專利名稱：可控旋式菲涅爾透鏡陣列真空磁懸浮風(fēng)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用風(fēng)能和太陽能的發(fā)電技術(shù)，具體說是一種可控的螺旋式菲涅爾透鏡陣列真空磁懸浮太陽能風(fēng)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外沒有可控旋式真空磁懸浮風(fēng)電系統(tǒng)。目前國內(nèi)外只有自然風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)。自然風(fēng)能發(fā)電，有很多優(yōu)點，如:清潔；可再生，永不枯竭；基建周期短；裝機規(guī)模靈活
坐寸o但自然風(fēng)能發(fā)電也有許多無法解決的缺陷:我國風(fēng)沙伴存，有大風(fēng)場的地方一定會有大的沙塵，風(fēng)電設(shè)備受風(fēng)沙侵蝕嚴(yán)重；此外自然風(fēng)能發(fā)電噪聲大，視覺污染；需占用大片土地；不穩(wěn)定，不可控；目前成本仍然很高；葉片巨大，影響鳥類；運營維護困難；地理位置受限等。風(fēng)能發(fā)電的效率高于太陽能發(fā)電，但是風(fēng)能發(fā)電需要在常年有較大自然風(fēng)力的地區(qū)發(fā)揮作用，對于風(fēng)力受到影響或風(fēng)力較小的地區(qū)并不適合。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述狀況，提供一種能夠克服自然風(fēng)電系統(tǒng)的諸多缺陷，人工制造風(fēng)能、控制風(fēng)速、風(fēng)量，并用以進行智能發(fā)電的系統(tǒng)和技術(shù)，即可控的螺旋式菲涅爾透鏡陣列真空磁懸浮太陽能風(fēng)電系統(tǒng)。所述可控旋式菲涅爾透鏡陣列真空磁懸浮風(fēng)電系統(tǒng)，包括塔狀螺旋式抽風(fēng)管、抽風(fēng)管底部的環(huán)形底座、整體的支護系統(tǒng)、多套風(fēng)力機組和交流發(fā)電機，所述多套風(fēng)力機組均安裝于同一根傳動軸上，其特征是:所述環(huán)形底座由多個分離的基礎(chǔ)墩共同構(gòu)成，多個基礎(chǔ)墩以傳動軸為圓心對稱分布，每兩個基礎(chǔ)墩之間留有進風(fēng)口，環(huán)形底座的外側(cè)或內(nèi)側(cè)設(shè)有用于調(diào)節(jié)進風(fēng)口風(fēng)量的風(fēng)量控制罩；所述抽風(fēng)管與所述環(huán)形底座同軸，抽風(fēng)管內(nèi)外均呈下大上小的圓筒喇叭狀，每一進風(fēng)口上檐所對應(yīng)抽風(fēng)管位置的內(nèi)/外壁均設(shè)有風(fēng)向?qū)б叩娜肟冢L(fēng)向?qū)б叱事菪隣钕蛏贤ㄖ脸鲲L(fēng)口，每兩道風(fēng)向?qū)б咧g開設(shè)數(shù)個窗口，每個窗口安裝有菲涅爾透鏡，用于聚焦太陽能加熱所述抽風(fēng)管內(nèi)的空氣，形成上升氣流，在每一塊所述菲涅爾透鏡的一側(cè)裝有用于動態(tài)遮擋所述菲涅爾透鏡調(diào)節(jié)進光率的光功率調(diào)節(jié)罩；所述傳動軸由下至上依次安裝有:主軸底座保護軸承、變向增速裝置、剎車裝置、傳動軸伸縮花鍵、球式磁懸浮風(fēng)力機、嵌齒離合器、內(nèi)/外旋風(fēng)力機傳動軸伸縮花鍵、內(nèi)/外旋式磁懸浮風(fēng)力機、帽式風(fēng)機傳動軸伸縮花鍵、帽式風(fēng)力機。作為一種實施例，所述風(fēng)量控制罩和光功率調(diào)節(jié)罩分別由風(fēng)口控制機和透鏡控制機控制移動，所述風(fēng)口控制機和透鏡控制機接受功率曲線反饋控制器的輸出信號并依此發(fā)出動作指令，所述功率曲線反饋控制器的一個信號輸入端接收主控器的輸出信號，一個功率檢測輸入端接收交流發(fā)電機的狀態(tài)輸出信號，以根據(jù)交流發(fā)電機的輸出功率調(diào)節(jié)進風(fēng)量和光照量。