CN101956667B - 一种风磁综合发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风磁综合发电系统，其特征在于：它包括风力发电装置，风力发电装置包括一旋转风力轮，旋转风力轮外围设置一搜风筒架，搜风筒架上间隔设置有4～8片搜风板，搜风板截面呈斜三角形，相邻两块搜风板之间形成一个喇叭型的收缩进风通道；发电机输入轴上端连接旋转风力轮的输出端，下端连接磁动力发电装置；磁动力发电装置包括一上法兰盘和一下法兰盘；上、下法兰盘之间依次设置有作为磁动力工作盘的发电机底板固定盘、发电机轴旋转工作盘、电动机轴旋转工作盘和电动机底板固定盘；发电机底板固定盘和电动机底板固定盘分别固定在上、下法兰盘上；输入轴穿过发电机底板固定盘后，连接发电机轴旋转工作盘；电动机轴旋转工作盘的中心固定有一电动机轴，电动机轴的下端穿过下法兰盘后，连接一低压直流电动机。

Description

一种风磁综合发电系统
技术领域
本发明涉及一种发电系统，特别是关于一种风磁综合发电系统。
背景技术
国际上，风力轮都是靠自然风推动，不论是三叶垂直旋转还是水平旋转风叶，都主要是靠外缘叶尖部位作功产生扭力。由于旋转风力轮扇叶在风流中会产生一半的推动力和一半的阻力，因此，在大风情况下，旋转风力轮转速提高，旋转风力轮扇叶产生的负面阻力增大，最终降低发电系统的发电效率。而在风小或无风时，旋转风力轮转速低或者没有转速，因此，同样会导致发电系统的发电效率降低。为了提高发电系统的发电效率，一般采用的方法是增大风轮的直径，所以现有旋转风力轮越做越大，但是，旋转风力轮越大、高度越高，其稳定性就越差，同时成本也越高。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种可减少旋转风力轮扇叶产生的阻力，风小或无风情况下同样可高效率发电的风磁综合发电系统。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种风磁综合发电系统，其特征在于：它包括风力发电装置、发电机和磁动力发电装置；所述风力发电装置包括一设置在平台上方的旋转风力轮，所述旋转风力轮外围设置一固定在平台上的搜风筒架，所述搜风筒架上间隔设置有4～8片搜风板，所述搜风板为一立面固定墙板，其水平截面呈斜三角形状，相邻的两块所述搜风板之间形成一个喇叭型的收缩进风通道；所述发电机设置在平台下方，其输入轴上端连接所述旋转风力轮的输出端，其所述输入轴下端连接所述磁动力发电装置；所述磁动力发电装置包括设置在机架上方的一上法兰盘和一下法兰盘；所述上、下法兰盘之间依次设置有作为磁动力工作盘的发电机底板固定盘、发电机轴旋转工作盘、电动机轴旋转工作盘和电动机底板固定盘；所述发电机底板固定盘和电动机底板固定盘分别固定设置在所述上、下法兰盘上；所述输入轴穿过所述上法兰盘和发电机底板固定盘，固定连接所述发电机轴旋转工作盘；所述电动机轴旋转工作盘的中心固定连接有一电动机轴，所述电动机轴的下端穿过所述电动机底板固定盘和下法兰盘后，连接一设置在所述机架内的低压直流电动机。
所述磁动力工作盘采用无磁性材料制成，其上、下表面分别设置有一磁屏蔽板，所述磁动力工作盘上围绕中心轴设置有若干圈斜孔，每一斜孔内设置有一斜菱形的磁块，在每一所述磁块的钝角位置分别设置一导磁板。
所述磁动力工作盘上围绕中心轴设置有两圈斜孔，其中内圈上均匀间隔设置有六个斜孔，外圈上均匀间隔设置有十二个斜孔，每一所述斜孔内设置的所述磁块的倾斜角度为15°～45°，内、外圈所述磁块的夹角为15°。
所述旋转风力轮包括一垂直主轴，所述垂直主轴周向设置有一圈支撑骨架，所述支撑骨架上间隔挂设有若干扇叶；所述垂直主轴的输出端连接所述电机的输入轴上端。
