專利名稱：一種船帆葉式導(dǎo)向風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)，具體是涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
人類活動(dòng)和人類社會(huì)的發(fā)展離不開物質(zhì)、能量和信息，物質(zhì)、能量和信息是構(gòu)成自 然社會(huì)的基本要素。作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，中國(guó)是一個(gè)能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，能源 生產(chǎn)量?jī)H次于美國(guó)和俄羅斯，居世界第三位；基本能源消費(fèi)占世界總消費(fèi)量的1/10，僅次 于美國(guó)，居世界第二位。中國(guó)又是一個(gè)以煤炭為主要能源的國(guó)家，發(fā)展經(jīng)濟(jì)與環(huán)境污染的矛 盾比較突出。近年來(lái)能源安全問題也日益成為國(guó)家生活乃至全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，日益成為 中國(guó)戰(zhàn)略安全的隱患和制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。上個(gè)世紀(jì)90年代以來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì) 的持續(xù)高速發(fā)展帶動(dòng)了能源消費(fèi)量的急劇上升。自1993年起，中國(guó)由能源凈出口國(guó)變成凈 進(jìn)口國(guó)，能源總消費(fèi)已大于總供給，能源需求的對(duì)外依存度迅速增大。煤炭、電力、石油和天 然氣等能源在中國(guó)都存在缺口，其中，石油需求量的大增以及由其引起的結(jié)構(gòu)性矛盾日益 成為中國(guó)能源安全所面臨的最大難題。開發(fā)新能源和可再生能源是能源可持續(xù)發(fā)展的應(yīng)有 之義。我國(guó)的能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)里，煤炭、石油與天然氣等不可再生能源占絕大部分，新能源和 可再生能源開發(fā)不足，這不僅造成環(huán)境污染等一系列問題，也嚴(yán)重制約能源發(fā)展，必須下大 力氣加快發(fā)展新能源和可再生能源，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)能源供給能力，緩解壓力。風(fēng)力資源是取之不盡，用之不竭的，而且潔凈，沒有污染，能維持生態(tài)平衡，保護(hù)環(huán) 境的能源，所以對(duì)風(fēng)力資源的利用已成為世界各國(guó)的追求和潮流。各種風(fēng)力發(fā)電機(jī)隨之誕 生，但現(xiàn)有的普遍應(yīng)用的風(fēng)力機(jī)都是水平軸，這類風(fēng)力發(fā)電機(jī)的缺點(diǎn)是啟動(dòng)力矩大，鐵塔隨 著風(fēng)力機(jī)功率的增大而增高、增大，其重量大造價(jià)高，而且它只能利用一個(gè)平面方向的風(fēng)， 對(duì)風(fēng)的利用效率低，還有復(fù)雜繁重的偏航機(jī)構(gòu)，齒輪箱變速機(jī)構(gòu)等等，故障率也多，因此制 造工藝復(fù)雜，成本高，所以難于利用和推廣。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述之不足，本發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)風(fēng)能的利用效率極高，而且 制造成本低廉，造型美觀的船帆葉式導(dǎo)向風(fēng)力發(fā)電機(jī)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種船帆葉式導(dǎo)向風(fēng)力發(fā)電 機(jī)，包括有轉(zhuǎn)子、定子、底盤和葉片，底盤上連接有發(fā)電機(jī)底端蓋，定子設(shè)在底端蓋上，葉片 設(shè)在轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)軸上，其特征在于所述葉片有多個(gè)，每個(gè)葉片采用船帆式結(jié)構(gòu)，葉片中成 直線的內(nèi)側(cè)邊嵌入在轉(zhuǎn)軸上且與轉(zhuǎn)軸平行，葉片中的外側(cè)邊和底邊呈曲線型，葉片的葉表 面為內(nèi)凹的沿圓周方向彎曲的弧形面；多個(gè)葉片沿轉(zhuǎn)軸的圓周方向分布，與轉(zhuǎn)軸連接后的 多個(gè)葉片所形成的整體呈圓錐形結(jié)構(gòu)。