作為一種實 施例，所述帽式風(fēng)力機的頂部裝有嵌套在所述傳動軸外的帽式風(fēng)機徑向保護軸承，在所述帽式風(fēng)機徑向保護軸承外與所述抽風(fēng)管之間固定有傳動軸保護支架。作為一種實施例，所述抽風(fēng)管的底部設(shè)有風(fēng)管基座，所述風(fēng)管基座與所述基礎(chǔ)墩等厚，所述抽風(fēng)管的內(nèi)壁與基礎(chǔ)墩內(nèi)徑在同一圓筒面上；所述抽風(fēng)管的外壁與所述傳動軸保護支架外均設(shè)有多條拉桿，所述拉桿與地坪的固定處設(shè)有拉桿樁和避雷裝置。作為一種實施例，所述內(nèi)外旋式磁懸浮風(fēng)力機包括內(nèi)旋式風(fēng)機和外旋式風(fēng)機，所述內(nèi)旋式風(fēng)機和外旋式風(fēng)機的葉片均與磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子推力盤固定，所述磁懸浮軸承裝有與所述磁懸浮軸承的定子固定連接的磁懸浮軸承固定裝置，所述磁懸浮軸承固定裝置與所述抽風(fēng)管固定。作為一種實施例，所述主軸底座保護軸承為嵌入地面內(nèi)的角接觸軸承，端面水平設(shè)置，所述傳動軸垂直安裝于所述主軸底座保護軸承之上。作為優(yōu)化方案，所述基礎(chǔ)墩的水平截面形狀是汽輪機葉片或機翼截面形狀，每個基礎(chǔ)墩的負(fù)壓區(qū)朝外，正壓區(qū)朝內(nèi)，兩相鄰基礎(chǔ)墩的前后緣相向，每相鄰兩基礎(chǔ)墩前緣與圓心之間連線的夾角為18° 19.5°，兩相鄰基礎(chǔ)墩前后緣間的墩間迎角為18° 19.5°，使得兩基礎(chǔ)墩前后緣間進風(fēng)口的迎角阻力小，任何方向的來風(fēng)都會順著進風(fēng)口的迎角切線進入風(fēng)道。作為優(yōu)化方案，所述菲涅爾透鏡直徑和所述窗口直徑尺寸為所述抽風(fēng)管的出風(fēng)口直徑的1/6，變動范圍±20%，所述菲涅爾透鏡的齒槽向內(nèi)，透鏡內(nèi)外分別安裝透明保護罩，透鏡的焦距小于所述出風(fēng)口直徑的1/5，使菲涅爾透鏡的光斑達(dá)不到風(fēng)管內(nèi)設(shè)備。作為優(yōu)化方案，所述基礎(chǔ)墩內(nèi)設(shè)交流發(fā)電機，所述交流發(fā)電機的輸入轉(zhuǎn)軸與所述變向增速裝置的輸出軸旁通；所述基礎(chǔ)墩的進風(fēng)口處設(shè)有進風(fēng)口保護罩，用于進風(fēng)的過濾。所述風(fēng)量控制罩和光功率調(diào)節(jié)罩分別由風(fēng)口控制機和透鏡控制機控制移動，所述風(fēng)口控制機和透 鏡控制機接受功率曲線反饋控制器的輸出信號并依此發(fā)出動作指令，所述功率曲線反饋控制器的一個信號輸入端接收主控器的輸出信號，一個功率檢測輸入端接收交流發(fā)電機的狀態(tài)輸出信號，以根據(jù)交流發(fā)電機的輸出功率調(diào)節(jié)進風(fēng)量和光照量。本發(fā)明能夠克服自然風(fēng)電系統(tǒng)的諸多缺陷，人工制造風(fēng)能、控制風(fēng)速、風(fēng)量，并用以進行智能發(fā)電。螺旋式真空風(fēng)道設(shè)置菲涅爾透鏡旋式陣列聚焦器和三種磁懸浮風(fēng)力機相結(jié)合，有風(fēng)能時可以高效利用并控制風(fēng)能發(fā)電，同時可以將太陽能轉(zhuǎn)化為可控的風(fēng)能進行發(fā)電。還可以應(yīng)用于大型的旋式真空風(fēng)電場，可以改變氣候惡劣地區(qū)的氣候條件。本發(fā)明的有益效果是:技術(shù)優(yōu)勢:1、不受地理位置限制，土地占用少。2、沒有噪音和環(huán)境污染。3、風(fēng)量大，風(fēng)速穩(wěn)定，可人工控制。 4、成本遠(yuǎn)低于自然風(fēng)力發(fā)電。5、整體結(jié)構(gòu)設(shè)計和磁懸浮應(yīng)用使風(fēng)-電轉(zhuǎn)換率和經(jīng)濟效益高于自然風(fēng)力發(fā)電。6、抗風(fēng)沙能力更強。7、結(jié)構(gòu)穩(wěn)固可靠,使用壽命長。8、運營維護方便。9、更適合大型產(chǎn)業(yè)化。