所述支撑骨架上间隔设置的扇叶为十二片。
所述搜风筒架上的所述搜风板的数量为六片。
所述垂直主轴底部依次穿过一固定底座轴承套和所述平台，且通过一联轴器与所述发电机的输入轴的上端连接，所述平台底部与所述联轴器之间的所述垂直主轴上还依次设置有刹车装置和增速器。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于在旋转风力轮外围安装搜风板，利用搜风板的外侧面阻挡风流对水平旋转逆向风叶背面的阻力，并且每一搜风板的横截面是斜三角形，每两块搜风板之间形成喇叭型缩口通道，因此可将风流加压提速，让旋转风叶轮获得强有力的风流，增加旋转风力轮的做功能力。2、本发明由于将磁动力盘上设置有多块倾斜的(18块)磁块，磁动力工作盘上、下表面设置有磁屏蔽板，因此，可有效将两个磁动力工作盘上所有磁块调出斜向相对的单方向斥力，即两只圆盘相对旋转的扭力，旋转扭力与旋转风力轮主轴扭力共同带动发电机轴旋转工作，达到节能高效作用。3、本发明由于将旋转风力轮的整体外型尺寸缩小，旋转风力轮的垂直轴与发电机直接在同一连接线上，可以降低整个发电系统的高度，同时，搜风板可以将30％的负面风转为推动风叶轮转动的扭力，磁动力工作盘相对旋转形成的扭力降低了发电机旋转阻力，可使风轮整体尺寸減小，转速提高。4、本发明将风力发电装置、发电机和磁动力发电装置与房屋平台设置为一体，采用风、磁技术，将自然界气侯变化形成的风和永久磁铁本身固有的内力做初始能源，制作出高效搜风板旋转风力轮和磁动力工作盘，让风磁自然能源成为发电设备工作的动力，这是取之不尽、用之不竭的清洁能源，风和磁配合将工作效率大幅度提高，可制造出长时间不间断稳定发电的设备。本发明结构设计巧妙，操作方便，可广泛用于发电过程中。
附图说明
图1是本发明结构示意图
图2是本发明旋转风力轮结构示意图
图3是本发明搜风装置结构示意图
图4是本发明旋转风力轮和搜风装置的水平横截面示意图
图5是本发明磁力发电系统结构示意图
图6是本发明磁力发电系统局部放大示意图
图7是本发明磁动力工作盘结构示意图
图8是本发明磁动力工作盘俯视示意图
图9是本发明磁块结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明包括风力发电装置1、发电机2和磁动力发电装置3。
如图1、图2所示，风力发电装置1设置在屋顶平台4上方，其包括一旋转风力轮5，旋转风力轮5包括一垂直主轴51，垂直主轴51周向设置有一圈支撑骨架52，支撑骨架52上间隔挂设有若干扇叶53。如图1、图3、图4所示，旋转风力轮5外围设置有一固定在屋顶安装平台4上的搜风装置6，搜风装置6包括一其内可装设旋转风力轮5的搜风筒架61，搜风筒架61外圆周上间隔设置有若干搜风板62，搜风板62为水平截面呈斜三角形的固定墙板，相邻的两块搜风板62之间形成一个喇叭型的收缩进风通道，搜风板62横截面两外斜边的长度根据周围空间面积而定，两外斜边长度越大，收缩进风通道的路径越长，加压增速的效果越好。
如图1、图2所示，旋转风力轮5的垂直主轴51底部依次穿过固定底座轴承套7和平台4，且通过一联轴器8与发电机2的输入轴的上端连接，输入轴的下端连接磁动力发电装置3。平台4底部和联轴器8之间的垂直主轴51上还依次设置有刹车装置9和增速器10，刹车装置9和增速器10可以采用现有技术。
如图5、图6所示，磁动力发电装置3设置在发电机2下方，其包括一机架31，机架31顶面通过螺杆和螺母间隔设置有一上法兰盘32和一下法兰盘33。上、下法兰盘32、33之间依次设置有发电机底板固定盘34、发电机轴旋转工作盘35、电动机轴旋转工作盘36和电动机底板固定盘37。发电机底板固定盘34固定设置在上法兰盘32底面；发电机2的输入的轴下端21依次穿过上法兰盘32和发电机底板固定盘34后，固定连接在发电机轴旋转工作盘35上。电动机底板固定盘37固定设置在下法兰盘33顶面；电动机轴旋转工作盘36的中心固定设置有一电动机轴38，电动机轴38的下端依次穿过电动机底板固定盘37和下法兰盘33连接一低压直流电动机39，低压直流电动机39设置在机架31内。