所述葉片的頂部設(shè)有弧線加速板。所述底盤的定位槽內(nèi)設(shè)有與底盤面垂直的中心桿，所術(shù)轉(zhuǎn)軸是空心的，轉(zhuǎn)軸穿插 在中心桿上。
所述定子的內(nèi)側(cè)設(shè)有多只激磁線圈，多只激磁線圈沿著定子的內(nèi)側(cè)面呈圓周分 布，轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)動(dòng)輪的外圍設(shè)有多塊沿著圓周分布的永磁鐵磁極。所述轉(zhuǎn)軸上設(shè)有兩個(gè)以上磁懸浮軸承，磁懸浮軸承用以使轉(zhuǎn)軸沒有機(jī)械接觸并能 保持在空中旋轉(zhuǎn)。所述磁懸浮軸承設(shè)有橫向限位的磁懸浮軸承和豎向限位的磁懸浮軸承，所述設(shè)在 轉(zhuǎn)軸上端的橫向限位的磁懸浮軸承固定在中心桿上；所述設(shè)在轉(zhuǎn)軸下端的橫向限位的磁懸 浮軸承和豎向限位的磁懸浮軸承封裝在同一個(gè)殼體內(nèi)，所述殼體設(shè)在底盤上。所述葉片的底部的外圍設(shè)有護(hù)邊。本發(fā)明的有益效果在于由于葉片采用船帆式結(jié)構(gòu)，不但能利用平面各方向的風(fēng)， 也能利用“三維”的，逆向的，甚至是“紊亂”的、陣陣的氣流也能增大風(fēng)力機(jī)的提升力和推 力，而且采用了先進(jìn)的磁懸浮軸乘技術(shù)，使轉(zhuǎn)軸懸浮于空中旋轉(zhuǎn)沒有摩擦，因此這種特別葉 片和軸乘的風(fēng)力機(jī)對(duì)風(fēng)能的利用效率極高，而且制造成本低廉，造型美觀，給人們一種全新 的創(chuàng)意，美的感覺，也便于在各大中小城市及山區(qū)、海島的使用和普及推廣。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示的俯視圖；圖3為圖1所示的裝配圖；圖4為圖1所示的磁懸浮軸承的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1、轉(zhuǎn)子；2、定子；3、底盤；4、葉片；5、底端蓋；6、轉(zhuǎn)軸；7、內(nèi)側(cè)邊；8、外側(cè)邊； 9、底邊；10、弧線加速板；11、中心桿；12、激磁線圈；13、轉(zhuǎn)動(dòng)輪；14、磁懸浮軸承；15、橫向 限位的磁懸浮軸承；16、豎向限位的磁懸浮軸承；17、殼體；18、護(hù)邊；19、風(fēng)速傳感器；20、永 磁鐵磁極；21、主動(dòng)磁極線圈；22、被動(dòng)磁鐵；23、U形鐵芯；24、上方磁極線圈；25、下方磁極 線圈；26、蝶形永磁體。
具體實(shí)施例方式如圖1、2所示，一種船帆葉式導(dǎo)向風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括有轉(zhuǎn)子1、定子2、底盤3和葉 片4，底盤3上連接有發(fā)電機(jī)底端蓋5，定子2設(shè)在底端蓋5上，葉片4設(shè)在轉(zhuǎn)子1中的轉(zhuǎn)軸 6上，其特征在于所述葉片4有多個(gè)，每個(gè)葉片4采用船帆式結(jié)構(gòu)，葉片4中成直線的內(nèi)側(cè) 邊7嵌入在轉(zhuǎn)軸6上且與轉(zhuǎn)軸6平行，葉片4中的外側(cè)邊8和底邊9呈曲線型，葉片4的葉 表面為內(nèi)凹的沿圓周方向彎曲的弧形面；多個(gè)葉片4沿轉(zhuǎn)軸6的圓周方向分布，與轉(zhuǎn)軸6連 接后的多個(gè)葉片所形成的整體呈圓錐形結(jié)構(gòu)。