圖1是基礎(chǔ)墩立體布置示意圖，圖2是基礎(chǔ)墩平面布置示意圖，圖3是真空抽風(fēng)管立體示意圖，圖4是真空抽風(fēng)管剖切示意圖，圖5是風(fēng)口保護罩示意圖，圖6是風(fēng)量控制罩示意圖，圖7是菲涅爾透鏡安裝剖面示意圖，圖8是內(nèi)壁風(fēng)導(dǎo)引肋剖面示意圖，圖9是抽風(fēng)管內(nèi)部系統(tǒng)構(gòu)造示意圖，圖10是伸縮式花鍵內(nèi)鍵斷面示意圖，圖11是伸縮式花鍵套斷面示意圖，圖12是系統(tǒng)運行方框圖，圖13是球式磁懸浮風(fēng)力機的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:I—基 礎(chǔ)墩，2—基礎(chǔ)墩前緣，3—負(fù)壓區(qū)，4一正壓區(qū)，5—基礎(chǔ)墩后緣，6—進風(fēng)口，7一風(fēng)運動方向，8一壤間迎角，9一基礎(chǔ)壤分布外徑，10一基礎(chǔ)壤分布內(nèi)徑，11 一風(fēng)管基座，12—抽風(fēng)管，13—抽風(fēng)管外壁，14 一抽風(fēng)管外壁風(fēng)向?qū)б撸?5—菲涅爾透鏡，16—出風(fēng)口，17—抽風(fēng)管內(nèi)壁，18—抽風(fēng)管座剖切面，19—抽風(fēng)管壁剖切面，20—菲涅爾透鏡剖切面，21—抽風(fēng)管內(nèi)壁風(fēng)導(dǎo)引肋，22—出風(fēng)口剖切面，23—進風(fēng)口保護罩，24—風(fēng)量控制罩，25—主軸底座保護軸承，26—變速箱主軸，27—變向增速裝置，28—交流發(fā)電機，29—剎車裝置，30—球式風(fēng)機傳動軸伸縮花鍵,31—磁懸浮軸承,32—內(nèi)/外旋風(fēng)力機傳動軸伸縮花鍵，33一球式磁懸浮風(fēng)力機,34一嵌齒式離合器,35一磁懸浮軸承固定裝置,36一磁懸浮軸承徑向保護裝置，37 —內(nèi)旋式風(fēng)機，38—內(nèi)旋式風(fēng)機磁懸浮軸承定子，39—轉(zhuǎn)子推力盤，40—內(nèi)旋式風(fēng)機徑向保護軸承，41一夕卜旋風(fēng)機徑向保護軸承，42—夕卜旋式風(fēng)機，43一帽式風(fēng)力機，44 一帽式風(fēng)機徑向保護軸承，45—傳動軸保護支架，46—拉桿，47—地坪，48—拉桿樁和避雷裝置，49一風(fēng)力機，50 —電壓控制器，51—變頻器，52—主控器，53—蓄能裝置，54—功率曲線反饋控制器，56—風(fēng)口控制機，57—透鏡控制機，58—傳動軸，59—光功率調(diào)節(jié)罩，60—帽式風(fēng)機傳動軸伸縮花鍵。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明:如圖9中所示，所述可控式太陽能菲涅爾螺旋陣列真空磁懸浮風(fēng)電系統(tǒng)，包括塔式抽風(fēng)管12、抽風(fēng)管底部的環(huán)形底座、整體的支護系統(tǒng)、多套風(fēng)力機組和交流發(fā)電機28，所述多套風(fēng)力機組均安裝于同一根傳動軸58上，如圖1，所述環(huán)形底座由多個分離的基礎(chǔ)墩I共同構(gòu)成，多個基礎(chǔ)墩I以傳動軸58為圓心中心對稱分布，每兩個基礎(chǔ)墩I之間留有進風(fēng)口 6，如圖3，環(huán)形底座的外側(cè)或內(nèi)側(cè)設(shè)有用于調(diào)節(jié)進風(fēng)口風(fēng)量的風(fēng)量控制罩24。如圖3、4所示，所述抽風(fēng)管12與所述環(huán)形底座同軸，抽風(fēng)管12內(nèi)外均呈下大上小的圓筒喇叭狀，基礎(chǔ)墩之上所豎的圓形抽風(fēng)管，直徑和高度根據(jù)風(fēng)電系統(tǒng)功率確定，一般地，抽風(fēng)管高度應(yīng)高于20m，每一進風(fēng)口 6上檐所對應(yīng)抽風(fēng)管12位置的內(nèi)/外壁均設(shè)有風(fēng)向?qū)б叩娜肟冢L(fēng)向?qū)б叱事菪隣钕蛏贤ㄖ脸鲲L(fēng)口 16，抽風(fēng)管12內(nèi)外均呈喇叭狀，下大上小，形同煙囪，抽風(fēng)管內(nèi)外溫差形成的熱壓差、進、出風(fēng)口高度差和空氣密度差等，使抽風(fēng)管12內(nèi)熱氣流上升從出風(fēng)口 16流出，冷空氣從進風(fēng)口 6流入，產(chǎn)生煙囪效應(yīng)。