CN106150827A - 磁悬浮控制变桨高效流体动力机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁悬浮控制变桨高效流体动力机，为解决现有技术能量转化效率低问题，上一根主立轴上端和中部分别向外固装多对上下横臂，每对上下横臂的外端之间共同周向铰接一根副立轴，副立轴固装能够自由通过主立轴与上下横臂之间的风叶；主立轴下部铰接基座，基座上面固装一个环绕所述主立轴的铁性或磁性环弧轨道；副立轴向下横臂下面伸出有铰接连杆传动机构的副立轴下端，连杆传动机构内端铰接永磁体座，永磁体座下面固装与所述环弧轨道外周轨道面间隔相对吸合或排斥的外永磁体和与所述环弧轨道内周轨道面间隔相对吸合或排斥的内永磁体；主立轴或者横臂配有定向机构；上下横臂顺时针或者逆时针旋转中，风向与风叶斜交时始终能够推动风叶同向旋转。具有动力流体流速低时也能正常工作，风叶力矩大，能量转化效率高，动力性能强的优点。

Description

磁悬浮控制变桨高效流体动力机

技术领域

本发明涉及一种流体动力装置，特别涉及一种磁悬浮控制变桨高效流体动力机。

背景技术

现有流体动力装置，如风力动力机、水力动力机，都普遍存在低风速或者低压差或低速度水流不能工作、能量转化效率低的问题。

发明内容

本发明目的在于克服困难现有技术的上述缺陷，提供一种动力流体流速低时也能正常工作，能量转化效率高的磁悬浮控制变桨高效流体动力机。

为实现上述目的，本发明磁悬浮控制变桨高效流体动力机包括一根主立轴，所述主立轴上端和中部分别向外直接或间隔固装周向均匀分布的、上下对应的两对或者两对以上的多对上下横臂，每对上下横臂的外端之间共同周向铰接一根副立轴，所述副立轴固装能够自由通过主立轴与上下横臂之间的风叶；

所述主立轴下部铰接基座，所述基座上面固装一个环绕所述主立轴的铁性或磁性环弧轨道；所述副立轴向下横臂下面伸出有铰接连杆传动机构的副立轴下端，所述连杆传动机构内端铰接永磁体座，所述永磁体座下面固装与所述环弧轨道外周轨道面间隔相对吸合或排斥的外永磁体和与所述环弧轨道内周轨道面间隔相对吸合或排斥的内永磁体；

所述主立轴或者横臂配有能够使环弧轨道的特定部位始终迎风的定向机构；所述环弧轨道形状及与主立轴的位置关系满足：所述上下横臂顺时针或者逆时针旋转中，风向与风叶斜交时始终能够推动风叶同向旋转。具有动力流体流速低时也能正常工作，风叶力矩大，能量转化效率高，动力性能强的优点。

作为优化，所述副立轴向下横臂下面伸出有固装外旋臂的副立轴下端，下横臂中部下面通过竖轴铰接与所述外旋臂平行的内旋臂，外旋臂和内旋臂外端下面各自通过竖轴共同铰接向内伸出、并且与下横臂平行的内向横连杆，内向横连杆内端下面通过竖轴铰接永磁体座；

所述主立轴直接固装上下横臂是所述主立轴外周直接固连上下横臂内端，所述主立轴间接固装上下横臂是所述主立轴先固装一个环座，环座再固连上下横臂内端。

作为优化，所述上下横臂逆时针旋转，并且上下横臂迎风角位为0度角位、上下横臂顺风角位为180度角位：所述上下横臂位于90度和270度角位时，所述风叶与所述上下横臂垂直；

所述上下横臂位于225角位点时，风叶向外伸出，并且与上下横臂在同一平面内为起点，上下横臂逆时针旋转360度时，风叶也随之顺时针旋转360度；

或者所述上下横臂位于90角位点时，风叶顺风指向为起点，上下横臂逆时针旋转360度时，风叶也随之顺时针旋转360度；

或者所述上下横臂位于270角位点时，风叶顺风指向为起点，上下横臂逆时针旋转360度时，风叶也随之顺时针旋转360度；

或者上下横臂位于315角位点时，风叶向内伸入，并且与上下横臂在同一平面内为起点，上下横臂逆时针旋转360度时，风叶也随之顺时针旋转360度。

作为优化，所述上下横臂逆时针旋转，并且上下横臂迎风角位为0度角位、上下横臂顺风角位为180度角位时，所述环弧轨道的45度角位至135度角位段和270度角位点位于以所述主立轴心为圆心的同一圆周上；所述环弧轨道的135度角位至270度角位段为与所述主立轴轴心距离大于所述圆周半径的外凸弧段，所述环弧轨道的270度角位至45度逆时针角位段为与所述主立轴轴心距离小于所述圆周半径的内缩弧段。

