CN101592125B - 磁悬浮式链帆风力机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁悬浮式链帆风力机，包括至少两个分开的塔架、在每一所述塔架上安装的链帆架、以及连接相邻的所述链帆架的封闭链索、以及安装在所述封闭链索上的具有迎风角度的多个链帆；在所述塔架上还设有支撑组件、以及由所述支撑组件支撑水平设置的水平悬浮装置；所述水平悬浮装置保证所述封闭链索保持水平。通过增加水平悬浮装置，来将封闭链索吊起或撑起，消除了因链帆的重力而带来的下垂等，而保证了封闭链索保持在同一水平面上，从而减少了封闭链索在运转过程中的阻力；并且水平悬浮装置形成气隙，减少摩擦，提高了磁悬浮式链帆风力机的效率。

Description

磁悬浮式链帆风力机

技术领域

本发明涉及风力动力装置，更具体地说，涉及一种可用于风力发电的磁悬浮式链帆风力机及利用风力输出动力的方法。

背景技术

在石化、燃煤能源日渐枯的今天，风力发电已成为人类能源开发的重点方向之一。资料表明，全球可开发风能资源的总量大约为人类能源需求总量的许多倍。风能的丰富性和可自然再生性是最具吸引力的理由。

风力发电技术起源于欧洲，其中丹麦、荷兰、德国等国家对风力发电的开发和倡导已经有超过20年的历史了。风力发电技术诞生以来，经历了不断的改进，进而发展成为目前比较成熟的水平轴、三叶片、锥形管式塔等结构形式。

目前的大型风力发电机通常采用水平轴风力机形式，主要由塔架、风轮、变速箱(加速齿轮箱)、发电机、对风装置、控制系统等部件所组成。风轮的作用是将风能转换为机械能，它由气体流动性能良好的叶片装在轮轴上所组成，低速转动的风轮通过传动机构由加速齿轮箱增速，进而将动力传递给发电机。风轮由高大的塔架支撑，由于风向会经常改变，为了有效地利用风能，必须要有自动迎风的对风装置。现有的对风装置一般有三种，第一种利用尾舵进行控制；第二种利用舵轮进行控制；第三种是利用风向传感器与伺服电机相结合的传动机构来实现对风。利用对风装置推动风轮使之一直面对迎风面。

在水平轴风力机的情况下，气流流动(风)产生的升力总是推动风轮的叶片绕中心轴转动。在风速不变的情况下，升力的大小也不会改变。如果要增加推动风轮转动的力，那么需要增大叶片的面积，增大风轮的体积，或者提高塔架的高度，以获得更大的风速。这样必然会造成投资的增加、加大制造难度。

为此，本申请的发明人设计出一种链帆式的风力机，其中国专利申请专利号为：200710074832.8，发明名称为：链帆风力机及利用风力输出动力的方法。在塔架上设置链帆架，然后通过封闭链索将相邻的两个链帆架连接起来，并且在封闭链索上安装有多个链帆。在工作时，通过链帆受风，推动封闭链索绕链帆架转动，从而带动链帆架上的主动轴输出动力。然而，这种结构的链帆风力机存在一个很大的问题：由于链帆具有较大的重量，在固定安装到封闭链索上时，会因重力作用，使得封闭链索下垂，从而在封闭链索转动过程中会产生较大的阻力，造成较大的能量损耗和磨损，不利于实际应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的链帆风力机的封闭链索下垂带来的缺陷，提供一种能有效保证封闭链索保持在一个水平面上、减少阻力和磨损的磁悬浮式链帆风力机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种磁悬浮式链帆风力机，包括至少两个分开的塔架、在每一所述塔架上安装的链帆架、以及连接相邻的所述链帆架的封闭链索、以及安装在所述封闭链索上的具有迎风角度的多个链帆；在所述塔架上还设有支撑组件、以及由所述支撑组件支撑水平设置的水平悬浮装置；所述水平悬浮装置保证所述封闭链索保持水平。