如图7、图8所示，发电机底板固定盘34、发电机轴旋转工作盘35、电动机轴旋转工作盘36和电动机底板固定盘37都属于磁动力工作盘40。磁动力工作盘40是采用无磁性材料制作的圆盘，圆盘厚度视选定磁块的厚度设定。圆盘上、下表面分别设置有一磁屏蔽板41，圆盘上围绕圆盘中心轴可设置两圈斜孔42，每圈按基数六的倍率增加，其中内圈上均匀间隔设置有六个斜孔42，相邻两斜孔42的夹角为60°，外圈上均匀间隔设置有十二个斜孔42，相邻两斜孔42的夹角为30°。每一斜孔42内设置有一呈斜菱形的磁块43，磁块43的倾斜角度为15°～45°(如图9所示)，内、外圈磁块43的夹角是15°。相邻的两圆盘上的所有磁块43方向为同级，两工作盘相对面同级为相斥作用。由于磁块43是斜菱形，在每一磁块43的钝角位置分别设置一导磁板44，导磁板44放在钝角位置压在磁块面上，可增强磁力线向下迴环作用。
上述实施例中，支撑骨架13上间隔挂设的扇叶14可以是十二片，搜风筒架61上的搜风板62可以每隔60°或45°角安装一片，可以安装4～8片。试验证明每一搜风筒架上安装六片搜风板62结构最紧凑，效果最好。
由于旋转风力轮5的直径关系到旋转风力轮5的转速和产生扭力的大小，旋转风力轮5的直径越大，则旋转风力轮5的转速越小，产生的扭力越大；反之，旋转风力轮5的直径越小，则旋转风力轮5的转速越大，产生的扭力越小。旋转风力轮5采用的叶片为窄型叶片，可提高旋转风力轮的整体速度。
本发明将旋转风力轮5整体外型尺寸缩小(现有技术中直径是5～6m，本实施例中采用的直径为3.5m)，垂直主轴51和发电机2的输入轴21连接为一体，因此，可降低整个发电系统的高度，使风叶轮距发电机的距离变近，轴中心线误差变小，效率提高。
目前生产的钕铁硼永磁块，其表磁强度已达到6000～8000高斯，在相距50～30mm的两块同极磁块之间，每平方厘米已有2～5kg的斥力，本发明在磁动力工作盘40上下表面设置有磁屏蔽板41，采用屏蔽技术，可有效将两只磁动力工作盘40上所有磁块43调出斜向相对的单方向斥力，这斥力(推力)就是让两只圆盘相对旋转的扭力，旋转扭力与旋转风力轮5的垂直主轴51的扭力共同带动发电机2的输入轴21旋转工作，达到节能高效作用。
本发明的工作原理：
在有风情况下，发电机2以风力作功为主，由于旋转风力轮5半径减小，旋转风力轮5转速提高，扭力减小，本发明在旋转风力轮5外围安装搜风板62，在风流中，搜风板62外侧表面可阻挡从侧向滑过旋转风力轮5的风，减少侧向风对水平旋转逆向风叶背面的阻力，搜风板可以将30％的负面风转为推动风叶轮转动的扭力，同时搜风板62横截面是斜三角形，每两块搜风板62之间形成喇叭缩口通道，进入喇叭通道口的风在缩经道道中受到加压增速的作用，提高了风能密度，进入旋转风力轮5作用在旋转风力轮5叶片的力和速度都有提高，也就是增加了做功能力，这样的旋转风力轮5比其它相同尺寸旋转风力轮5效率提高15％～30％。
在风小或无风情况下，旋转风力轮5转速较低，此时显示磁动力作功效果，利用低压直流电动机39启动磁动力工作盘40，在旋转中，两磁动力工作盘40相对磁块43在相对位移时，磁斥力的推力转化为两磁动力工作盘40相对旋转的扭力，两磁动力工作盘40将每块磁块43的负向斥力用磁屏蔽板41调整封闭，表面只有斜角度的相互斥力。在旋转中每两块磁动力工作盘40在相遇和离开时，可视为每次相遇是终点，离开是推出起点，这种缩环返复的推动力即是磁动力做功的基本点。磁动力工作盘40的扭力增加了推动发电机2的工作扭力，减少了电动机39的做功，使初始电压电流值下降，综合的效果使系统效率提高了30％以上。