作为优化，所述环弧轨道的315度角位点和225度角位点分别为内缩弧段的最小半径点和外凸弧段的最大半径点。

作为优化，所述环弧轨道的0度角位半径为45度角位半径与315度角位半径合的一半，所述环弧轨道的180度角位半径为135度角位半径与225度角位半径合的一半。

作为优化，铰接永磁体座的竖轴与铰接内旋臂外端的竖轴和铰接外旋臂外端的竖轴在同一平面内；所述风叶为基部厚端部薄的尖板；

所述铁性环弧轨道是环弧轨道由能够被磁铁吸引的铁性材料制成，所述永磁体座下面固装与所述铁性环弧轨道内外周面间隙吸引的内永磁体和外永磁体；或者所述磁性环弧轨道是磁极朝内外周面的环弧轨道，所述永磁体座下面固装与所述磁性环弧轨道内外周面间隙吸引或排斥的内永磁体和外永磁体；

所述上下横臂由迎风角位至顺风角位逆时针旋转时，其风叶由与其内斜夹角45度、至与其内伸平行、至与其垂直并顺风向、至与其外伸平行、至与其外斜伸225度夹角依次转换；所述上下横臂由顺风角位至迎风角位逆时针旋转时，其风叶由与其外斜伸夹角225度、至与其垂直斜风向、至与其垂直并顺风向、与其垂直并斜风向、至与其内伸45度夹角依次转换。

作为优化，铰接永磁体座的竖轴与铰接内旋臂外端的竖轴为一体式双头竖轴或者为异体式同心轴；所述风叶为基部厚、端部薄、中部向外凸出的流线形板；

所述磁性环弧轨道是环弧轨道内外周面分别固装内外周磁性条，所述永磁体座下面固装与所述磁性环弧轨道内外周磁性条间隙吸引或排斥的内永磁体和外永磁体；或者所述磁性环弧轨道是沿轨道走向固装磁极朝环弧轨道内外周面的环弧形排列的径向永磁体，所述永磁体座下面固装与所述径向永磁体间隙吸引或排斥的内永磁体和外永磁体。

作为优化，所述环弧轨道是所述基座上端面固装一个中部带主立轴孔的基盘或者基架，所述基盘或者基架外周向上制有或者固连的环弧轨道。

作为优化，所述内向横连杆由通过径向弹簧连接的内连杆段和外连杆段组成，这样，遇到强风时，可以通过弹簧的伸缩缓解强风对风叶及其驱动部件的冲击，延长使用寿命；所述主立轴与所述基座之间配置限速装置，这样遇到超强风时，可以通过限速度来避免风叶及其驱动部件的损坏，还可以使主立轴转速在一个合理的限度内，保证正常工作。也就是能够将上下横臂旋转速度限制在破坏速度以下。

作为优化，所述内连杆段和外连杆段的相对端面分别制有或者固有相向内外套装径向滑配的内套管和外套管，内套管基部与内套管基部之间连接所述弹簧；所述限速装置是基座下面与所述主立轴之间配置离心式限速器或者离合式限速器。离心式限速器优选离心棘爪式限速器。

