方，对应为一个工作单元，所有工作单元也是按圆对称等分排布的，且与机械滚轮支承呈同心圆排布在机械滚轮外侧，每个电磁铁单元保证磁极相对；单元数参考选择8，16，32，64……等比数列，具体数目视叶片结构的重量和电磁线圈导线允许的最大电流而定。在工作间隙期涡轮结构由滚轮辅助支承部分支承，工作时也起着限位和保护电磁单元的作用，开始工作以后就由主动电磁单元浮起主工作轴凸盘，从而在低阻力下支承起风力机。在实际应用中，对小型低功率输出场合，径向轴承可以直接简化用机械轴承。径向支承结构是在塔身支架3上下成对的。
涡轮16为外大内小的结构形式，将均匀的空气流变成涡流，提高风能利用效率。
涡轮与尾翼5连接成整体，通过导轨轮4与塔身支架3连接。涡轮的工作原理则如图3所示，在A半边进风的矩形导风通道都是平行于轴心线1的，而B半边的导风通道是与轴心线1成一定角度的(一般为35°~40°角，最优为38°角)，这样原本作用在B半边，阻止叶片相对旋转的风能，转化为作用在A半边，推动叶片相对旋转的风能，提高了风能的有效使用。尾翼如同风向标的尾翼，会因为风向作用指向背风面，从而使涡轮始终迎着风。在大功率高精度应用场合，可以不用尾翼，而直接用伺服系统调节涡轮的位置。尾翼根据使用场合的不同还可以作广告位或宣传标语位，既起到平衡作用又经济又美观。
叶片垂直安装在由两个同心圆柱体组成的主体框架上，叶片凹面为受风面。
在塔身支架上方设置遮雨盖2，遮雨盖上设置避雷针1。避雷针是保证高塔结构免受雷电破坏的；遮雨盖主要是为叶片和支承结构等遮雨，防止它们因进水而影响正常工作。

Claims (4)

1、一种磁悬浮垂直涡轮风力发电机组，包括叶片、支承在塔身支架上的涡轮、尾翼，叶片与主工作轴连接，主工作轴设有轴向支承结构、径向支承结构，主工作轴与发电机连接，其特征是：涡轮的导风通道与和风向平行的轴心线呈35～40°夹角；所述轴向支承结构由磁轴承组成的主支承部分和由机械滚轮组成的辅助支承部分组成；所述机械滚轮对称地排布，呈圆形装配在塔座的载物台上；所述磁轴承包括主动吸力型电磁铁线圈，主动吸力型电磁铁线圈上下设置在主工作轴凸盘的上下方，对应为一个工作单元，所有工作单元也是按圆对称等分排布的，且与机械滚轮支承呈同心圆排布在机械滚轮外侧，每个电磁铁单元保证磁极相对。
2、根据权利要求1所述的磁悬浮垂直涡轮风力发电机，其特征是：涡轮与尾翼连接成整体，通过导轨轮与塔身支架连接。
3、根据权利要求1或2所述的磁悬浮垂直涡轮风力发电机，其特征是：叶片安装在由两个同心圆柱体组成的主体框架上，叶片凹面为受风面。
4、根据权利要求1或2所述的磁悬浮垂直涡轮风力发电机，其特征是：在塔身支架上方设置遮雨盖，遮雨盖上设置避雷针。
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