同時，每進風(fēng)口上檐，內(nèi)外壁對應(yīng)各設(shè)數(shù)道抽風(fēng)管內(nèi)壁風(fēng)導(dǎo)引肋21，抽風(fēng)管內(nèi)壁風(fēng)導(dǎo)引肋21呈螺旋狀向上通至出風(fēng)口 16。冷空氣沿進風(fēng)口墩間迎角8切線進入風(fēng)道，順著抽風(fēng)管內(nèi)壁風(fēng)導(dǎo)引肋21螺旋向上，形成旋轉(zhuǎn)風(fēng)。多重結(jié)構(gòu)效應(yīng)，使風(fēng)管內(nèi)平均風(fēng)速可達(dá)到5m/s。如圖3，每兩道風(fēng)向?qū)б咧g開設(shè)數(shù)個窗口，每個窗口安裝一塊菲涅爾透鏡15，用于聚焦太陽能加熱所述抽風(fēng)管內(nèi)的空氣形成上升氣流，在每一塊所述菲涅爾透鏡15的一側(cè)裝有一塊用于動態(tài)遮擋所述菲涅爾透鏡15來調(diào)節(jié)進光率的光功率調(diào)節(jié)罩59 ;只要有陽光，菲涅爾透鏡就能加熱風(fēng)管內(nèi)空氣，而且透鏡加熱的空氣也會形成和風(fēng)導(dǎo)引肋一致的螺旋狀氣流，加大管內(nèi)空氣的上升速度和旋轉(zhuǎn)力度，因為只需要透鏡加熱空氣，無需對準(zhǔn)任何焦點，所以菲涅爾透鏡陣列不需要太陽跟蹤裝置。菲涅爾透鏡聚焦集熱的作用，風(fēng)管內(nèi)溫度可達(dá)70°C以上，平均風(fēng)速可超過20m/s。風(fēng)管外壁13也設(shè)有抽風(fēng)管外壁風(fēng)向?qū)б?4，因為風(fēng)管外壁的溫度同樣高于周圍空氣的溫度，同理，管壁外圍一部分空氣會沿著管外壁向上流動，抽風(fēng)管外壁風(fēng)向?qū)б?4會引導(dǎo)其形成與管內(nèi)一致的管外旋流。如圖9， 所述傳動軸58由下至上依次安裝有:主軸底座保護軸承25、變向增速裝置27、剎車裝置29、傳動軸伸縮花鍵30、球式磁懸浮風(fēng)力機33、嵌齒離合器34、內(nèi)/外旋風(fēng)力機傳動軸伸縮花鍵32、內(nèi)/外旋式磁懸浮風(fēng)力機、帽式風(fēng)機傳動軸伸縮花鍵60、帽式風(fēng)力機43。傳動軸伸縮花鍵的結(jié)構(gòu)示意圖見圖10、11。向上旋轉(zhuǎn)的氣流速度逐漸加快，由于離心力的作用，沿著中軸產(chǎn)生中心負(fù)壓區(qū)，在中軸0.618黃金點處設(shè)置球式磁懸浮風(fēng)力機33，可以最佳地利用旋轉(zhuǎn)氣流的離心力和中心負(fù)壓區(qū)，使球式磁懸浮風(fēng)力機33的旋轉(zhuǎn)力達(dá)到最大。如圖13，所述球式磁懸浮風(fēng)力機33，包括葉片、風(fēng)機主軸、磁懸浮軸承、傳動軸，還包括一長軸與地面垂直設(shè)置的橢圓球體，所述球體以其長軸為中心軸設(shè)有貫通的球體豎軸圓孔，所述球體在其內(nèi)側(cè)的所述球體豎軸圓孔的孔壁設(shè)有球體內(nèi)膽，在所述球體外側(cè)面的球體外殼上裝有一周所述葉片；所述風(fēng)機主軸貫穿所述球體豎軸圓孔，在所述球體豎軸圓孔中部設(shè)有一對軸向磁懸浮軸承，所述磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子推動盤的外側(cè)與所述球體內(nèi)膽的中部固定，所述轉(zhuǎn)子推動盤的內(nèi)徑與所述風(fēng)機主軸固定，使葉片帶動球體轉(zhuǎn)動，球體通過轉(zhuǎn)子推動盤帶動風(fēng)機主軸轉(zhuǎn)動；所述磁懸浮軸承上下兩端的軸向磁懸浮軸承定子分別裝有圓柱形的磁懸浮軸承定子徑向保護裝置，用于通過磁懸浮軸承定子徑向保護裝置與外部結(jié)構(gòu)的固定來防止磁懸浮軸承的徑向振動和偏移。所述球體中空，內(nèi)充有比重輕于空氣的球體內(nèi)氣體，用于減輕轉(zhuǎn)子推動盤的重力負(fù)荷。所述球體外殼、球體內(nèi)膽、葉片分別以輕型材料PA66或POM之一制造。所述葉片均嵌布于所述球體外殼，數(shù)量為9 11片。