CN1035707A - 多种能源综合利用技术 - Google Patents

Abstract

本发明属多种能源综合利用技术领域，是以风、光、磁能或再与其它能源通过常规机械联动及离合机构组成综合动力机。风动机为立轴多叶片式，可输出更大功率，并能全风向定向旋转。磁动机可增减转矩、速度并正反方向旋转。综合动力机可使各能源互为补偿以确保动力供给的连续性和可靠性。本发明适用于发电设施的系列化生产，各种运动游艺器械、活动广告、商店招牌、交通工具、玩具、仪器、仪表、舰船、平台，航标等的动力或供电装置。

Description

本发明是一种综合利用风能、磁能，太阳能的联合动力装置（或发电装置）亦能和有机能动力机及核动力综合而成的稳定、可靠，经济的动力联合体。

本联合动力装置是在以一种新发明的活页式风动机和新发明的磁动机的基础上在作综合的联合动力装置。其中风动机和磁动机均可自成体系，磁动机亦可采用85102321申请号中的磁动机装置。本联合装置还可进一步与其它能源动力装置联合。

本发明中的风动机是一种立轴活页式风力发动机，该机特点是：容易实现各种迎风面积的机型，故易实现本类风动机的系列化生产〔巨型（几千千瓦），大（200KW左右），中，小（1KW～2KW），微型（0.1～0.25KW）等各量级的风动机〕，特别对巨型、大型风动机来说，较其它类风动机更具优势。另外由于本风动机可实现在立轴两端形成面迎风和线迎风状态，故较其它风动机，能取得更大的压力差，从而获得更大的旋转动力。本风动机无需调向装置，可全风向定向旋转。

本发明中的磁力发动机，其一种是两形状，尺寸相同，磁极相异的圆环，当两环靠近时，同级相斥，产生转矩。另一种是由定子外环套在转子内环外组成的，而内外环的磁极相反，故可产生转矩。上述圆环磁体均由永磁性材料（包括超导材料）组成。

本发明的目的是要提供一种更为有效的新型风力发动机和磁力发动机并将二者综合起来的联合发动装置，此外尚可与太阳能、核能及其它有机能，形成大规模联合动力系统，以充分利用自然能源并与有机能源互为补偿，以确保动力供给的连续性和可靠性，若作为发电动力，则可与火电、水电、核电并网供电。

发明是这样实现的，其中：立轴活页式风力发动机，是在转轴（立轴）上装置n个框架（n＝3～10，每相邻二活页框架的夹角为2π/n）每个框架上可安装一片或多片可沿活页转轴回转活动的活页，在框架靠转轴近侧可设一个活叶挡杆，或在转轴外沿与框架上下两衔接点间装置一凸台，代替挡杆，这样在任意风向下，轴的一端总有挡杆阻止活页转动形成面迎风。而另一端的活页则不受挡杆阻挡，使活页保持与风向平行，型成线迎风，这样转轴两端的迎风阻力差最大，可产生最大转矩。

转轴的上下两端均可装置发电机和变速器或其它被动装置，当风速大时，可采用现行各类过速，过电流自动防护设置，或采用液压装置调节转子活页挡杆或凸台，当风过速时通过限速，限电流，限负荷等装置或程控指令液压装置推动挡杆或凸台位移，以解脱对面迎风活叶的阻挡作用，实现风动机所有活叶片全部线迎风，使压力差为零，停止旋转，此时亦可采取自动抱闸装置辅助制动。

本风动机若拖动发电机，可设有蓄电池，以储存多余电能，同时设置蓄电池与电机的电流止逆安全装置及超负荷防护装置。

风动机活页叶片材料可选用树脂、玻璃钢及其它塑料制品，或轻合金金属如铝合金等，以及化纤制品如尼龙布等。

本风动机还可广泛用于运动游艺器械上，如风动助行三轮或四轮自行车，摩托车，摩托艇，水上游艇，冰上滑艇及游艺风动全塑小汽车等。在航海业上，可实现风动助行轮船、油轮或辅助供电，亦可作航空母舰的助推动动力或风力发电以补充供电。本装置在航船助行上，可有效利用各方位风向，若在风动机主轴及活页框架上，安置摇控或程控液压装置，当顺风时将主轴某一侧线迎风面活页叶片调整成面迎风。则本风动基可成为一个完整的风帆，以充分利用风能来减少其它能源的损耗。本风动机还适用于海上钻井平台和沿海灯塔，船标的辅助供电。本风动机还可作为一种新颖别致的多面风动旋转的活动广告，在每个活页两面可敷贴不同的广告图案，可由风力旋转并自动发电，启动声、光效应装饰彩灯，配光、配声（与广告内容相关的录声及音乐）本广告装置可设于大、小城市的飞机场、火车站、广场、宾馆或立交桥中心显赫部位，广告规模的大小可依需要而定，这样既满足美化城市的需要，又占据了广告黄金地带。各活页亦可装帧各种风景、历史典故、名人，名画以装点、美化宣染城市特色。亦可在市场商店门面上沿原设霓虹灯处装设本装置，各叶片既有广告、图案、商店名牌，还可在边框上设置霓虹灯，再配以声光相助，有风则转，并自行发电，无风时则可自行与电网接通，外路供电。本风动机还可在各活页上装帧不同国度的国旗，如在联合国、奥运会、亚运会，多国联营公司、宾馆、飞机场、车站，各国使馆或天安门广场迎国宾处，均可交替装置两国或多国国旗随风转动，美不胜收，亦可间歇自行录放与国旗相应国家的国歌和名曲。本风动机还可作为活动雕塑的动力机构，可直接利用风能提供，也可转化为电能后提供，同样可声光配合，雕塑和活动广告也可采用其它形式的风动机。

