專利名稱:磁懸浮v型立式風(fēng)車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及到一種磁懸浮V型立式風(fēng)車,屬于風(fēng)能利用的能源領(lǐng)域。
背景技術(shù):
本發(fā)明人專利申請CN201110083094.X中已經(jīng)對V型立式風(fēng)車的基本結(jié)構(gòu)做了說明,該V型立式風(fēng)車系指一種風(fēng)葉主支撐臂之間呈V字造型,將發(fā)電機(jī)、輪轂等放置在V字造型的底部,風(fēng)葉則連接在V字造型的頂部上,并且具有副支撐臂來加強(qiáng)風(fēng)葉與支撐臂之間的連接,該型風(fēng)車由于輪轂和發(fā)電機(jī)等均位于風(fēng)輪底部,易于安裝和檢修,為保持風(fēng)輪的穩(wěn)定,利用了不倒翁原理,使發(fā)電機(jī)和配重塊作為風(fēng)輪一部分,使風(fēng)輪重心處于下部。但是從造型來看,這種風(fēng)車做成寬胖的造型比瘦長造型更容易,根據(jù)垂直軸風(fēng)車轉(zhuǎn)速與風(fēng)輪直徑負(fù)相關(guān)的原理,寬胖造型風(fēng)車的轉(zhuǎn)速較瘦長型的風(fēng)車慢,對于小型風(fēng)車而言,采用直驅(qū)技術(shù)是沒有問題的,但是對于大型風(fēng)車而言,若采用直驅(qū)發(fā)電機(jī)的話,發(fā)電機(jī)需要很大的直徑,制造成本和難度都會增加很多,因此有必要進(jìn)一步改進(jìn),增加變速機(jī)構(gòu),提高發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,以期能減小發(fā)電機(jī)的直徑,降低制造成本,提高發(fā)電效率,同時(shí)為了延長風(fēng)車的壽命,減小摩擦損壞,需要對風(fēng)輪進(jìn)一步改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所述的磁懸浮V型立式風(fēng)車也是指一種風(fēng)葉主支撐臂成V字造型的風(fēng)車,它的主支撐臂頂端連接風(fēng)葉,主支撐臂上有副支撐臂與風(fēng)葉加強(qiáng)連接,副支撐臂可以安裝在主支撐臂的上下兩面,主支撐臂底端與輪轂相連,輪轂利用磁力懸浮在空中,如附圖1所示。為便于描述,本說明取具有2個(gè)風(fēng)葉風(fēng)輪的風(fēng)車為例加以說明,在圖1中,風(fēng)車由幾大部分構(gòu)成:風(fēng)輪,包括風(fēng)葉、風(fēng)葉主支撐臂、主支撐臂之間的水平連桿、連接中心軸與風(fēng)葉主支撐臂的橫臂、輪轂等;發(fā)電系統(tǒng)部分,包括變速箱、發(fā)電機(jī)、啟動/制動電機(jī)等;基礎(chǔ)部分,包括基座、基座上的圓柱、圓柱上的圓盤、圓盤上的中心軸、中心軸上的轉(zhuǎn)動體等。在風(fēng)輪的構(gòu)造中,風(fēng)葉I安裝在風(fēng)葉主支撐臂19頂端,風(fēng)葉的下部則用副支撐臂20與主支撐臂連接,主支撐臂與水平面夾角 一般在30 75度之間,互相之間之間呈V字造型,主支撐臂之間用I至數(shù)根水平連桿2相連,主支撐臂的下部,安有橫臂3與中心軸上的轉(zhuǎn)動體相連,主支撐臂底部安裝在輪轂13上,輪轂13為一圓環(huán),它由上下兩片組成,其中下片21固定在基座上,上片13連接有風(fēng)葉主支撐臂,上下兩片之間安裝有相向同極性的磁環(huán)對18,利用同性相斥原理,使上下片間留有空隙,為保證上下片之間不發(fā)生漂移,在上下片之間安裝有由磁體14和磁體15構(gòu)成的徑向磁軸承;在基礎(chǔ)部分的構(gòu)造中,基座的中心安裝有一個(gè)圓柱16,該圓柱16安裝在輪轂13的環(huán)孔之中,圓柱16上安裝圓盤12,圓盤12中心安裝垂直的中心軸7,圓柱16、圓盤12、中心軸7的軸心重合,中心軸7的頂部裝有轉(zhuǎn)動體5,轉(zhuǎn)動體橫向上連接風(fēng)葉主支撐臂下方的橫臂3,縱向連接聯(lián)軸器6 ;在發(fā)電系統(tǒng)部分的構(gòu)造中,包括了將動力導(dǎo)入變速箱主動軸的聯(lián)軸器6與安裝在中心軸7上的變速箱4,以及安裝在變速箱下方的發(fā)電機(jī)及啟動/制動電機(jī),其中發(fā)電機(jī)、啟動/制動電機(jī)等安裝在圓盤12上。