所述葉片橫截面為外側(cè)相對內(nèi)側(cè)曲率較大的翼型，葉片中上部的翼型葉片負(fù)壓區(qū)在外側(cè)，葉片正壓區(qū)在內(nèi)側(cè)，翼弦與球體外殼垂直或基本垂直。所述葉片為徑向彎曲的弧形，其后緣弧與橢圓球體長軸中心點的連線與長軸之間呈12.5° ±20%的夾角，其前緣弧與橢圓球體長軸中心點的連線與長軸之間呈9° ±20%的夾角，以利于向上方的垂直風(fēng)帶動葉片旋轉(zhuǎn)并與水平風(fēng)帶動的旋轉(zhuǎn)方向一致。所述后緣弧是指葉片上端，所述前緣弧是指葉片的下端。作為一種實施例,所述葉片的一側(cè)邊完全嵌裝于所述球體外殼上。所述葉片由中線向下部逐漸外旋出0°到20°的葉片水平迎風(fēng)攻角，葉片下端與球體豎軸平行方向逐漸外旋出14° 19°的葉片垂直迎風(fēng)攻角，使葉片因氣流產(chǎn)生升力和旋轉(zhuǎn)推力。所述磁懸浮軸承定子徑向保護裝置與風(fēng)機主軸外的主軸外套固定，所述主軸外套兩端裝有徑向保護軸承，所述徑向保護軸承由徑向保護軸承固定裝置與風(fēng)機外部構(gòu)造物結(jié)合固定，用于增強風(fēng)機的徑向穩(wěn)定性。作為優(yōu)化方案，所述球體的長軸與短軸之比為
0.618。升力型橢圓球式真空風(fēng)力機可以作為自然風(fēng)力動力源用于發(fā)電、提水、航行等，更可以作為人工風(fēng)力系統(tǒng)如本人發(fā)明的人工真空風(fēng)道、普通煙囪、抽風(fēng)系統(tǒng)、隧道等的風(fēng)力動力使用，也可用于風(fēng)信等，其用途較其他風(fēng)力機寬泛。作為一種實施例，如圖9，所述帽式風(fēng)力機43的頂部裝有嵌套在所述傳動軸58外的帽式風(fēng)機徑向保護軸承44，在所述帽式風(fēng)機徑向保護軸承44外與所述抽風(fēng)管12之間固定有傳動軸保護支架45。帽式風(fēng)機固定在主軸上端，高于風(fēng)管出風(fēng)口，直徑大于出風(fēng)口，葉片似彎刀，上下截面等齊，兩葉片間前后緣相疊，迎風(fēng)口 18°左右。旋轉(zhuǎn)氣流出風(fēng)管后會向上、向外旋轉(zhuǎn)發(fā)散，可以帶動帽式風(fēng)機旋轉(zhuǎn)，風(fēng)管外自然空氣的流動，無論風(fēng)向，也都會帶動帽式風(fēng)力機43旋轉(zhuǎn)。此外，帽式風(fēng)力機可以遮擋雨雪。作為一種實施例，如圖9，所述內(nèi)外旋式磁懸浮風(fēng)力機包括內(nèi)旋式風(fēng)機37和外旋式風(fēng)機42，所述內(nèi)旋式風(fēng)機37和外旋式風(fēng)機42的葉片均與磁懸浮軸承31的轉(zhuǎn)子推力盤39固定，所述磁懸浮軸承31裝有與所述磁懸浮軸承的定子固定連接的磁懸浮軸承固定裝置35，所述磁懸浮軸承固定裝置35與所述抽風(fēng)管12固定。
球式磁懸浮風(fēng)力機33上方接近出風(fēng)口處安裝有內(nèi)旋式風(fēng)機37，葉片靠近風(fēng)管內(nèi)壁。氣流過球式磁懸浮風(fēng)力機33后沿風(fēng)管內(nèi)壁繼續(xù)旋轉(zhuǎn)上升，帶動內(nèi)旋式風(fēng)機葉片作旋轉(zhuǎn)運動。如圖9所示，所述內(nèi)旋式風(fēng)機37的葉片與所述傳動軸的最大距離小于抽風(fēng)管出口直徑，所述外旋式風(fēng)機42的葉片與所述抽風(fēng)管外壁距離為50mm 300mm，使內(nèi)旋式風(fēng)機被抽風(fēng)管內(nèi)部的上升氣流帶動，外旋式風(fēng)機被抽風(fēng)管外部的上升氣流帶動。作為一種實施例，如圖9，基礎(chǔ)墩圓心處開挖一圓坑，內(nèi)置7000B型角接觸軸承。所述主軸底座保護軸承25為嵌入地面內(nèi)的角接觸軸承，端面水平設(shè)置，所述傳動軸58垂直安裝于所述主軸底座保護軸承25之上。四臺風(fēng)機均采用永磁式軸向磁懸浮軸承31作為主軸承，幾乎無摩擦，輔以磁懸浮軸承徑向保護裝置36和內(nèi)旋式風(fēng)機徑向保護軸承40、外旋風(fēng)機徑向保護軸承41、帽式風(fēng)機徑向保護軸承44，主軸底座裝有7000B型角接觸軸承，起軸向和徑向雙向保護作用。