在本发明的磁悬浮式链帆风力机中，所述水平悬浮装置包括由所述支撑组件支撑水平设置的悬浮轨道、以及与所述封闭链索或链帆固定连接的多个挂件；所述悬浮轨道与所述挂件之间形成气隙，并推动所述挂件以带动所述封闭链索保持水平。

在本发明的磁悬浮式链帆风力机中，所述悬浮轨道与所述封闭链索的形状基本相同。

在本发明的磁悬浮式链帆风力机中，所述悬浮轨道为永磁轨道或电磁轨道；

所述挂件包括跨设在所述永磁轨道上侧的永磁头部或电磁头部、以及连接所述封闭链索或链帆的连接部；并且所述永磁轨道与永磁头部的极性相同，产生排斥力，以克服所述封闭链索和链帆的重力。

在本发明的磁悬浮式链帆风力机中，所述支撑组件包括固定设置在所述塔架上的弧形吊索支架、以及安装在所述弧形吊索支架上向下延伸的吊索；所述吊索的下端与所述悬浮轨道固定连接，将所述悬浮轨道水平吊挂安装在所述弧形吊索支架上。

在本发明的磁悬浮式链帆风力机中，所述悬浮轨道水平向外延伸出吊索连接部，用于供所述吊索固定连接，并避免所述吊索阻碍所述挂件的运动。

在本发明的磁悬浮式链帆风力机中，所述悬浮轨道包括位于中间的吊索连接部、以及在所述吊索连接部两侧设置的永磁部；对应的，所述挂件包括分别与所述两侧永磁部配合的永磁头部。

在本发明的磁悬浮式链帆风力机中，所述支撑组件和水平悬浮装置设置在所述封闭链索的上侧或下侧；或者，所述支撑组件和水平悬浮装置为两组，分别设置在所述封闭链索的上侧和下侧。

在本发明的磁悬浮式链帆风力机中，当所述支撑组件和水平悬浮装置位于所述封闭链索下侧时，所述支撑组件包括在地面向上延伸的支柱，将所述水平悬浮装置支撑在一个水平面上。

实施本发明具有以下有益效果：通过增加水平悬浮装置，来将封闭链索吊起或撑起，消除了因链帆的重力而带来的下垂等，而保证了封闭链索保持在同一水平面上，从而减少了封闭链索在运转过程中的阻力，提高了磁悬浮式链帆风力机的效率。另外，水平悬浮装置形成气隙，减少了转动时的摩擦，进一步的提高了磁悬浮式链帆式风力机的效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明磁悬浮式链帆风力机一个实施例的示意图；

图2是本发明磁悬浮式链帆风力机的水平悬浮装置的一个例子的示意图；

图3是本发明磁悬浮式链帆风力机的水平悬浮装置的另一个例子的示意图；

图4是本发明磁悬浮式链帆风力机的水平悬浮装置的另一个例子的示意图；

图5是本发明磁悬浮式链帆风力机的水平悬浮装置设置的封闭链索下侧的示意图。

具体实施方式

如图1所示，在本发明的链帆风力机一个实施例中，该链帆风力机包括两个具有一定距离分开设置的塔架10、安装在塔架10上的链帆架(图未示)、连接相邻的链帆架的封闭链索20、安装在封闭链索20上的多个链帆30、设置在塔架10上的支撑组件、以及由所述支撑组件支撑水平设置的水平悬浮装置。风力推动链帆30带动封闭链索20转动，从而带动链帆架上的主立轴转动，主立轴可与风力发电机的增速器连接，而带动风力发电机动作发电。其中，该塔架10、链帆架、封闭链索20、链帆30等，可以采用中国专利200710074832.8所公开的形式；当然，还可以根据实际情况做出对应的结构性调整或采用其他结构形式。

在本实施例中，支撑组件安装在塔架10的上部，通过支撑组件吊挂水平悬浮装置设置在封闭链索20的上方，来保证水平悬浮装置水平设置，从而保持安装在水平悬浮装置上的封闭链索20的水平设置。该支撑组件包括固定设置在塔架10上部的弧形吊索支架41、以及安装在弧形吊索支架41上的吊索42。该吊索42自然向下延伸，水平悬浮装置固定连接安装在吊索42的下端，从而将水平悬浮装置安装在弧形吊索支架41上。