本發(fā)明所述的變速箱優(yōu)先采用磁齒輪變速箱。磁齒輪變速的優(yōu)點(diǎn)在于齒輪之間沒有磨損,無需使用潤滑油,且效率高于機(jī)械齒輪,磁齒輪的結(jié)構(gòu)一般文獻(xiàn)上已經(jīng)有了很多報(bào)道,乃是在一個(gè)基體圓盤上等弧度、等半徑、同心安裝偶數(shù)個(gè)磁塊,并使磁塊的N、S極交替排列,磁塊之間用非磁性物相隔,形成齒盤,如附圖2中2A所示,數(shù)個(gè)這樣的齒盤在圓心處等距離共軸安裝在一個(gè)軸上,并使齒盤與與齒盤間的磁體N、S極相對應(yīng),就形成了磁齒輪,兩個(gè)這樣的磁齒輪相互嚙合,即可實(shí)現(xiàn)動力傳遞,如圖2中2B所示,與常規(guī)的機(jī)械齒輪相似,磁齒輪也可以有內(nèi)齒型,如附圖2中2C所示,由于磁鐵的特點(diǎn),通常采用內(nèi)齒形的磁齒輪能夠傳遞更大的扭矩,通常這種磁齒輪使用的磁塊為釹鐵硼稀土永磁磁塊,磁塊的形狀也有很多種,例如圓形、扇形、矩型等等,可依需要采用。與常規(guī)的變速箱類似,磁齒輪的變速方式有一級變速和多級變速,其原理都是相同的,本發(fā)明為便于說明,只對一級變速的方式加以說明。一級變速采用內(nèi)齒型的磁齒輪作為主動輪,如附圖1所示,圖中4為連接到風(fēng)輪動力的內(nèi)齒型磁齒輪,為變速箱的主動輪,9為內(nèi)磁齒,8為從動的磁齒輪,8的軸10連接到發(fā)電機(jī)軸上,帶動發(fā)電機(jī)11發(fā)電。在使用磁齒輪變速箱的這種結(jié)構(gòu)中,更適合于配置多臺發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)的配置情況如圖3所示,該圖中配置了 3臺發(fā)電機(jī),可以根據(jù)情況配置更多臺發(fā)電機(jī),這些發(fā)電機(jī)的功率可以相等或不等,部分可以使用電動/發(fā)電兩用機(jī)型,當(dāng)風(fēng)輪需要?jiǎng)x車時(shí),可以將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱訖C(jī),起到剎車作用,為更好地控制風(fēng)輪的啟動與剎車,在發(fā)電機(jī)軸與齒輪軸相連處,安裝有離合器和剎車器,當(dāng)風(fēng)輪未啟動之時(shí),通過離合器讓發(fā)電機(jī)軸與相接的齒輪軸分離,使風(fēng)輪處于完全空載的狀態(tài),當(dāng)風(fēng)速過大風(fēng)輪轉(zhuǎn)速過高時(shí),使部分發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱訖C(jī),反向轉(zhuǎn)動以降低風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速,當(dāng)需要風(fēng)輪完全剎車時(shí),啟動剎車器,使變速箱的輸出齒輪軸不能轉(zhuǎn)動,風(fēng)輪即被剎車。當(dāng)采用二級以上變速時(shí),則從動的磁齒輪8的軸不是與發(fā)電機(jī)軸相連,而是與另一個(gè)大的磁齒盤相連,由該齒齒盤帶動另外一個(gè)小的磁齒輪,從而實(shí)現(xiàn)二級變速。毫無疑問,本發(fā)明所述的變速箱也可以采用傳統(tǒng)的齒輪增速箱,例如行星齒輪增速箱,該方法為傳統(tǒng)的制造工藝,在此不再展開說明。