CN103147920B - 磁动力驱动风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了磁动力驱动风力发电装置。由风轮驱动主转体转动，转动过程中第一磁铁和第二磁铁产生相斥力，该相斥力使从转体转动，由于从转体转动时存在惯性，主转体不断转动，相斥力反复作用在从转体，通过运动叠加的模式持续推动从转体，能使从转体高速转动，然后再由高速转动的从转体驱动发电机发电，实现风能——机械能——电能的高效转变过程，具有更低的成本、更小的体积、更环保、更显著的发电效能和更高的发电输出功率。

Description

磁动力驱动风力发电装置

技术领域

本发明涉及一种磁动力驱动风力发电装置。

背景技术

自工业革命以来，人类生产生活和科学实践中所大量依赖的石化燃料资源正面临枯竭。根据联合国能源署估计，按照现在的能源消耗模式，煤炭资源还可供人类使用200年，天然气资源可用50年，石油资源可用30年。从我国能源消耗统计看，我国目前的能源利用结构中，火力发电（81.5%）+水力发电（16%）+核电（2.1%）=99.7%。由此可见，风力发电在其中所占的比例可以忽略不计。作为可再生能源的风能，其总能量达到现今世界总能耗的3倍。1%的风能被利用，就可减少世界3%的不可再生能源的消耗。然而，如此丰富的新能源—风能，为什么在当今的能源消耗中却几乎被忽略不计呢？主要原因：1、受地理环境的影响，不同地方的风力资源往往存在显著的差异性；2、风力发电装置的设计与制造还未能与风力资源很好地匹配，进而制约了风力资源的充分利用。前者是客观原因，后者则是人类需要通过发明创造来实现风力发电装置与具体风力场的匹配问题。

风力发电装置的设计所依据的基本理论就是：风力发电能量（功率）与风速的三次方成正比、与风叶所扫过的面积成正比。

在我国，按照风能资源分布划分，一般分为四个区：风能丰富区，风能较丰富区，风能可利用区和风能欠缺区。由于风速反映了风能的重要指标，受到风能资源分布的实际情况制约。根据风力能量的计算理论，要想获得大功率风力发电，增大风叶的扫风面积，设计大型或超大型风力发电机是必然选择。然而，从我国风力资源分布情况看，只有大约26%的区域可建大型风力发电场。但是，考虑到地理环境对风力场制约的因素，真正能够建立起效果显著的风力发电场的面积必然小于26%。如此一来，风力资源的利用效率将不得不大打折扣。另一方面，从制造大型风力发电机的技术角度讲，比如兆瓦级风力发电机，其所面临的风险是不可避免的，至少存在以下风险表现：1、制造成本高，每台兆瓦性风力发电机的制造成本超过100万美元；风轮制造所要求的材料质量高，其制造的技术风险是不可避免的；2、维护成本大，需要专业的维护小组给予持续性地维护；3、利用效率往往不及理论设计的要求，会因发电机或齿轮箱的温度升高而频繁发生停机事故；4、安装复杂，相关技术人员缺乏；5、运输困难。如果大力发展中小型风力发电，我国可利用风力资源所占的面积可达到76%以上。不过，按照现在风力发电机的设计水平，中小风力发电机不能满足大功率供电输出的社会生产、生活与科学实践的需求。因此，现在风力发电的一个“瓶颈”问题就是：中小型风力发电与大功率风力发电需求的矛盾。

发明内容

本发明提供了磁动力驱动风力发电装置，其克服了背景技术中风力发电装置所存在的不足。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：

磁动力驱动风力发电装置，包括：

风轮；

动力驱动系统，包括基座、主转体和从转体，该主转体和从转体都能相对基座转动，该主转体上设第一磁铁，该从转体上设第二磁铁，并使第一磁铁和第二磁铁相斥；该主转体和风轮连接，以使风轮转动能带动主转体转动，该主转体转动使第一磁铁和第二磁铁产生相斥力，该相斥力使从转体转动；及

发电机，连接从转体，以能通过从转体转动带动发电机发电。

一较佳实施例之中：还包括：

增速机构，设在从转体和发电机之间。

一较佳实施例之中：还包括：

电动机，传动连接主转体，以使电动机能带动主转体转动。

一较佳实施例之中：该基座包括底座和两固设在底座之上的支撑架，该两支撑架前后错开，且该支撑架固设固轴；

该主转体前同轴固接有一第一固定盘，该第一固定盘传动连接风轮；该主转体和第一固定盘转动套设在位于后侧的一支撑架的固轴外，该主转体位于第一固定盘和位于后侧的一支撑架之间；

该从转体后同轴固接有一第二固定盘，该第二固定盘传动连接发电机；该从转体和第二固定盘转动套设在位于前侧的一支撑架的固轴外，该从转体位于第二固定盘和位于前侧的一支撑架之间。

