CN102220937A - 一种具有微风启动和避雷功能的垂直轴磁悬浮风力发电机 - Google Patents

一种具有微风启动和避雷功能的垂直轴磁悬浮风力发电机 Download PDF

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Abstract

一种具有微风启动和避雷功能的垂直轴磁悬浮风力发电机，包括垂直轴、由上壳盖、中间的短轴向尺寸圆筒外壳和下壳盖组成的盘状壳体、定子、外转子和设置在所述垂直轴底端的承重法兰。设有由两个以上的半圆形状金属片制成的上下两节或四节且上下均有开口的S型风筒，S型风筒设置在垂直轴上；在垂直轴的顶端设有避雷针球，避雷针球根部和整台风机连接，并在地面下做成接地极。围绕垂直轴转动，风机整体向下，相互之间没有摩擦，没有阻力。只要有任意风向的微风就能使风机转动，从而使之发电，而且运转平稳，无抖动，无噪音。发生雷击时，避雷针球将雷击形成的强电流直接分流至大地，以避免风力发电机免遭雷击的危险，保证风电系统正常使用。

Description

一种具有微风启动和避雷功能的垂直轴磁悬浮风力发电机
技术领域
本发明涉及发电机，特别是涉及一种具有微风启动和避雷功能的垂直轴磁悬浮风力发电机。
背景技术
蒲福氏风级根据风力强度分为0～12级，其中1～2级称为轻微风，相应风速是：微风为0.55～1.67m/s，轻风为1.94～3.33m/s。现有垂直轴磁悬浮风力发电机的启动风速高，一般需风速至少为4m/s的3级和缓风才能启动，还对风向有要求。此外，现有垂直轴磁悬浮风力发电机没有安装避雷针球，存在遭雷击的危险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种改具有微风启动和避雷功能的垂直轴磁悬浮风力发电机。
本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决。
这种具有微风启动和避雷功能的垂直轴磁悬浮风力发电机，包括垂直轴、由上壳盖、中间的短轴向尺寸圆筒外壳和下壳盖组成的盘状壳体、定子、外转子和设置在所述垂直轴底端的承重法兰；
所述定子设置在盘状壳体内，所述外转子是由所述上壳盖和下壳盖构成的外转子且与所述垂直轴过盈配合连接，所述上壳盖和下壳盖内侧面按照设定磁极数等分的扇形区的近外圆周内侧内各开有外梯形极槽，所述外梯形极槽内嵌置有极性交替相间的高磁能永磁材料而构成的一磁极，所述定子的表平面上嵌有线圈，当风机整体转动时，所述外转子转动始终保持无机械摩擦的悬浮状态，无机械磨损，所述线圈不转动而切割磁力线产生电流；
还包括绕所述垂直轴旋转形成无弯矩应力曲线的陀螺形柔性条形弯叶片，所述柔性条形弯叶片的受风面接受风的推力而开始转动，并带动整台风机转动。当整台风机转动到一定的转速时即形成上升的力量，并同时使整台风机的转动稳定，同时稳定输出电流电压。
这种具有微风启动和避雷功能的垂直轴磁悬浮风力发电机的特点是：
设有由两个以上的半圆形状金属片制成的上下两节或四节且上下均有开口的S型风筒，所述S型风筒设置在所述垂直轴上，风速为0.55～1.67m/s的微风吹进S型风筒一迎风面里，此时整台风机转动；当整台风机转动到S型风筒另一迎风面时，贯穿整台风机的风速为0.55～1.67m/s的微风又吹进S型风筒的另一迎风面里，如此反复的转动，形成对整台风机的二次推动力，加速风机的运转，使其具有风速为0.55～1.67m/s的微风启动功能。
在所述垂直轴的顶端设有避雷针球，所述避雷针球根部和整台风机连接，并在地面下做成接地极，用于避免风力发电机免遭雷击的危险，保证风电系统的正常使用。
本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。
所述高磁能永磁材料是钕铁硼磁性材料，是稀土钕、氧化铁和硼的合金。又称磁钢。
所述条形弯叶片的横切面是纺梭状横切面，迎风面即条形弯叶片的受风着力面厚度大于两侧厚度，且迎风面横切面积大于两侧的横切面积。当迎风面受风力推动作用时即可轻易地驱动发电机垂直轴朝设定方向转动，有效利用风力进行能量转换，充分利用风资源。
优选的，所述条形弯叶片是薄壁中空结构的铝合金条型材弯叶片。
优选的，所述薄壁中空结构是设有加强筋的薄壁中空结构。
优选的，所述加强筋是横切面为C形的加强筋。
优选的，所述条形弯叶片的迎风面厚度大于两侧厚度1.0～1.2厘米。
本发明与现有技术对比的有益效果是：
本发明以垂直轴为中心，整体转动形成阻力较小的类似球形，围绕垂直轴转动，风机整体向下，相互之间没有摩擦，没有阻力。只要有任意风向的风速为0.55～1.67m/s的微风就能使风机转动，从而使之发电，而且运转平稳，无抖动，无噪音。发生雷击时，避雷针球将雷击形成的强电流直接分流至大地，以避免风力发电机免遭雷击的危险，保证风电系统正常使用。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的主视图；
图2是本发明具体实施方式的解体结构示意的图；