另外,為使風(fēng)輪·減小風(fēng)阻,風(fēng)葉支撐臂可以采用具有流線型、低風(fēng)阻的橫截面,如圖4所示,其中當(dāng)采用4B時(shí),支撐臂將起到風(fēng)葉的作用,可以進(jìn)一步提高風(fēng)輪的驅(qū)動力,當(dāng)采用4C這種在對稱翼型的一面后緣有缺失的橫截面外形時(shí),不僅可以提高風(fēng)輪的驅(qū)動力,而且能夠增加風(fēng)輪的啟動力矩,這種缺失部分的長度一般不超過弦線長度的2 / 3。本發(fā)明的風(fēng)輪風(fēng)葉,采用具有升力的對稱翼型風(fēng)葉,或者是非對稱翼型風(fēng)葉,或者是對稱翼型的一面后緣有缺失的風(fēng)葉,如圖5中5A、5B、5C所示;風(fēng)葉的造型可為直線型風(fēng)葉、C型風(fēng)葉和“〈”型風(fēng)葉,如圖6所示。以上以2風(fēng)葉風(fēng)車為例對本發(fā)明進(jìn)行了說明,但在實(shí)際應(yīng)用時(shí),一般為至少具有3個(gè)風(fēng)葉的風(fēng)車類型。以上說明了在采用非直驅(qū)發(fā)電機(jī)的情況下,本發(fā)明的磁懸浮V型立式風(fēng)車的基本結(jié)構(gòu),對于較小型的采用直驅(qū)發(fā)電機(jī)的風(fēng)車,本發(fā)明的風(fēng)車可以采用外轉(zhuǎn)子式發(fā)電機(jī),如圖7所示,外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)706通過定子軸705安裝在一個(gè)基座709上,在發(fā)電機(jī)與基座之間,安裝有相向極性相同的磁環(huán)對707和708,該磁環(huán)對的上環(huán)707安裝在發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子殼的下表面,下環(huán)708安裝在基座的上表面;風(fēng)葉的主支撐臂710底端,直接連接在發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子殼上,為使風(fēng)輪穩(wěn)固,可在發(fā)電機(jī)定子軸705上端表面,安裝配重塊703,以保證風(fēng)輪的整體重心偏置于下部,使風(fēng)車不致于被風(fēng)吹倒或傾斜。
圖1為磁懸浮V型立式風(fēng)車原理示意圖,圖中:
1.風(fēng)葉2.水平連桿3.橫臂4.外齒圈5.轉(zhuǎn)動體6.聯(lián)軸器7.中心軸
8.磁齒輪9.內(nèi)磁齒10.發(fā)電機(jī)軸11.發(fā)電機(jī)12.圓盤13.輪轂上片14.磁體15.磁體16.圓柱17.基座18.磁環(huán)對19.風(fēng)葉主支撐臂20.風(fēng)葉副支撐臂21.輪轂下片N.磁體N極S.磁體S極
圖2為磁體盤和磁齒輪示意圖,圖中2A為磁體盤示意圖,2 B為外嚙合型磁齒輪示意圖,2 C為內(nèi)嚙合型磁齒輪示意圖,圖中:
201.基體盤202.磁體(S極)203.磁體(N極)204.轉(zhuǎn)軸205.磁體盤206.轉(zhuǎn)軸207.轉(zhuǎn)軸208.外齒圈209.內(nèi)磁齒磁體盤210.磁體盤211.齒輪轉(zhuǎn)軸圖3為采用內(nèi)齒型磁變速箱時(shí)配置3臺發(fā)電機(jī)的布置俯視示意圖,圖中:
301.內(nèi)齒磁體盤302.從動齒輪磁體盤303.從動齒輪轉(zhuǎn)軸304.外齒圈305.外齒圈轉(zhuǎn)軸
圖4為風(fēng)葉支撐臂橫截面示意圖,圖中4A為對稱流線型橫截面,4B為具有升力翼型的橫截面,4C為對稱翼型的一面后緣有缺失的橫截面
圖5為風(fēng)葉橫截面示意圖,圖中5A為對稱翼型橫截面,5B為非對稱翼型橫截面,5C為對稱翼型的一面后緣有缺失的橫截面