作为优化，所述定向机构是通过轴承偏心配装主立轴的圆形基座外周通过轴承配装外套座。

外套座进一步向下固装与地面或建筑物或或构筑物固连的地座或塔架。所述地座为空心锥筒形地座，副立轴下端向下连接位于所述空心锥筒形地座内的发电机。

使用时，本发明动力机可以正置，即所述基座或者外套座朝下配置，也可以倒置，即所述基座或者外套座朝上配置。既可以作为风力机配置在风区，也可以作为水力机配置在水道上。

采用上述技术方案后，本发明磁悬浮控制变桨高效流体动力机具有动力流体流速低时也能正常工作，风叶力矩大，能量转化效率高，动力性能和耐用性强的优点。

附图说明

图1是本发明磁悬浮控制变桨高效流体动力机的俯视结构示意图；

图2是本发明磁悬浮控制变桨高效流体动力机的竖向剖视结构示意图。

具体实施方式

如图所示，本发明磁悬浮控制变桨高效流体动力机包括一根主立轴1，所述主立轴1上端和中部分别向外直接或间隔固装周向均匀分布的、上下对应的两对或者两对以上的多对，具体为八对上下横臂11、12，每对上下横臂11、12的外端之间共同周向铰接一根副立轴2，所述副立轴2固装能够自由通过主立轴1与上下横臂11、12之间的风叶3；所述主立轴1直接固装上下横臂11、12是所述主立轴1外周直接固连上下横臂11、12内端，所述主立轴1间接固装上下横臂11、12是所述主立轴1先固装一个环座，环座再固连上下横臂11、12内端。

所述主立轴1下部铰接基座4，所述基座4上面固装一个环绕所述主立轴1的铁性或磁性环弧轨道5；所述副立轴2向下横臂12下面伸出有铰接连杆传动机构的副立轴下端，所述连杆传动机构内端铰接永磁体座7；所述永磁体座7下面固装与所述环弧轨道5外周轨道面间隔相对吸合或排斥的外永磁体81和与所述环弧轨道5内周轨道面间隔相对吸合或排斥的内永磁体82；具体是所述副立轴2向下横臂12下面伸出有固装外旋臂51的副立轴下端，下横臂12中部下面通过竖轴铰接与所述外旋臂51平行的内旋臂52，外旋臂51和内旋臂52外端下面各自通过竖轴共同铰接向内伸出、并且与下横臂12平行的内向横连杆6，内向横连杆6内端下面通过竖轴铰接永磁体座7。所述主立轴1或者横臂配有能够使环弧轨道5的特定部位始终迎风的定向机构；所述环弧轨道5形状及与副立轴2的位置关系满足：所述上下横臂11、12顺时针或者逆时针旋转中，风向与风叶斜交时始终能够推动风叶同向旋转。

具体是所述铁性环弧轨道5是环弧轨道5由能够被磁铁吸引的铁性材料制成，所述永磁体座7下面固装与所述铁性环弧轨道5内外周面间隙吸引的内永磁体82和外永磁体81；或者所述磁性环弧轨道5是磁极朝内外周面的环弧轨道5，所述永磁体座7下面固装与所述磁性环弧轨道5内外周面间隙吸引或排斥的内永磁体82和外永磁体81。

更具体是所述磁性环弧轨道5是环弧轨道5内外周面分别固装内外周磁性条，所述永磁体座7下面固装与所述磁性环弧轨道5内外周磁性条间隙吸引或排斥的内永磁体82和外永磁体81；或者所述磁性环弧轨道5是沿轨道走向固装磁极朝环弧轨道内外周面的环弧形排列的径向永磁体，所述永磁体座7下面固装与所述径向永磁体间隙吸引或排斥的内永磁体82和外永磁体81。

所述上下横臂11、12逆时针旋转，并且上下横臂11、12迎风角位为0度角位、上下横臂顺风角位为180度角位：所述上下横臂11、12位于90度和270度角位时，所述风叶3与所述上下横11、12臂垂直；

所述上下横臂11、12位于225角位点时，风叶向外伸出，并且与上下横臂11、12在同一平面内为起点，上下横臂11、12逆时针旋转360度时，风叶3也随之顺时针旋转360度；

或者所述上下横臂11、12位于90角位点时，风叶顺风指向为起点，上下横臂11、12逆时针旋转360度时，风叶3也随之顺时针旋转360度；

或者所述上下横臂11、12位于270角位点时，风叶顺风指向为起点，上下横臂11、12逆时针旋转360度时，风叶3也随之顺时针旋转360度；

或者上下横臂11、12位于315角位点时，风叶向内伸入，并且与上下横臂11、12在同一平面内为起点，上下横臂11、12逆时针旋转360度时，风叶3也随之顺时针旋转360度。