该水平悬浮装置包括由支撑组件支撑水平设置的悬浮轨道、以及与封闭链索20或链帆30固定连接的多个挂件52。该悬浮轨道与挂件52配合，以保证封闭链索20保持水平。该悬浮轨道由吊索42吊起，基本保持水平，并且形状与封闭链索20的形状基本相同。该悬浮轨道由吊索42吊起基本水平设置，封闭链索20和链帆30通过挂件52安装在悬浮轨道上，由该悬浮轨道来吸收封闭链索20和链帆30的重力，使得封闭链索20可以保持水平转动，减少了因重力而产生的分力，从而减少转动阻力，提高效率。

本实施例中，该悬浮轨道为永磁轨道51，对应的，该挂件52为与该永磁轨道51相配合的磁性挂件52。如图2所示，该磁性挂件52包括跨设在永磁轨道51上侧的永磁头部521、以及连接封闭链索20或链帆30的连接部522。该永磁头部521的极性与永磁轨道51的极性相同，从而产生排斥力，以克服封闭链索20和链帆30的重力。如图所示，该永磁轨道51的上侧为北极，下部为南极；而包裹在永磁轨道51上侧的永磁头部521内侧为北极，外侧位南极，从而可以产生相互排斥的排斥力，永磁轨道51与永磁头部521之间产生气隙，从而减少传动的摩擦力，减少损耗，提高效率。挂件52的下部与封闭链索20或者链帆30固定连接，从而将封闭链索20通过挂件52挂设在永磁轨道51上，并通过永磁头部521和永磁轨道51之间的排斥力，来抵消链帆30和封闭链索20的重力，使得封闭链索20可以保持在同一水平面上，避免了重力的影响，并且在永磁头部521和永磁轨道51之间形成气隙，减少转动摩擦等，提高了效率。

为了便于将永磁轨道51安装到吊索42上，并不阻碍挂件52在永磁轨道51上滑动，在永磁轨道51的一侧水平延伸出吊索连接部511，吊索42的末端与该吊索连接部511固定连接，从而永磁轨道51由吊索42吊挂安装。而挂件52的连接部522则从没有吊索42的一侧向下延伸，从而避免了吊索42对挂件52的运动的阻碍。

如图3所示，是永磁轨道61的另一种形式，其包括中间位置的吊索连接部611，在吊索连接部611的两侧向上设置永磁部；对应的，挂件62的永磁头部621也分为两部分，分别与永磁轨道61的永磁部相对应，而挂件62的连接部622在中间位置向下延伸，与封闭钢索或链帆进行固定连接。这种永磁轨道61为对称设计，从而保证了轨道的稳定性。

如图4所示，是永磁轨道71的另一种形式，其包括设置在上部的吊索连接部711、以及在吊索连接部711下方设置的永磁部712。该永磁部712为加大永磁部，从而使得挂件72的永磁头部721可以包裹设置该永磁部712的外围；而吊索则在上部吊挂连接吊索连接部711，从而避免吊索影响挂件72的运动。

可以理解的，吊索42的数量可以根据需要来布置，足以保持永磁轨道51的平稳即可。也可以在同一截面上平行设置两根以上的吊索42，来更好的稳定安装永磁轨道51。永磁轨道51与吊索42、永磁轨道51与挂件52之间的连接方式可以根据需要进行设计，保证吊索42不影响挂件52的运行即可。

另外，永磁轨道51和挂件52的永磁头部521还可以为电磁轨道和挂件的电磁头部，在通电时才会具有磁性，此时需要增加供电系统，对电磁铁进行磁性加载。或者，采用气浮的水平悬浮装置，通过在水平悬浮轨道上通入高压气体，并在悬浮轨道上侧面开设出气孔，进退推动挂件52，形成气隙，同样也能达到减少阻力的作用。