圖6為風(fēng)葉造型示意圖,圖6A為直葉片構(gòu)成的二風(fēng)葉風(fēng)輪外形示意圖,圖6B為C型葉片構(gòu)成的二風(fēng)葉風(fēng)輪外形示意圖,圖6C為”〈”型風(fēng)葉構(gòu)成的二風(fēng)葉風(fēng)輪示意圖,601.風(fēng)葉602.風(fēng)葉支撐臂
圖7為直驅(qū)型磁懸浮V型立式風(fēng)車示意圖,圖中:
701.風(fēng)葉702.水平連桿703.配重塊704.外轉(zhuǎn)子磁極705.定子軸706.外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)707.磁體708.磁體709.基座710.風(fēng)葉主支撐臂711.風(fēng)葉副支撐
臂
實(shí)施實(shí)例
以下結(jié)合附圖,通過實(shí)例來進(jìn)一步說明本發(fā)明,但本發(fā)明不限于這些實(shí)例。實(shí)例I磁懸浮V型立式風(fēng)車
其原理結(jié)構(gòu)如附圖1所示。本風(fēng)車具有兩個(gè)風(fēng)葉,其葉片為直線型葉片,風(fēng)輪的風(fēng)葉主支撐臂19頂端連接風(fēng)葉I的上部,風(fēng)葉與垂直線之間的夾角為O 45度,副支撐臂20上端安裝在主支撐臂下面,下端連接風(fēng)葉I的下部,風(fēng)葉主支撐臂底部安裝在輪轂13上,輪轂是一個(gè)環(huán)狀物,由上下兩片構(gòu)成,上片13與下片21之間裝有同性相向的磁環(huán)對18,使整個(gè)輪轂懸浮起來,在輪轂13的上片和下片21的內(nèi)環(huán)上還裝有徑向磁軸承14和15,防止輪轂13的上片漂移; 主支撐臂從輪轂13處呈斜向上打開,與水平面夾角一般在30 75度之間,兩條主支撐臂之間呈V字型,主支撐臂之間用水平連桿2相連;輪轂的下片21安裝在基座17上,基座17的中心有圓柱16,圓柱上安裝同心圓盤12,圓盤12上安裝同軸心的垂直中心軸7,在中心軸7的上端,安裝有轉(zhuǎn)動體5,該轉(zhuǎn)動體在橫向上用橫臂3與風(fēng)葉主支撐臂19相連,起到固定風(fēng)輪的作用,在縱向上,用一個(gè)聯(lián)軸器6與安裝在中心軸7上的變速箱4的輸入軸相連,將風(fēng)輪的動力傳遞給變速箱的外齒圈4,外齒圈4的內(nèi)磁齒9與從動齒輪8的磁齒相哨合,將動力傳遞給齒輪8的軸,齒輪8的軸通過一個(gè)離合器與發(fā)電機(jī)11的軸10相連,在軸10上還安裝有剎車器,發(fā)電機(jī)11的布置如圖3所示,在該例中安裝有3臺相同功率大小的發(fā)電機(jī),實(shí)際上發(fā)電機(jī)的安裝數(shù)可根據(jù)需要而定,但其中至少有I臺為發(fā)電/電動兩用電機(jī);當(dāng)風(fēng)車開始旋轉(zhuǎn)時(shí),該風(fēng)車可以根據(jù)風(fēng)力的大小,決定接入發(fā)電機(jī)數(shù)量的多少,當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速過快時(shí),可以將I臺發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱訖C(jī)并使其反向轉(zhuǎn)動,以降低風(fēng)輪轉(zhuǎn)速;當(dāng)需要風(fēng)輪剎車時(shí),可以啟動安裝于發(fā)電機(jī)軸上的剎車器,實(shí)現(xiàn)剎車。實(shí)例2 直驅(qū)型磁懸浮V型立式風(fēng)車