具体是所述上下横臂11、12由迎风角位至顺风角位逆时针旋转时，其风叶3由与其内斜夹角45度、至与其内伸平行、至与其垂直并顺风向、至与其外伸平行、至与其外斜伸45度夹角依次转换；所述上下横臂11、12由顺风角位至迎风角位逆时针旋转时，其风叶3由与其外斜伸夹角45度、至与其垂直斜风向、至与其垂直并顺风向、与其垂直并斜风向、至与其内伸45度夹角依次转换。

或者具体是所述上下横臂11、12逆时针旋转，并且上下横臂11、12迎风角位为0度角位、上下横臂11、12顺风角位为180度角位时，所述环弧轨道5的45度角位至135度角位段和270度角位点位于以所述主立轴1心为圆心的同一圆周上；所述环弧轨道5的135度角位至270度角位段为与所述主立轴1轴心距离大于所述圆周半径的外凸弧段，所述环弧轨道5的270度角位至45度逆时针角位段为与所述主立轴1轴心距离小于所述圆周半径的内缩弧段。

具体是所述环弧轨道5的315度角位点和225度角位点分别为内缩弧段的最小半径点和外凸弧段的最大半径点。所述环弧轨道5是所述基座4上端面固装一个中部带主立轴孔的基盘或者基架，所述基盘或者基架外周向上制有或者固连环弧轨道5。

优选所述环弧轨道5的0度角位半径为45度角位半径与315度角位半径合的一半，所述环弧轨道的180度角位半径为135度角位半径与225度角位半径合的一半。

铰接永磁体座7的竖轴与铰接内旋臂52外端的竖轴和铰接外旋臂51外端的竖轴在同一平面内；所述风叶3为基部厚端部薄的尖板。具体是铰接永磁体座7的竖轴与铰接内旋臂52外端的竖轴为一体式双头竖轴(或者为异体式同心轴)；所述风叶3为基部厚、端部薄、中部向外凸出的流线形板。

所述内向横连杆6由通过径向弹簧8连接的内连杆段和外连杆段组成；所述主立轴1与所述基座4之间配置的限速机构。具体是所述内连杆段和外连杆段的相对端面分别制有或者固有相向内外套装径向滑配的内套管和外套管，内套管基部与内套管基部之间连接所述弹簧8；所述限速锁定机构是基座4下面与所述主立轴1之间配置离心式限速器。所述限速装置是基座下面与所述主立轴之间配置离心式限速器或者离合式限速器。离心式限速器优选离心棘爪式限速器。

所述定向机构是通过轴承偏心配装主立轴1的圆形基座4外周通过轴承配装外套座9。外套座9进一步向下固装与地面或建筑物或构筑物固连的地座90或者塔架。所述地座90为空心锥筒形地座90，副立轴下端向下连接位于所述空心锥筒形地座90内的发电机。使用时，本发明动力机可以正置，即所述基座或者外套座朝下配置，也可以倒置，即所述基座或者外套座朝上配置。既可以作为风力机配置在风区，也可以作为水力机配置在水道上。

具有动力流体流速低时也能正常工作，风叶力矩大，能量转化效率高，动力性能和耐用性强的优点。

Claims (10)

1.一种磁悬浮控制变桨高效流体动力机，其特征在于包括一根主立轴，所述主立轴上端和中部分别向外直接或间隔固装周向均匀分布的、上下对应的两对或者两对以上的多对上下横臂，每对上下横臂的外端之间共同周向铰接一根副立轴，所述副立轴固装能够自由通过主立轴与上下横臂之间的风叶；

所述主立轴下部铰接基座，所述基座上面固装一个环绕所述主立轴的铁性或磁性环弧轨道；所述副立轴向下横臂下面伸出有铰接连杆传动机构的副立轴下端，所述连杆传动机构内端铰接永磁体座，所述永磁体座下面固装与所述环弧轨道外周轨道面间隔相对吸合或排斥的外永磁体和与所述环弧轨道内周轨道面间隔相对吸合或排斥的内永磁体；

所述主立轴或者横臂配有能够使环弧轨道的特定部位始终迎风的定向机构；所述环弧轨道形状及与主立轴的位置关系满足：所述上下横臂顺时针或者逆时针旋转中，风向与风叶斜交时始终能够推动风叶同向旋转。