所述葉片4的頂部設(shè)有弧線加速板10，在微 風(fēng)和下邊風(fēng)吹來(lái)能起到加速運(yùn)動(dòng)作用，因此它能在1多米/秒的低風(fēng)速就能啟動(dòng)運(yùn)行。所 述葉片4的底部的外圍設(shè)有護(hù)邊18 ；轉(zhuǎn)軸6上且位于葉片4的上方設(shè)有風(fēng)速傳感器19，具 有測(cè)風(fēng)和超速保護(hù)的作用。如圖3所示，所述底盤3的定位槽內(nèi)設(shè)有與底盤面3垂直的中心桿11，所術(shù)轉(zhuǎn)軸6 是空心的，轉(zhuǎn)軸6穿插在中心桿11上。所述定子2的內(nèi)側(cè)設(shè)有多只激磁線圈12，多只激磁 線圈12沿著定子2的內(nèi)側(cè)面呈圓周分布，轉(zhuǎn)子1中的轉(zhuǎn)動(dòng)輪13的外圍設(shè)有多塊沿著圓周分布的永磁鐵磁極20。繞組設(shè)計(jì)有多種功能方式，當(dāng)風(fēng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)，它可以自動(dòng)改接以提 高激磁電壓，增加輸出功率，當(dāng)風(fēng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速時(shí)，又可以改變激磁繞組勵(lì)磁電壓以降低功率 出力，在超轉(zhuǎn)速時(shí)還可以配合控制系統(tǒng)產(chǎn)生反向制動(dòng)。飛輪的周圍裝著一塊一塊的永久磁 鐵，減少了轉(zhuǎn)子的激磁繞組，簡(jiǎn)單了工藝，提高了工效和可靠性。當(dāng)風(fēng)力機(jī)正常啟動(dòng)運(yùn)行后， 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的永久磁鐵相對(duì)地切割了定子線圈繞組時(shí)便產(chǎn)生感應(yīng)電流，這跟普通電機(jī)的原理 是一樣的。另外，轉(zhuǎn)動(dòng)輪13制成飛輪式，它的直徑較大，而且重量較重，它在陣陣波動(dòng)強(qiáng)弱不 同的風(fēng)襲擊葉片時(shí)能維持轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)狀態(tài)，減少了陣風(fēng)產(chǎn)生的波動(dòng)和快慢節(jié)奏。如圖4所示，所述轉(zhuǎn)軸6上設(shè)有兩個(gè)以上磁懸浮軸承14，磁懸浮軸承14用以使轉(zhuǎn) 軸6沒有機(jī)械接觸并能保持在空中旋轉(zhuǎn)。所述磁懸浮軸承14設(shè)有橫向限位的磁懸浮軸承 15和豎向限位的磁懸浮軸承16，所述橫向限位的磁懸浮軸承15，主要有主動(dòng)磁極線圈21和 被動(dòng)磁鐵22構(gòu)成，設(shè)在轉(zhuǎn)軸6上端的橫向限位的磁懸浮軸承15中的主動(dòng)磁極線圈21固定 在中心桿11上，設(shè)在轉(zhuǎn)軸6下端的橫向限位的磁懸浮軸承15中的主動(dòng)磁極線圈21封裝在 一個(gè)殼體17內(nèi)，被動(dòng)磁鐵22固定在轉(zhuǎn)軸6上且與主動(dòng)磁極線圈21相對(duì)應(yīng)，所述殼體17設(shè) 在底盤3上。豎向限位的磁懸浮軸承16也封裝在殼體17內(nèi)，豎向限位的磁懸浮軸承16是 由U形鐵芯23、上方磁極線圈24、下方磁極線圈25和蝶形永磁體26構(gòu)成，U形鐵芯23固 定在殼體17上，上方磁極線圈24和下方磁極線圈25設(shè)在U形鐵芯23的兩端，蝶形永磁體 26設(shè)在轉(zhuǎn)軸6上，且位于上方磁極線圈24和下方磁極線圈25之間。轉(zhuǎn)子與中心桿是不接 觸的，是懸浮于空中運(yùn)行的，這樣能大大減少了風(fēng)力機(jī)對(duì)中心桿的摩擦力和啟動(dòng)轉(zhuǎn)距，再加 上其葉片的結(jié)構(gòu)特征，就能大大增強(qiáng)了轉(zhuǎn)軸的推力。因此它在甚微的風(fēng)速下就能啟動(dòng)運(yùn)行。工作原理葉片似船帆，制作形狀象海上木船航行時(shí)鼓風(fēng)的船帆，主軸是直豎旋轉(zhuǎn) 的，它做功時(shí)能捕捉到360°各方向平面吹來(lái)的風(fēng)，所以它能捕捉到“三維”的，逆向的，甚 至是“紊亂”的、陣陣的“立體”性上下氣流吹來(lái)的風(fēng)，因此它對(duì)風(fēng)的捕捉能力很高，對(duì)風(fēng)的 利用率也極高。