其原理結(jié)構(gòu)如附圖7所示。本風(fēng)車具有2個(gè)風(fēng)葉,風(fēng)葉為直線型,風(fēng)葉與垂直方向的夾角為O 45度,風(fēng)葉701安裝在風(fēng)葉主支撐臂710的頂部,同時(shí)受到副支撐臂711的支撐,風(fēng)葉主支撐臂下端則直接連接在外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)706的外轉(zhuǎn)子上,風(fēng)葉主支撐臂之間用水平連桿702相連;外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)706通過定子軸705安裝在一個(gè)基座709上,在發(fā)電機(jī)與基座之間,安裝有相向極性相同的磁環(huán)對707和708,該磁環(huán)對的上環(huán)707安裝在發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子殼的下表面,下環(huán)安裝在基座的上表面;發(fā)電機(jī)定子軸705的上端安裝有配重塊703,以保證風(fēng)輪的整體重心偏置 于下部,使風(fēng)車不致于被風(fēng)吹倒或傾斜,加強(qiáng)風(fēng)車的穩(wěn)定性。以上實(shí)例說明了本發(fā)明的思路和構(gòu)造基本特點(diǎn),即葉片的主支撐臂之間呈V型,風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動中心位置在風(fēng)輪的下部,主支撐臂之間用水平連桿相連以增強(qiáng),風(fēng)輪的輪轂采用永磁體互斥的方式給予懸浮力,風(fēng)輪的動力采用磁齒輪進(jìn)行增速,發(fā)電機(jī)可以安裝多臺,并可采用部分發(fā)電/電動兩用發(fā)電機(jī),對于直驅(qū)式發(fā)電機(jī),則采用將風(fēng)葉支撐臂直接連在發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子殼上,也采用磁力互斥的方式使風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)能夠騰空懸浮。稍具本行業(yè)知識的人員,按本發(fā)明的思路和構(gòu)造要點(diǎn),也可以在此基礎(chǔ)上作改動和改進(jìn),但只要不脫離本發(fā)明的思路范圍和特點(diǎn),其亦不應(yīng)超出本發(fā)明要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種磁懸浮V型立式風(fēng)車,由至少2個(gè)風(fēng)葉、構(gòu)成V字造型的風(fēng)葉主支撐臂、風(fēng)葉副支撐臂、輪轂、基座、用于使風(fēng)輪懸浮的磁環(huán)對、徑向磁軸承、立于基座中心的圓柱、安裝在圓柱上的圓盤、與圓柱重心重合的垂直軸、主支撐臂與垂直軸相連的橫臂、垂直軸上安裝的變速箱、連接變速箱與橫臂之間的聯(lián)軸器、磁齒輪增速箱、發(fā)電機(jī)、離合器等主要部件構(gòu)成,其特征在于風(fēng)輪的主支撐臂造型為V字型,即風(fēng)葉主支撐臂底端連接在輪轂上,支撐臂斜向上打開,任意兩條主支撐臂之間形成具有一定夾角的造型,各主撐臂之間用水平連桿相連,在主支撐臂頂端連接風(fēng)葉,主支撐臂與風(fēng)葉之間有副支撐臂相連,所述的V字構(gòu)型的結(jié)構(gòu),至少由兩條以上的主支撐臂構(gòu)成,支撐臂與水平面的夾角為30 75度,所述的水平連桿,至少設(shè)立一層,風(fēng)輪輪轂置于基座之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁懸浮V型立式風(fēng)車,其特征在于在基座的中心設(shè)有一個(gè)圓柱,圓柱支撐著一個(gè)圓盤,圓盤的中心設(shè)有一個(gè)中心軸,圓柱與中心軸軸心相重合,發(fā)電機(jī)組圍繞安裝在中心軸外周,中心軸上端安裝有轉(zhuǎn)動體,轉(zhuǎn)動體通過橫臂與風(fēng)葉主支撐臂相連,轉(zhuǎn)動體下方通過聯(lián)軸器與變速箱軸相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁懸浮V型立式風(fēng)車,其特征在于所述變速箱為磁齒輪增速箱,所述磁齒輪增速箱,系由一系列磁齒輪構(gòu)成的齒輪增速箱,可以實(shí)現(xiàn)至少I級增速。