四臺風(fēng)機協(xié)同帶動主軸旋轉(zhuǎn)，兩風(fēng)機間均裝有增速嵌齒式離合器34，單臺風(fēng)機轉(zhuǎn)速高于主軸時，會增加主軸動能，低于主軸轉(zhuǎn)速時會自動離開，克服風(fēng)機之間扭矩不衡時相互間的干擾。兩風(fēng)機間主軸由伸縮式花鍵30相聯(lián)，減少風(fēng)機間軸向熱脹冷縮和震動干擾。剎車裝置29在緊急狀態(tài)或檢修時停機用。[0061]作為優(yōu)化方案，如圖3、4所示，所述抽風(fēng)管12的底部設(shè)有風(fēng)管基座12，所述風(fēng)管基座12與所述基礎(chǔ)墩I等厚，所述抽風(fēng)管的內(nèi)壁與基礎(chǔ)墩內(nèi)徑在同一圓筒面上；如圖9，所述抽風(fēng)管12的外壁與所述傳動軸保護支架45外均設(shè)有多條拉桿46，所述拉桿46與地坪47的固定處設(shè)有拉桿樁和避雷裝置48。根據(jù)空氣動力學(xué)原理和建筑力學(xué)要求，建造基礎(chǔ)墩1，如圖2，基礎(chǔ)墩I水平截面為汽輪機動葉柵葉片截面形狀，每個基礎(chǔ)墩I高3.6m左右，數(shù)個基礎(chǔ)墩分布成一個同心圓，前后緣相向，負(fù)壓區(qū)朝外，高壓區(qū)朝內(nèi)，兩基礎(chǔ)墩前后緣間呈略小于20°迎角或每基礎(chǔ)墩后緣與圓心呈略小于20°迎角，基礎(chǔ)墩為鋼筋水泥結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)。兩基礎(chǔ)墩前后緣間為進風(fēng)口 6，使得進風(fēng)口的迎角阻力小，任何方向的來風(fēng)都會順著進風(fēng)口的迎角切線進入風(fēng)道。作為優(yōu)化方案，如圖3、4，所述菲涅爾透鏡15直徑和所述窗口直徑尺寸為所述抽風(fēng)管12的出風(fēng)口 16直徑的1/4，變動范圍±20%，如圖7、8，所述菲涅爾透鏡15的齒槽向內(nèi)，內(nèi)外分別安裝透明保護罩，菲涅爾透鏡的焦距小于所述出風(fēng)口 16直徑的1/3，使菲涅爾透鏡的光斑達(dá)不到風(fēng)管內(nèi)設(shè)備。作為優(yōu)化方案，如圖9，所述基礎(chǔ)墩I內(nèi)設(shè)交流發(fā)電機28，所述交流發(fā)電機28的輸入轉(zhuǎn)軸與所述變向增速裝置27的輸出副旁通；所述基礎(chǔ)墩I的進風(fēng)口處設(shè)有進風(fēng)口保護罩23，用于進風(fēng)的過濾。風(fēng)口保護罩23如圖5所示。如圖12，所述風(fēng)量控制罩24和光功率調(diào)節(jié)罩59分別由風(fēng)口控制機55和透鏡控制機56控制移動，所述風(fēng)口控制機55和透鏡控制機56接受功率曲線反饋控制器54的輸出信號并依此發(fā)出動作指令，所述功率曲線反饋控制器54的一個信號輸入端接收主控器52的輸出信號，一個功率檢測輸入端接收交流發(fā)電機28的狀態(tài)輸出信號，以根據(jù)交流發(fā)電機28的輸出功率調(diào)節(jié)進風(fēng)量和光照量。風(fēng)量控制罩24如圖6所示。旋式真空磁懸浮發(fā)電系統(tǒng)有主控器52、變頻器51、電壓控制器50、風(fēng)量風(fēng)速控制器、功率曲線反饋控制器54等智能控制系統(tǒng)，除了通過變頻器、電壓控制器控制發(fā)電機的頻率變化和輸出端電壓外， 主要通過風(fēng)量風(fēng)速控制器、功率曲線反饋控制器等，控制透鏡的聚焦度、聚焦時間、風(fēng)口大小等，控制風(fēng)管內(nèi)溫度、風(fēng)量和風(fēng)速，調(diào)節(jié)最適風(fēng)能，恒定發(fā)電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)發(fā)電機輸出功率最大化和系統(tǒng)運行的最佳狀態(tài)。系統(tǒng)的電能可以供給負(fù)載使用，也可以直接并入國家電網(wǎng)。多余的電能還可以通過蓄能裝置53儲存起來。本發(fā)明克服了自然風(fēng)力發(fā)電的種種缺陷，具有自然風(fēng)力發(fā)電所不具備的諸多優(yōu)勢，必將帶來風(fēng)能發(fā)電的技術(shù)進步和變革。