一较佳实施例之中：该主转体和从转体都由非磁性材料制成。

一较佳实施例之中：该主转体和从转体都为盘体结构。

一较佳实施例之中：该从转体的回转直径大于主转体的回转直径。

一较佳实施例之中：该第一磁铁设在主转体的周圈部分，该第二磁铁设在从转体的周圈部分。

一较佳实施例之中：该第一磁铁个数为多个，该多个第一磁铁环形陈列布置在主转体外回转面；该第二磁铁个数为多个，该多个第二磁铁环形陈列布置在从转体外回转面。

一较佳实施例之中：该主转体和从转体在垂直转动轴线的投影中重合，该第一磁铁和第二磁铁为同级磁铁。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1、由风轮驱动主转体转动，转动过程中第一磁铁和第二磁铁产生相斥力，该相斥力使从转体转动，由于从转体转动时存在惯性，主转体不断转动，相斥力反复作用在从转体，通过运动叠加的模式持续推动从转体，能使从转体高速转动，然后再由高速转动的从转体驱动发电机发电，实现风能---机械能---电能的高效转变过程，具有更低的成本、更小的体积、更环保、更显著的发电效能和更高的发电输出功率。

2、从转体的回转直径大于主转体的回转直径，从转体的重量重，旋转过程中所产生的转动惯性大，在驱动动力驱动系统中，转速快。

3、还设电动机，保证发电机的发电稳定，提高发电效率和产品使用寿命。

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绘示了磁动力驱动风力发电装置的结构框架图。

图2绘示了动力驱动系统的主视图。

图3绘示了动力驱动系统的俯视图。

图4绘示了另一磁动力驱动风力发电装置的结构框架图。

具体实施方式

请查阅图1至图3，磁动力驱动风力发电装置，包括风轮10、动力驱动系统20和风力发电机30。

该动力驱动系统20包括基座、主转体23和从转体24，该主转体23和从转体24都由非磁性材料制成，如铜板铸造制成。该基座包括底座25和两固设在底座25之上的支撑架26，该两支撑架26前后错开，该位于后侧的一支撑架26固设一朝前伸出的主动轴21，该位于前侧的一支撑架26固设一朝后伸出的从动轴22，并使得主动轴21和从动轴22位于同一水平面。该主转体23前同轴固接有一第一固定盘12，该第一固定盘12传动连接风轮10；该主转体23和第一固定盘12转动套设在主动轴21，该主转体23位于第一固定盘12和位于后侧的一支撑架26之间；该从转体24后同轴固接有一第二固定盘32，该第二固定盘32传动连接发电机30；该从转体24和第二固定盘32转动套设在从动轴22，该从转体24位于第二固定盘32和位于前侧的一支撑架26之间，以使得主转体、从转体支撑强度高，稳定性好。该主转体23和从转体24分别枢设在两支撑架26且该主转体23和从转体24的转动轴线平行布置，该主转体和从转体间留有间隙，主转体和从转体在垂直转动轴线的投影中重合。本实施例之中，该主转体23和从转体24都为盘体结构，且，从转体24的回转直径大于主转体23的回转直径，该主转体23和从转体24在垂直主动轴21、从动轴22的投影中重合，但并不以此为限，根据需要主转体、从转体也可选用多边形结构或异性体结构，如三边形、四边形等。该主转体23上设第一磁铁27，该第一磁铁27个数为多个，该多个第一磁铁27环形陈列布置在主转体23外回转面，本实施例之中，以多个第一磁铁为例，但并不以此为限，根据需要可选用一个、二个，该多个如三个、四个、五个等等。该从转体24上设第二磁铁28，该第二磁铁28个数为多个，该多个第二磁铁28环形陈列布置在从转体24外回转面，本实施例之中，以多个第二磁铁为例，但并不以此为限，根据需要可选用一个、二个，该多个如三个、四个、五个等等。该第一磁铁27和第二磁铁28为同级的永磁铁，使第一磁铁27和第二磁铁28相斥，且，它们的个数可相等也可不相等，附图中主转体23设两个第一磁铁27，从转体24设四个第二磁铁28。

该主转体23转动使第一磁铁27和第二磁铁28产生相斥力，该相斥力使从转体24转动，由于从转体24转动时存在惯性，主转体23不断转动，相斥力反复作用在从转体24，通过运动叠加的模式持续推动从转体24，使从转体24转速不断提高，直至高速转动。本实施例之中，该主转体23推动从转体24的过程是一个非线性动力驱动系统过程。

本实施例之中，该主转体23和从转体24可以是一对一，也可是多对一，由多个主转体23带动多个主转体23转动，该多个主转体23一起作用一个从转体24。

该主转体23通过第一连杆11传动连接风轮10，由风轮10带动主转体23转动。该动力驱动系统20的从转体24通过第二连杆31传动连接发电机30，从转体24高速旋转驱动风力发电机30，实现风能---机械能---电能的成功转换。本实施例之中，该主转体和风轮之间、该从转体和风力发电机之间，都是通过连杆连接，但并不以此为限，根据需要还可用轴承、链条、齿轮、皮带轮等连接。