根據(jù)本風(fēng)力機(jī)以其葉片制作的形狀分析，它對(duì)風(fēng)能利用具有如下幾方面的 特征順風(fēng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)風(fēng)力機(jī)各葉片在順風(fēng)向約一定的小角度時(shí)就開始迎風(fēng)受力，推力能旋 轉(zhuǎn)160度，可見在順風(fēng)旋轉(zhuǎn)時(shí)受力是最大；上方斜風(fēng)向時(shí)，從葉片的形狀與受力面積看，這 個(gè)角度風(fēng)的拆力也是最大；下方風(fēng)向時(shí)，從葉片的形狀看它受力作用最小，因此在葉片的上 斜邊設(shè)計(jì)有加速板，能起到加大提升力和推力作用，使風(fēng)力機(jī)在微風(fēng)時(shí)也能啟動(dòng)運(yùn)行；逆風(fēng) 方向時(shí)從其葉片的組成來(lái)看，其反方向的風(fēng)吹來(lái)仍可加力作用于反方向的葉片，因其葉片 是由若干個(gè)組成主體形狀的，它的迎風(fēng)是360度，所以逆向的風(fēng)也一樣能起到提升和推拆 的作用；紊亂不規(guī)則的氣流時(shí)，大家看到城市建筑物是復(fù)雜的，橫縱交錯(cuò)，高低不平，寬窄不 一，因此造成樓頂房頂氣流方向紊亂復(fù)雜，陣陣波動(dòng)的這些氣流也有返回屋頂從各方向撞 擊風(fēng)力機(jī)葉片，對(duì)其“三維”主體組裝的葉片來(lái)說是不分風(fēng)向同樣能增加推力和提升力作用 的。因此從上面的分析可見本發(fā)明的風(fēng)力機(jī)對(duì)風(fēng)的利用是復(fù)雜的，高能量的，所以說 這是目前市場(chǎng)上各種風(fēng)力發(fā)電機(jī)不可比擬的特征與優(yōu)點(diǎn)。在制造上打破傳統(tǒng)式的結(jié)構(gòu)工藝，它不需要復(fù)雜繁重的偏航裝置和控制，也不需 要復(fù)雜繁重的變速齒輪箱，還可以減少繁重高聳的鐵塔等等，因此制造工藝簡(jiǎn)單，可以做成 中小型功率的，也可制造成大型(兆瓦級(jí))功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，造價(jià)低廉，造型美觀，象是風(fēng)
5的藝術(shù)品，它將成為風(fēng)力發(fā)電之秀，非常便于利用和推廣。
權(quán)利要求
一種船帆葉式導(dǎo)向風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括有轉(zhuǎn)子(1)、定子(2)、底盤(3)和葉片(4)，底盤(3)上連接有發(fā)電機(jī)底端蓋(5)，定子(2)設(shè)在底端蓋(5)上，葉片(4)設(shè)在轉(zhuǎn)子(1)中的轉(zhuǎn)軸(6)上，其特征在于所述葉片(4)有多個(gè)，每個(gè)葉片(4)采用船帆式結(jié)構(gòu)，葉片(4)中成直線的內(nèi)側(cè)邊(7)嵌入在轉(zhuǎn)軸(6)上且與轉(zhuǎn)軸(6)平行，葉片(4)中的外側(cè)邊(8)和底邊(9)呈曲線型，葉片(4)的葉表面為內(nèi)凹的沿圓周方向彎曲的弧形面；多個(gè)葉片4沿轉(zhuǎn)軸(6)的圓周方向分布，與轉(zhuǎn)軸(6)連接后的多個(gè)葉片所形成的整體呈圓錐形結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船帆葉式導(dǎo)向風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述葉片(4)的頂 部設(shè)有弧線加速板(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船帆葉式導(dǎo)向風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述定子(2)的內(nèi) 側(cè)設(shè)有多只激磁線圈(12)，多只激磁線圈(12)沿著定子(2)的內(nèi)側(cè)面呈圓周分布，轉(zhuǎn)子 (1)中的轉(zhuǎn)動(dòng)輪(13)的外圍設(shè)有多塊沿著圓周分布的永磁鐵磁極(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船帆葉式導(dǎo)向風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述底盤(3)的定 位槽內(nèi)設(shè)有與底盤面(3)垂直的中心桿(11)，所術(shù)轉(zhuǎn)軸(6)是空心的，轉(zhuǎn)軸(6)穿插在中心 桿(11)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的船帆葉式導(dǎo)向風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)軸(6)上設(shè) 有兩個(gè)以上磁懸浮軸承(14)，磁懸浮軸承(14)用以使轉(zhuǎn)軸(6)沒有機(jī)械接觸并能保持在空 中旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的船帆葉式導(dǎo)向風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述磁懸浮軸承 (14)設(shè)有橫向限位的磁懸浮軸承(15)和豎向限位的磁懸浮軸承(16)，所述設(shè)在轉(zhuǎn)軸(6) 上端的橫向限位的磁懸浮軸承(15)固定在中心桿(11)上；所述設(shè)在轉(zhuǎn)軸(6)下端的橫向 限位的磁懸浮軸承(15)和豎向限位的磁懸浮軸承(16)封裝在同一個(gè)殼體(17)內(nèi)，所述殼 體(17)設(shè)在底盤(3)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船帆葉式導(dǎo)向風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述葉片(4)的底 部的外圍設(shè)有護(hù)邊(18)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的船帆葉式導(dǎo)向風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于豎向限位的磁懸浮 軸承(16)是由U形鐵芯(23)、上方磁極線圈(24)、下方磁極線圈(25)和蝶形永磁體(26) 構(gòu)成，U形鐵芯(23)固定在殼體(17)上，上方磁極線圈(24)和下方磁極線圈(25)設(shè)在U 形鐵芯(23)的兩端，蝶形永磁體(26)設(shè)在轉(zhuǎn)軸(6)上，且位于上方磁極線圈(24)和下方 磁極線圈(25)之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種船帆葉式導(dǎo)向風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括有轉(zhuǎn)子、定子、底盤和葉片，底盤上連接有發(fā)電機(jī)底端蓋，定子設(shè)在底端蓋上，葉片設(shè)在轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)軸上，其特征在于所述葉片有多個(gè)，每個(gè)葉片采用船帆式結(jié)構(gòu)，多個(gè)葉片沿轉(zhuǎn)軸的圓周方向分布，與轉(zhuǎn)軸連接后的多個(gè)葉片所形成的整體呈圓錐形結(jié)構(gòu)。由于葉片采用船帆式結(jié)構(gòu)，不但能利用平面各方向的風(fēng)，也能利用“三維”的，逆向的，甚至是“紊亂”的、陣陣的氣流也能增大風(fēng)力機(jī)的提升力和推力，而且采用了先進(jìn)的磁懸浮軸乘技術(shù)，使轉(zhuǎn)軸懸浮于空中旋轉(zhuǎn)沒有摩擦，故本發(fā)明對(duì)風(fēng)能的利用效率極高，而且制造成本低廉，造型美觀，也便于在各大中小城市及山區(qū)、海島的使用和普及推廣。
文檔編號(hào)F03D3/06GK101936261SQ20101027511
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者余江海, 吳爵 申請(qǐng)人:余江海;吳爵