本风动机可根据活页面积的大小、实现巨、大、中、小、微型等多种形式的风力发电机或其它动力机，而大型、巨型风动机，尚可若干台集群，形成风力集团（风力田），塔座可以混凝土砖石结构，或钢结构，发电机，变速器等设置塔底部，这种大规模风力供电系统可并入国家电网，在全局上发挥作用。

磁力发动机的实现：其一种方案是由若干块可围成一圆环体的其形状尺寸，高斯数值，磁极方向均相同的永久磁块，组成一圆环磁体，该圆环体两面分别为不同磁极，当一个圆环磁体固定在转轴上作转子时，另一个相同的园环磁体作定子（定子和转子是相对的）并使其穿入转轴，但需使两环磁体磁极方向相反，这样当定子靠近转子时则在相斥磁极作用下，产生转矩。另一种方案是：作定子的圆环磁体同于85102321申请中磁动机定子，转子是较定子尺寸要小的相似形，转子外径略小于定子内径，并磁极方向相反，这样当转子置于定子内圈中时，因同极相斥，而产生转矩。这种转子磁力较85102321申请中转子磁力要强，因此可获较大转矩。除此尚可采用85102321申请磁动机方案其中转子可由两极增加为多极，以增加转矩。若按原申请中转子，定子的对应图形既可获得反转的磁动机。

磁动机转矩的增加，可通过采用各类新型磁性材料（包括超导材料）来解决。亦可增大各环形磁体的直径，若要控制直径尺寸，则可通过增加环形磁体的宽度，或多个环形磁体重叠起来，形成磁堆的方式来解决。另外即是要选择每个磁块的最佳磁极方向。

本类磁动机可用于全塑料自行车，摩托车，小汽车的动力部分，以及所有活动玩具的动力机构，及有关仪器，仪表的动力部分。

综合能源发动机的实现是将上述风动机，磁动机（或85102321申请中的磁动机）通过现行机械联动及离合机构，组成综合系统，使各组成都能独立或联合运转，若拖动发电设备，则可通过电流继电器或限速装置，自动控制，协调综合发电系统合理工作。同时亦可与柴油机，核动力机可靠联合。若在风动机活页叶片上敷设高性能柔性薄膜太阳能电池或设置伏里昂热循环系统则可实现加入太阳能的多种能源联合动力设施。

发明的具体结构由以下的实施例及其俯图给出。

图1是本发明中提出的立轴活页式风力发动机的一种，适用于中小型和微型机型，其结构装置及工作情况结合图1作如下说明：

该装置是由底座〔9〕，外框框架〔8〕，通过上、下轴承〔2〕固定活页框架〔6〕、转轴〔3〕上装设三个或多个活页框架〔6〕，各活页框架〔6〕外端边框上装置活页转轴〔5〕，使活页〔4〕可沿活页转轴〔5〕在此边框上旋转运动。在各活页框架〔6〕靠近转轴〔3〕的上下框之间设一挡杆〔7〕，这样当风向如箭头方向〔各附图中箭头表示风向〕，转轴〔3〕右端的活页〔4〕被挡杆〔7〕挡住而形成面迎风，转轴〔3〕的左端的活页〔4〕则不能被挡杆〔7〕挡住因而形成线迎风。发电机与变速器〔1〕亦可根据安装维修的方便而置与风动机的上部或下部。

图2～图9是本发明中图1形式和运用的扩延，有些在结构上有小的变异，这些附图可根据活页叶片面积的大小，实现各种量级的风动机，如图7为塔式风动机，其中塔座〔a〕，活页式风动机〔b〕，图7适用于巨型和大型风动机装置。图8～图9为船舰上使用活页式风动机〔b〕助行式风力发电。图2、图3、图4，均可用于前述各类用途，图3不同点是每个活页框架〔6〕上设置两个或更多片活页〔4〕。图4是活页〔4〕的长度尺寸大于，活页框架〔6〕的长度尺寸，因此可不设挡杆〔7〕。图6是在转轴〔3〕上如图6位置，设置与活页框架〔6〕等数量的凸台〔10〕以取代挡杆〔7〕。