本发明是将自然界气侯变化形成的风和永久磁块本身固有的内力做初始能源，制作出高效搜风板62、旋转风力轮5和磁动力工作盘40，使风、磁自然能源成为发电设备工作的动力，这是取之不尽、用之不竭的清洁能源，风和磁配合将工作效率大幅度提高，可制造出长时间不间断稳定发电的设备。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种风磁综合发电系统，其特征在于：它包括风力发电装置、发电机和磁动力发电装置；
所述风力发电装置包括一设置在平台上方的旋转风力轮，所述旋转风力轮外围设置一固定在平台上的搜风筒架，所述搜风筒架上间隔设置有4～8片搜风板，所述搜风板为一立面固定墙板，其水平截面呈斜三角形状，相邻的两块所述搜风板之间形成一个喇叭型的收缩进风通道；
所述发电机设置在平台下方，其输入轴上端连接所述旋转风力轮的输出端，其所述输入轴下端连接所述磁动力发电装置；
所述磁动力发电装置包括设置在机架上方的一上法兰盘和一下法兰盘；所述上、下法兰盘之间依次设置有作为磁动力工作盘的发电机底板固定盘、发电机轴旋转工作盘、电动机轴旋转工作盘和电动机底板固定盘；所述发电机底板固定盘和电动机底板固定盘分别固定设置在所述上、下法兰盘上；所述输入轴穿过所述上法兰盘和发电机底板固定盘，固定连接所述发电机轴旋转工作盘；所述电动机轴旋转工作盘的中心固定连接有一电动机轴，所述电动机轴的下端穿过所述电动机底板固定盘和下法兰盘后，连接一设置在所述机架内的低压直流电动机；
所述磁动力工作盘采用无磁性材料制成，其上、下表面分别设置有一磁屏蔽板，所述磁动力工作盘上围绕中心轴设置有若干圈斜孔，每一斜孔内设置有一斜菱形的磁块，在每一所述磁块的钝角位置分别设置一导磁板，所述导磁板放在钝角位置压在磁块面上。
2.如权利要求1所述的一种风磁综合发电系统，其特征在于：所述磁动力工作盘上围绕中心轴设置有两圈斜孔，其中内圈上均匀间隔设置有六个斜孔，外圈上均匀间隔设置有十二个斜孔，每一所述斜孔内设置的所述磁块的倾斜角度为15°～45°，内、外圈所述磁块的夹角为15°。
3.如权利要求1或2所述的一种风磁综合发电系统，其特征在于：所述旋转风力轮包括一垂直主轴，所述垂直主轴周向设置有一圈支撑骨架，所述支撑骨架上间隔挂设有若干扇叶；所述垂直主轴的输出端连接所述电机的输入轴上端。
4.如权利要求3所述的一种风磁综合发电系统，其特征在于：所述支撑骨架上间隔设置的扇叶为十二片。
5.如权利要求1或2或4所述的一种风磁综合发电系统，其特征在于：所述搜风筒架上的所述搜风板的数量为六片。
6.如权利要求3所述的一种风磁综合发电系统，其特征在于：所述搜风筒架上的所述搜风板的数量为六片。
7.如权利要求3所述的一种风磁综合发电系统，其特征在于：所述垂直主轴底部依次穿过一固定底座轴承套和所述平台，且通过一联轴器与所述发电机的输入轴的上端连接，所述平台底部与所述联轴器之间的所述垂直主轴上还依次设置有刹车装置和增速器。
8.如权利要求4所述的一种风磁综合发电系统，其特征在于：所述垂直主轴底部依次穿过一固定底座轴承套和所述平台，且通过一联轴器与所述发电机的输入轴的上端连接，所述平台底部与所述联轴器之间的所述垂直主轴上还依次设置有刹车装置和增速器。
9.如权利要求6所述的一种风磁综合发电系统，其特征在于：所述垂直主轴底部依次穿过一固定底座轴承套和所述平台，且通过一联轴器与所述发电机的输入轴的上端连接，所述平台底部与所述联轴器之间的所述垂直主轴上还依次设置有刹车装置和增速器。
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