權(quán)利要求1.一種可控旋式菲涅爾透鏡陣列真空磁懸浮風(fēng)電系統(tǒng)，包括塔狀螺旋式抽風(fēng)管(12)、抽風(fēng)管底部的環(huán)形底座、整體的支護系統(tǒng)、多套風(fēng)力機組和交流發(fā)電機(28)，所述多套風(fēng)力機組均安裝于同一根傳動軸(58)上,其特征是: 所述環(huán)形底座由多個分離的基礎(chǔ)墩(I)共同構(gòu)成，多個基礎(chǔ)墩(I)以傳動軸(58 )為圓心對稱分布，每兩個基礎(chǔ)墩(I)之間留有進風(fēng)口(6)，環(huán)形底座的外側(cè)或內(nèi)側(cè)設(shè)有用于調(diào)節(jié)進風(fēng)口風(fēng)量的風(fēng)量控制罩(24)； 所述抽風(fēng)管(12)與所述環(huán)形底座同軸，抽風(fēng)管(12)內(nèi)外均呈下大上小的圓筒喇叭狀，每一進風(fēng)口(6)上檐所對應(yīng)抽風(fēng)管(12)位置的內(nèi)/外壁均設(shè)有風(fēng)向?qū)б叩娜肟冢L(fēng)向?qū)б叱事菪隣钕蛏贤ㄖ脸鲲L(fēng)口(16)，每兩道風(fēng)向?qū)б咧g開設(shè)數(shù)個窗口，每個窗口安裝有菲涅爾透鏡(15)，用于聚焦太陽能加熱所述抽風(fēng)管內(nèi)的空氣，形成上升氣流，在每一塊所述菲涅爾透鏡(15)的一側(cè)裝有用于動態(tài)遮擋所述菲涅爾透鏡(15)調(diào)節(jié)進光率的光功率調(diào)節(jié)罩(59)； 所述傳動軸(58)由下至上依次安裝有:主軸底座保護軸承(25)、變向增速裝置(27)、剎車裝置(29)、傳動軸伸縮花鍵(30)、球式磁懸浮風(fēng)力機(33)、嵌齒離合器(34)、內(nèi)/外旋風(fēng)力機傳動軸伸縮花鍵(32)、內(nèi)/外旋式磁懸浮風(fēng)力機、帽式風(fēng)機傳動軸伸縮花鍵(60)、帽式風(fēng)力機(43)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控旋式菲涅爾透鏡陣列真空磁懸浮風(fēng)電系統(tǒng)，其特征是:所述風(fēng)量控制罩(24)和光功率調(diào)節(jié)罩(59)分別由風(fēng)口控制機(55)和透鏡控制機(56)控制移動，所述風(fēng)口控制機(55)和透鏡控制機(56)接受功率曲線反饋控制器(54)的輸出信號并依此發(fā)出動作指令，所述功率曲線反饋控制器(54)的一個信號輸入端接收主控器(52)的輸出信號，一個功率檢測輸入端接收交流發(fā)電機(28)的狀態(tài)輸出信號，以根據(jù)交流發(fā)電機(28)的輸出功率調(diào)節(jié)進風(fēng)量和光照量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控旋式菲涅爾透鏡陣列真空磁懸浮風(fēng)電系統(tǒng)，其特征是:所述帽式風(fēng)力機(43)的頂部裝有嵌套在所述傳動軸(58)外的帽式風(fēng)機徑向保護軸承(44)，在所述帽式風(fēng)機徑向保護軸承(44)外與所述抽風(fēng)管(12)之間固定有傳動軸保護支架(45)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的可控旋式菲涅爾透鏡陣列真空磁懸浮風(fēng)電系統(tǒng)，其特征是:所述抽風(fēng)管(12)的底部設(shè)有風(fēng)管基座(12)，所述風(fēng)管基座(12)與所述基礎(chǔ)墩(I)等厚，所述抽風(fēng)管的內(nèi)壁與基礎(chǔ)墩內(nèi)徑在同一圓筒面上；所述抽風(fēng)管(12)的外壁與所述傳動軸保護支架(45)外均設(shè)有多條拉桿(46)，所述拉桿(46)與地坪(47)的固定處設(shè)有拉桿樁和避雷裝置(48)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控旋式菲涅爾透鏡陣列真空磁懸浮風(fēng)電系統(tǒng)，其特征是:所述內(nèi)外旋式磁懸浮風(fēng)力機包括內(nèi)旋式風(fēng)機(37)和外旋式風(fēng)機(42)，所述內(nèi)旋式風(fēng)機(37)和外旋式風(fēng)機(42)的葉片均與磁懸浮軸承(31)的轉(zhuǎn)子推力盤(39)固定，所述磁懸浮軸承(31)裝有與所述磁懸浮軸承的定子固定連接的磁懸浮軸承固定裝置(35)，所述磁懸浮軸承固定裝置(35)與 