2.根据权利要求1所述动力机，其特征在于所述副立轴向下横臂下面伸出有固装外旋臂的副立轴下端，下横臂中部下面通过竖轴铰接与所述外旋臂平行的内旋臂，外旋臂和内旋臂外端下面各自通过竖轴共同铰接向内伸出、并且与下横臂平行的内向横连杆，内向横连杆内端下面通过竖轴铰接永磁体座；

所述主立轴直接固装上下横臂是所述主立轴外周直接固连上下横臂内端，所述主立轴间接固装上下横臂是所述主立轴先固装一个环座，环座再固连上下横臂内端。

3.根据权利要求2所述动力机，其特征在于所述上下横臂逆时针旋转，并且上下横臂迎风角位为0度角位、上下横臂顺风角位为180度角位：所述上下横臂位于90度和270度角位时，所述风叶与所述上下横臂垂直；

所述上下横臂位于225角位点时，风叶向外伸出，并且与上下横臂在同一平面内为起点，上下横臂逆时针旋转360度时，风叶也随之顺时针旋转360度；

或者所述上下横臂位于90角位点时，风叶顺风指向为起点，上下横臂逆时针旋转360度时，风叶也随之顺时针旋转360度；

或者所述上下横臂位于270角位点时，风叶顺风指向为起点，上下横臂逆时针旋转360度时，风叶也随之顺时针旋转360度；

或者上下横臂位于315角位点时，风叶向内伸入，并且与上下横臂在同一平面内为起点，上下横臂逆时针旋转360度时，风叶也随之顺时针旋转360度。

4.根据权利要求2所述动力机，其特征在于所述上下横臂逆时针旋转，并且上下横臂迎风角位为0度角位、上下横臂顺风角位为180度角位时，所述环弧轨道的45度角位至135度角位段和270度角位点位于以所述主立轴心为圆心的同一圆周上；所述环弧轨道的135度角位至270度角位段为与所述主立轴距离大于所述圆周半径的外凸弧段，所述环弧轨道的270度角位至45度逆时针角位段为与所述主立轴距离小于所述圆周半径的内缩弧段。

5.根据权利要求4所述动力机，其特征在于所述环弧轨道的315度角位点和225度角位点分别为内缩弧段的最小半径点和外凸弧段的最大半径点。

6.根据权利要求1所述动力机，其特征在于铰接永磁体座的竖轴与铰接内旋臂外端的竖轴和铰接外旋臂外端的竖轴在同一平面内；所述风叶为基部厚端部薄的尖板；

所述铁性环弧轨道是环弧轨道由能够被磁铁吸引的铁性材料制成，所述永磁体座下面固装与所述铁性环弧轨道内外周面间隙吸引的内永磁体和外永磁体；或者所述磁性环弧轨道是磁极朝内外周面的环弧轨道，所述永磁体座下面固装与所述磁性环弧轨道内外周面间隙吸引或排斥的内永磁体和外永磁体。

7.根据权利要求6所述动力机，其特征在于铰接永磁体座的竖轴与铰接内旋臂外端的竖轴为一体式双头竖轴或者为异体式同心轴；所述风叶为基部厚、端部薄、中部向外凸出的流线形板；

所述磁性环弧轨道是环弧轨道内外周面分别固装内外周磁性条，所述永磁体座下面固装与所述磁性环弧轨道内外周磁性条间隙吸引或排斥的内永磁体和外永磁体；或者所述磁性环弧轨道是沿轨道走向固装磁极朝环弧轨道内外周面的环弧形排列的径向永磁体，所述永磁体座下面固装与所述径向永磁体间隙吸引或排斥的内永磁体和外永磁体。

8.根据权利要求1所述动力机，其特征在于所述内向横连杆由通过径向弹簧连接的内连杆段和外连杆段组成；所述主立轴与所述基座之间配置限速装置。

9.根据权利要求8所述动力机，其特征在于所述内连杆段和外连杆段的相对端面分别制有或者固有相向内外套装径向滑配的内套管和外套管，内套管内基部与内套管内基部之间连接所述弹簧；所述限速装置是基座下面与所述主立轴之间配置离心式限速器。

10.根据权利要求1-9任一所述动力机，其特征在于所述定向机构是通过轴承偏心配装主立轴的圆形基座外周通过轴承配装外套座。