进一步的，支撑组件和水平悬浮装置还可以在封闭链索20的下侧设置，或者同时在封闭链索20的上侧和下侧设置。如图5所示，当设置在封闭链索20的下侧时，挂件52的连接部522向上延伸，连接下侧的封闭链索20或链帆30，同样可以起到支撑作用，将封闭链索20保持在同一水平面上。支撑组件除了采用上述弧形吊索支架41和吊索42外，还可以采用其他的形式实现，例如，在地面或塔架10形成的平台上，设置向上延伸的支柱43，直接支撑悬浮轨道，从而将悬浮轨道支撑在一个水平面上。

挂件52的连接部522可以直接与封闭链索20固定连接、或者直接与链帆30固定连接，利用挂件52的永磁头部521与永磁轨道51之间的同极性排斥力，来消除封闭链索20和链帆30的重力。当然，挂件52的连接部522和封闭链索20或链帆30的固定方式可以使用现有的各种固定连接的方式。

在工作时，水平悬浮装置的悬浮轨道由支撑组件支撑，保持在同一水平面上，并通过悬浮轨道和挂件52之间的相互作用力，来消除封闭链索20和链帆30的重力作用，从而保证了封闭链索20保持在同一水平面上运行；并且悬浮轨道和挂件52之间形成气隙，其阻力非常小，不会阻碍封闭链索20的转动，并消除了封闭链索20因重力而产生的分力造成的磨损、能量损耗等，大大提高了效率。

Claims (8)

1.一种磁悬浮式链帆风力机，包括至少两个分开的塔架、在每一所述塔架上安装的链帆架、以及连接相邻的所述链帆架的封闭链索、以及安装在所述封闭链索上的具有迎风角度的多个链帆；其特征在于，在所述塔架上还设有支撑组件、以及由所述支撑组件支撑水平设置的水平悬浮装置；所述水平悬浮装置保证所述封闭链索保持水平；所述水平悬浮装置包括由所述支撑组件支撑水平设置的悬浮轨道、以及与所述封闭链索或链帆固定连接的多个挂件；所述悬浮轨道与所述挂件之间形成气隙，并推动所述挂件以带动所述封闭链索保持水平。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮式链帆风力机，其特征在于，所述悬浮轨道与所述封闭链索的形状基本相同。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮式链帆风力机，其特征在于，所述悬浮轨道为永磁轨道或电磁轨道；

所述挂件包括跨设在所述永磁轨道上侧的永磁头部或电磁头部、以及连接所述封闭链索或链帆的连接部；并且所述永磁轨道与永磁头部的极性相同，产生排斥力，以克服所述封闭链索和链帆的重力。

4.根据权利要求1所述的磁悬浮式链帆风力机，其特征在于，所述支撑组件包括固定设置在所述塔架上的弧形吊索支架、以及安装在所述弧形吊索支架上向下延伸的吊索；所述吊索的下端与所述悬浮轨道固定连接，将所述悬浮轨道水平吊挂安装在所述弧形吊索支架上。

5.根据权利要求4所述的磁悬浮式链帆风力机，其特征在于，所述悬浮轨道水平向外延伸出来形成吊索连接部，用于供所述吊索固定连接，并避免所述吊索阻碍所述挂件的运动。

6.根据权利要求4所述的磁悬浮式链帆风力机，其特征在于，所述悬浮轨道包括位于中间的吊索连接部、以及在所述吊索连接部两侧设置的永磁部；对应的，所述挂件包括分别与两侧的所述永磁部配合的永磁头部。

7.根据权利要求1-6任一项所述的磁悬浮式链帆风力机，其特征在于，所述支撑组件和水平悬浮装置设置在所述封闭链索的上侧或下侧；或者，所述支撑组件和水平悬浮装置为两组，分别设置在所述封闭链索的上侧和下侧。

8.根据权利要求7所述的磁悬浮式链帆风力机，其特征在于，当所述支撑组件和水平悬浮装置位于所述封闭链索下侧时，所述支撑组件包括在地面向上延伸的支柱，将所述水平悬浮装置支撑在一个水平面上。

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