图3是图2的S型风筒的放大图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式并对照附图对本发明进行说明。
一种如图1～3所示的具有微风启动和避雷功能的垂直轴磁悬浮风力发电机，包括垂直轴4、由上壳盖6、中间的短轴向尺寸圆筒外壳5和下壳盖9组成的盘状壳体、定子、外转子和设置在垂直轴4底端的承重法兰10，定子设置在盘状壳体内，外转子是由上壳盖6和下壳盖9构成的外转子且与垂直轴4过盈配合连接，上壳盖6和下壳盖9内侧面按照设定磁极数等分的扇形区的近外圆周内侧内各开有外梯形极槽，上壳盖6和下壳盖9的外梯形极槽内分别嵌置有极性交替相间的高磁能钕铁硼磁性材料7、8而构成的磁极，定子的表平面上嵌有线圈11，当风机整体转动时，外转子转动始终保持无机械摩擦的悬浮状态，无机械磨损，线圈11不转动而切割磁力线产生电流；还包括绕垂直轴4旋转形成无弯矩应力曲线的陀螺形柔性条形弯叶片2，柔性条形弯叶片2的受风面接受风的推力而开始转动，并带动整台风机转动。当整台风机转动到一定的转速时即形成上升的力量，并同时使整台风机的转动稳定，同时稳定输出电流电压。条形弯叶片2是设有纺梭状、横切面为C形的加强筋的薄壁中空结构的铝合金条型材弯叶片，其迎风面厚度大于两侧厚度1.0～1.2厘米。
设有由两个半圆形状金属片制成的上下两节或四节且上下均有开口的S型风筒3，S型风筒3设置在垂直轴4上，风速为0.55～1.67m/s的微风吹进S型风筒3的一迎风面A里，此时整台风机转动；当整台风机转动到S型风筒3的另一迎风面A1时，贯穿整台风机的风速为0.55～1.67m/s的微风又吹进S型风筒3的另一迎风面A1里，如此反复的转动，形成对整台风机的二次推动力，加速风机的运转，使其具有风速为0.55～1.67m/s的微风启动功能。
在垂直轴4的顶端设有避雷针球1，避雷针球1根部和整台风机连接，并在地面下做成接地极，用于避免风力发电机免遭雷击的危险，保证风电系统正常使用。
当风推动柔性条形弯叶片2和S型风筒3时，带动垂直轴4转动。垂直轴4带动避雷针球1、柔性条形弯叶片2、S型风筒3、短轴向尺寸圆筒外壳5、上壳盖6和高磁能钕铁硼磁性材料7构成的磁极转动，而线圈11和下壳盖8和高磁能钕铁硼磁性材料9及法兰10不运转，切割磁力线产生电流。发生雷击时，避雷针球1将雷击形成的强电流直接分流至大地，以避免风力发电机免遭雷击的危险，保证风电系统正常使用。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种具有微风启动和避雷功能的垂直轴磁悬浮风力发电机，包括垂直轴、由上壳盖、中间的短轴向尺寸圆筒外壳和下壳盖组成的盘状壳体、定子、外转子和设置在所述垂直轴底端的承重法兰；
所述定子设置在盘状壳体内，所述外转子是由所述上壳盖和下壳盖构成的外转子且与所述垂直轴过盈配合连接，所述上壳盖和下壳盖内侧面按照设定磁极数等分的扇形区的近外圆周内侧内各开有外梯形极槽，所述外梯形极槽内嵌置有极性交替相间的高磁能永磁材料而构成的一磁极，所述定子的表平面上嵌有线圈，当风机整体转动时，所述外转子转动始终保持无机械摩擦的悬浮状态，无机械磨损，所述线圈不转动而切割磁力线产生电流；
还包括绕所述垂直轴旋转形成无弯矩应力曲线的陀螺形柔性条形弯叶片，所述柔性条形弯叶片的受风面接受风的推力而开始转动，并带动整台风机转动。当风机转动到一定的转速时即形成上升的力量，并同时使整台风机的转动稳定，同时稳定输出电流电压；
其特征在于：
设有由两个以上的半圆形状金属片制成的上下两节或四节且上下均有开口的S型风筒，所述S型风筒设置在所述垂直轴上，风速为0.55～1.67m/s的微风吹进S型风筒一迎风面里，此时整台风机转动；当整台风机转动到S型风筒另一迎风面时，贯穿整台风机的风速为0.55～1.67m/s的微风又吹进S型风筒的另一迎风面里，如此反复的转动，形成对整台风机的二次推动力，加速风机的运转；
在所述垂直轴的顶端设有避雷针球，所述避雷针球根部和整台风机连接，并在地面下做成接地极。
2.如权利要求1所述的具有微风启动和避雷功能的垂直轴磁悬浮风力发电机，其特征在于：
所述高磁能永磁材料是钕铁硼磁性材料，是稀土钕、氧化铁和硼的合金。
3.如权利要求1或2所述的具有微风启动和避雷功能的垂直轴磁悬浮风力发电机，其特征在于：
所述条形弯叶片的横切面是纺梭状横切面，迎风面即条形弯叶片的受风着力面厚度大于两侧厚度，且迎风面横切面积大于两侧的横切面积。
4.如权利要求3所述的具有微风启动和避雷功能的垂直轴磁悬浮风力发电机，其特征在于：
所述条形弯叶片是薄壁中空结构的铝合金条型材弯叶片。
5.如权利要求4所述的具有微风启动和避雷功能的垂直轴磁悬浮风力发电机，其特征在于：
所述薄壁中空结构是设有加强筋的薄壁中空结构。
6.如权利要求5所述的具有微风启动和避雷功能的垂直轴磁悬浮风力发电机，其特征在于：
所述加强筋是横切面为C形的加强筋。
7.如权利要求6所述的具有微风启动和避雷功能的垂直轴磁悬浮风力发电机，其特征在于：
所述条形弯叶片的迎风面厚度大于两侧厚度1.0～1.2厘米。
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