能在不增加风力发电机的风轮尺寸前提下，通过提高系统从转体转速，以成倍地增加风力发电机的发电效能。而且，根据物理学的基本知识，从转体越重，旋转过程中所产生的转动惯性越大，在驱动动力驱动系统中，转速越快。高速旋转的从转体的转动速度（相对风轮转速）能成倍提高，则通过机械能转成电能的方式实现风力发电效能成倍提高。

最好，还包括电动机，传动连接主转体，以使电动机能带动主转体转动。本实施例之中，该电动机例如可有现有风力发电机驱动。

本实施例的磁动力驱动风力发电装置具有如下优点：

1、大多数风力资源可被充分利用。从我国的风力资源看，要实现大功率发电，传统风力发电装置至多在26%国土面积上可使用；然而，磁动力驱动风力发电装置则至少在76%的国土面积上可使用。

2、体积小和成本低。现有5兆瓦级风力发电机，其风轮的直径超过120米，造价超过一千万元，磁动力风机发电装置则体积小，风轮直径不超过20米，造价在100万元之内。

3、环境友好。现有大功率风力发电机所造成的低频—超低频噪声污染是当今风力发电的严重环境污染；磁动力驱动风力发电装置所造成的污染则轻得多，原因是直径较小的风轮所造成的噪音污染要远远低于大直径风轮所造成的噪音污染。

4、维护简便。现有大功率风力发电机一旦出现故障，需要更加专业的维护小组来排除故障，其技术要求非常高，目前我国很缺乏这类技术人员；磁动力驱动风力发电装置除了运行稳定外，其维护的手段也极其简单，而且，我国该类型的技术人员很多。

5、更环保、更显著的发电效能和更高的发电输出功率。

另一较佳实施例之中，它与上一较佳实施例不同之处在于：请查阅图4，该从转体24和风力发电机30间设第二连杆32、增速箱40和第三连杆33，该第二连杆32、增速箱40和第三连杆33依次连接在从转体24和风力发电机30之间。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.磁动力驱动风力发电装置，其特征在于：包括：

风轮；

动力驱动系统，包括基座、主转体和从转体，该主转体和从转体的转动轴线平行布置，该主转体和从转体都能相对基座转动，该主转体上设第一磁铁，该从转体上设第二磁铁，并使第一磁铁和第二磁铁相斥；该主转体和风轮连接，以使风轮转动能带动主转体转动，该主转体转动使第一磁铁和第二磁铁产生相斥力，该相斥力使从转体转动；及

发电机，连接从转体，以能通过从转体转动带动发电机发电。

2.根据权利要求1所述的磁动力驱动风力发电装置，其特征在于：还包括：

增速机构，设在从转体和发电机之间。

3.根据权利要求1所述的磁动力驱动风力发电装置，其特征在于：还包括：

电动机，传动连接主转体，以使电动机能带动主转体转动。

4.根据权利要求1所述的磁动力驱动风力发电装置，其特征在于：

该基座包括底座和两固设在底座之上的支撑架，该两支撑架前后错开，且该支撑架固设固轴；其中，该位于后侧的一支撑架固设的固轴朝前伸出，该位于前侧的一支撑架固设的固轴朝后伸出；

该主转体前同轴固接有一第一固定盘，该第一固定盘传动连接风轮；该主转体和第一固定盘转动套设在位于后侧的一支撑架的固轴外，该主转体位于第一固定盘和位于后侧的一支撑架之间；

该从转体后同轴固接有一第二固定盘，该第二固定盘传动连接发电机；该从转体和第二固定盘转动套设在位于前侧的一支撑架的固轴外，该从转体位于第二固定盘和位于前侧的一支撑架之间。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的磁动力驱动风力发电装置，其特征在于：该主转体和从转体都由非磁性材料制成。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的磁动力驱动风力发电装置，其特征在于：该主转体和从转体都为盘体结构。

7.根据权利要求6所述的磁动力驱动风力发电装置，其特征在于：该从转体的回转直径大于主转体的回转直径。

8.根据权利要求6所述的磁动力驱动风力发电装置，其特征在于：该第一磁铁设在主转体的周圈部分，该第二磁铁设在从转体的周圈部分。

9.根据权利要求6所述的磁动力驱动风力发电装置，其特征在于：该第一磁铁个数为多个，该多个第一磁铁环形陈列布置在主转体外回转面；该第二磁铁个数为多个，该多个第二磁铁环形陈列布置在从转体外回转面。

10.根据权利要求1或2或3或4所述的磁动力驱动风力发电装置，其特征在于：该主转体和从转体在垂直转动轴线的投影中重合，该第一磁铁和第二磁铁为同级磁铁。