所述抽風(fēng)管(12)固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控旋式菲涅爾透鏡陣列真空磁懸浮風(fēng)電系統(tǒng)，其特征是:所述主軸底座保護軸承(25)為嵌入地面內(nèi)的角接觸軸承，端面水平設(shè)置，所述傳動軸(58)垂直安裝于所述主軸底座保護軸承(25)之上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控旋式菲涅爾透鏡陣列真空磁懸浮風(fēng)電系統(tǒng)，其特征是:所述基礎(chǔ)墩(I)的水平截面形狀是汽輪機葉片或機翼截面形狀，每個基礎(chǔ)墩(I)的負(fù)壓區(qū)(3)朝外，正壓區(qū)(4)朝內(nèi)，兩相鄰基礎(chǔ)墩的前后緣相向，每相鄰兩基礎(chǔ)墩前緣與圓心之間連線的夾角為18° 19.5°，兩相鄰基礎(chǔ)墩前后緣間的墩間迎角(8)為18° 19.5°，使得兩基礎(chǔ)墩前后緣間進風(fēng)口(6)的迎角阻力小，任何方向的來風(fēng)都會順著進風(fēng)口的迎角切線進入風(fēng)道。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控旋式菲涅爾透鏡陣列真空磁懸浮風(fēng)電系統(tǒng)，其特征是:所述菲涅爾透鏡(15)直徑和所述窗口直徑尺寸為所述抽風(fēng)管(12)的出風(fēng)口(16)直徑的1/6，變動范圍±20%，所述菲涅爾透鏡(15)的齒槽向內(nèi)，透鏡內(nèi)外分別安裝透明保護罩，透鏡的焦距小于所述出風(fēng)口(16)直徑的1/5，使菲涅爾透鏡的光斑達(dá)不到風(fēng)管內(nèi)設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控旋式菲涅爾透鏡陣列真空磁懸浮風(fēng)電系統(tǒng)，其特征是:所述基礎(chǔ)墩(I)內(nèi)設(shè)交流發(fā)電機(28 )，所述交流發(fā)電機(28 )的輸入轉(zhuǎn)軸與所述變向增速裝置(27)的輸出軸旁通； 所述基礎(chǔ)墩(I)的進風(fēng)口處設(shè)有進風(fēng)口保護罩(23)，用于進風(fēng)的過濾。
專利摘要一種可控旋式菲涅爾透鏡陣列真空磁懸浮風(fēng)電系統(tǒng)，包括塔狀螺旋式抽風(fēng)管、抽風(fēng)管底部帶風(fēng)量控制罩的環(huán)形底座、多套風(fēng)力機組；抽風(fēng)管內(nèi)外壁各設(shè)有多道呈螺旋狀向上通至出風(fēng)口的風(fēng)向?qū)б?，風(fēng)向?qū)б唛g設(shè)數(shù)個菲涅爾透鏡，透鏡的一側(cè)裝有調(diào)節(jié)進光率的光功率調(diào)節(jié)罩；所述傳動系統(tǒng)安裝有主軸底座保護軸承、球式磁懸浮風(fēng)力機、內(nèi)/外旋式磁懸浮風(fēng)力機、帽式風(fēng)力機。本實用新型沒有噪音和環(huán)境污染，風(fēng)量大，風(fēng)速穩(wěn)定，可人工控制，成本遠(yuǎn)低于自然風(fēng)力發(fā)電，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計和磁懸浮應(yīng)用使風(fēng)-電轉(zhuǎn)換率和經(jīng)濟效益高于自然風(fēng)力發(fā)電，更適合大型產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號F03D11/00GK203098160SQ20132010346
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月7日
發(fā)明者毛楚楚, 毛建華 申請人:毛建華