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁齒輪,其特征在于所述磁齒輪系由多個(gè)磁體盤同軸安裝而成,并且各磁體盤中相對的磁塊極性相反,所述磁體盤系由在一個(gè)基體盤上,等弧度、等半徑同心安設(shè)有大小、厚薄相同的偶數(shù)個(gè)釹鐵硼稀土永磁磁塊構(gòu)成,且相鄰的磁塊極性相反,磁塊之間由非磁性體隔開。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁懸浮V型立式風(fēng)車,其特征在于在圓盤上安裝一至多個(gè)發(fā)電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁懸浮V型立式風(fēng)車,其特征在于在磁齒輪增速箱中設(shè)有I 3個(gè)控制齒輪,控制齒輪由連接的控制電機(jī)控制,與齒輪箱的輸入齒輪嚙合,用于加快風(fēng)輪的啟動速度和風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)過快時(shí)剎車。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁懸浮V型立式風(fēng)車,其特征在于在增速箱輸出軸與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸之間,設(shè)有電磁離合器,用于控制風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)的動力傳遞。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁懸浮V型立式風(fēng)車,其特征在于齒輪增速箱為常規(guī)的機(jī)械齒輪增速箱,包括行星齒輪增速箱。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁懸浮V型立式風(fēng)車,其特征在于風(fēng)葉支撐臂采用具有流線形的橫截面。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁懸浮V型立式風(fēng)車,其特征在于風(fēng)葉的橫截面為可以產(chǎn)生升力流線型,或帶有切缺的流線型,風(fēng)葉的形狀為直葉片、C形葉片、“〈”葉片。
全文摘要
一種磁懸浮V型立式風(fēng)車,風(fēng)葉主支撐臂成V字造型,主支撐臂頂端連接風(fēng)葉,主支撐臂上有副支撐臂與風(fēng)葉加強(qiáng)連接,主支撐臂之間用1至數(shù)根水平連桿2相連,主支撐臂底端與輪轂相連,輪轂利用磁力懸浮在空中,輪轂安裝在基座上,基座的中心安裝有一個(gè)圓柱16,該圓柱16安裝在輪轂13的環(huán)孔之中,圓柱16上安裝圓盤12,圓盤12中心安裝中心軸7,圓柱16、圓盤12、中心軸7的軸心重合,中心軸7上端安裝轉(zhuǎn)動體,轉(zhuǎn)動體橫向上通過橫臂與風(fēng)葉主支撐臂相連,縱向上通過聯(lián)軸器6將動力傳遞給安裝在中心軸7上的變速箱4,變速箱以磁齒輪或機(jī)械齒輪增速后驅(qū)動位于下方的發(fā)電機(jī)及啟動/制動電機(jī),其中發(fā)電機(jī)、啟動/制動電機(jī)等安裝在圓盤12上。
文檔編號F03D11/00GK103256186SQ20121003659
公開日2013年8月21日 申請日期2012年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月19日
發(fā)明者李永平 申請人:李永平