图10和图11是本发明中磁动机方案1，其中圆环体〔11〕是由若干块如图11中的小永久磁块〔15〕围合而成，因各小磁块〔15〕的磁极方向相同，因此所围成的圆环磁体〔11〕的两面为不同磁极，（右面为N极，左面为S极），而固定在转轴〔14〕两端的圆环磁体〔12〕，其尺寸形状，高斯数，均与圆环磁体〔11〕相同，仅磁极方向相反，（只需将圆环磁体〔11〕沿径面旋转180°即得圆环磁体〔12〕，这样只要磁体〔11〕靠近左边的磁体〔12〕则S-S同极相斥，使转轴产生向前旋转动力。若磁体〔11〕向右边的磁体〔12〕靠近则N-N同极相斥，使转轴产生向后旋转动力。

轴〔14〕中部小轮〔13〕的外层包一层吸磁性材料，其外径略小于磁体〔11〕的内径，这样当小轮〔13〕置于磁体〔11〕里圈内部时，由于磁体〔11〕磁力线进入小轮〔13〕的吸磁性表层，故被吸住起制动作用，这种状态即在停车情况下，还能起到减少磁体〔11〕磁耗的作用。

图12～图14是磁动机方案2，其原理略同85102321申请，图12中环形磁块〔16〕和〔18〕祥见图13，是相似形，但小磁块〔17〕和大磁块〔19〕的磁极相反，R₂略小于R_a，这样磁体〔16〕置于磁体〔18〕内环中时，因同极相斥，而产生转矩。图14中外圈磁体和磁体〔21〕关系同上，但图14与图13是对称形，故产生相反转矩，而图12中小轮〔13〕结构、原理均同于图10中小轮〔13〕，故图12中只要同时等距离滑动磁体〔18〕和磁体〔20〕就能实现使转轴〔14〕，向前、向后转动，或使之制动。

Claims (9)

1、一种由立轴活页式风力发动机(简称风动机)和磁力发动机的联合动力以及在风动机活页[4]表面上敷设高性能薄膜柔性太阳能电池并可与脚踏式人力发动机、柴油机，核能等多种能源综合利用的联合动力(发电)系统。

2、根据权利要求书1所述的风动机，其特征是：在由底座〔9〕，外框架〔8〕上通过上下轴承〔2〕固定活页框架〔6〕，转轴〔3〕上装设3个或多个活页框架〔6〕，各活页框架〔6〕外端边框上装置活页转轴〔5〕，使活页〔4〕可沿活页转轴〔5〕在此边框上旋转运动，在各活页框架〔6〕靠近转轴〔3〕的上下框架之间设一挡杆〔7〕，这样当风向如各附图箭头方向时，转轴〔3〕右端的活页〔4〕被挡杆〔7〕挡住，也可在转轴〔3〕上设凸台〔10〕。

3、根据权利要求1所述的风动机的安全保护方法是：采用限速，电流继电器等自控液压系统以调节转子活页挡杆〔7〕，或凸台〔10〕发生位移，以失去阻挡活页〔4〕的作用。同时附加现行自动抱闸装置。

4、根据权利要求1所述的立轴活页式风动机中的活页〔4〕的面积及其配套设置的大小可实现巨、大、中、小、微型等系列化风动机（包括风力发电机）及风力集团。

5、根据权利要求1所述的风动机，可用于运动游艺器械的风动力机构，（如风力助行三轮或四轮自行车，摩托车，摩托艇，水上艇，冰上清艇及游艺风动全塑小汽车等）及航海业（如风动助行轮船，油船，航空母舰等，或辅助供电。亦可用于石油钻井平台，灯塔，航标等的辅助供电，并能用于活动雕塑和活动广告（如在风动活页〔4〕上，可分别敷贴上，图画、标语、广告、旗帜等，并可配以自动声、光装置）的动力机构。

6、根据权利要求1所述的磁力发动机（方案1）其特征是：圆环磁体〔11〕是由10块（或更多块）等分的小永久磁块〔15〕围合而成，各小磁块〔15〕的尺寸，形状及磁极方向和磁力大小均相同，圆环磁体〔11〕的右面为N极，左面为S极。将圆环磁体〔11〕沿径向转180°即得圆环磁体〔12〕，圆环磁体〔12〕和小轮〔13〕固定在轴〔14〕上，小轮〔13〕的外层包一层吸磁性材料，其外径略小于磁体〔11〕的内径。

7、根据权利要求1中所述的磁力发动机〔方案2〕其特征是：环形磁体〔16〕和〔18〕是相似形，磁块〔17〕和磁块〔19〕也是相似形，且磁力相同但磁极相反，R₂略小于R_a。磁体〔20〕和磁体〔21〕是磁体〔18〕和磁体〔16〕的对称图形，磁极方向也是对称的，其余关系均类同磁体〔16〕和〔18〕。

8、根据权利要求1中所述的磁力发动机，可通过采用各种新型磁性材料（包括超导材料）和增大环形磁体的直径，以及增加环形磁体的宽度。也可多个环形磁体重叠起来形成磁堆，及其选择每个磁块的最佳磁极方向来增加磁动机的转矩。

9、根据权利要求1中所述的磁动机，可用过全

自行车、摩托车、小汽车的动力部分，和所有活动玩具的动力机构，及有关仪器、仪表的动力部分。

Images