专利名称：互为逆向转动双风叶磁悬浮垂直风力发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风力发电机，尤其涉及一种磁悬浮互为逆向转动的双风叶垂直风 力发电机装置。
背景技术：
地球上的风能资源非常丰富，开发潜力巨大，可利用的风能资源达到200亿千瓦， 是地球上可利用的水能20倍，风能也是可再生的清洁能源，不会污染环境，全球已有不少 于70个国家在利用风能，风力发电是风能的主要利用形式。近年来，风电装机容量增长迅猛。到2008年底，全球风电累计装机总量已超过12080万千瓦，中国风电累计装机总 量突破1300万千瓦。从2003年到2008年，中国风电装机容量快速增长累计装机容量从 2003年末的56. 7万千瓦增加到了 2008年末的1324. 22万千瓦，增加了 22. 3倍；年新增装 机容量从2003年的9. 8万千瓦增加到了 2008年的719. 02万千瓦，增加了 72. 4倍。现有的垂直风力发电机是由风轮通过联动轴带动发电机发电，这种风力发电机要 求启动速度高，要求5米以上才可启动，风力发电机效率低，稳定性差。另一种是风轮与发 电机转动轴相连发电，但是这种电机在低速时，发电机效率低，不能满足发电机发电输出要 求，风能利用率低。风力发电的效率与风轮的转速有关，旋转发电机的输出功率一般可以由下式描 述发电机的发电电动势关系ε = ( 二分之根号 2) NBS ω其中，ε为发电的电动势，N为线圈匝数，B为磁感，S为线圈面积，ω为线圈转动 的角速度(反映线圈的转速)。从中可以知道，转速提高一倍，发电当然也要增大一倍了。为了解决现有垂直风力发电机的缺陷，本发明的目的提供一种风能利用率高，微 风启动，磁悬浮，转速高的互为逆向转动的垂直风力发电机。为了达到目的，采用的技术方案是1)将风力发电机带有磁铁的法兰盘(定子)与发电线圈盘(转子)分别装在上 下不同的互为逆转的风叶上，定子与转子的相对速度将是上下互为逆转的转动速度和。由 于转动速度的增加，电机的输出功率也增加，如转速提高一倍，发电增大一倍。发电机盘的 上，下装上浮力式螺旋状的风叶，上风叶与电机法兰盘外壳固定为一体，下风叶与发电线圈 盘固定为一体。上，下风叶与固定在各自的空心套轴上为一整体，在轴套内有轴承与中心轴 连接，当有微风吹动时，上风叶带动带有磁铁的法兰盘，下风叶带动线圈逆向转动，发电机 定子与转子切割磁场增加，导致发电流增加。2)为了降低电机的转动惯量，微风启动，发电效率增加，电机的外壳材料将用玻璃 钢材质取代普通钢材制造，玻璃钢的密度是铁的20%，采用玻璃钢将可减轻电机重量80% 可达到结构紧凑合理、精度高、故障率低、使用寿命长、制造费用低的目的。1)将轴向磁悬浮装置装在上下风叶的转轴上，减少叶片与轴的摩擦力，可进一步
3降低启动风速，提高转换效率。本专利采用磁悬浮双风叶带动发电机互为逆向转动，机械阻力小，启动风速低，发 电效率高，可广泛用于低风速地区。发明的具体结构由以下实施例与附图给出。
；图1双向旋转飞轮发电机设计2线圈盘内碳刷结构3上磁悬浮结构图4下磁悬浮结构，具体实施公式如图1所示，本发明风力发电机下列由避雷针1，上磁悬浮装置2，上风叶轴4，固定 主轴5，上螺旋风叶6，磁铁法兰盘7，线圈盘8，下螺旋风叶9，下风叶轴10，碳刷11，下磁悬 浮装置12，固定座14，上风叶轴承A15，上风叶轴承B16，下风叶轴承C17，下风叶轴承D18， 所组成。圆盘式发电机由带有强磁铁的上下法兰盘7 (由上下法兰盘的内侧装有三个以上 的19，20永磁铁，形成封闭的磁场)，与线圈盘8 (中心内含电刷11)所组成。上螺旋风叶6 固定在上风叶轴上4，并固定圆盘电机的法兰盘7上，下螺旋风叶9固定在下风叶轴10并 与线圈盘8固定。图2是碳刷11的设计结构，碳刷头11-1，11-2与11-3被固定在套在固 定主轴5的绝缘管11-4上，导电铜环11-1A，11-2A与11-3A固定在绝缘管11_5上，而绝缘 管11-5固定在线圈盘的中心。线圈盘在转动时带动带导电铜环11-1A，11-2A与11-3A的 绝缘管11-5装动，通过电刷将线圈的电导进与铜刷的穿过中心主轴5导线引出。上螺旋风叶6的结构将是左旋转，下螺旋风叶9的结构将是右旋转，在风的吹动 下，上下风叶6，9被吹动，上风叶6带动磁铁法兰盘7在风吹动下绕固定主轴5向内旋转， 下风叶9带动线圈盘8绕固定主轴5向外旋转，磁铁法兰盘的磁场切割线圈盘的线圈，线圈 感应发电。电机所发的电可通过发电线圈8内的碳刷11与固定主轴5引出。为了减少轴 承摩擦力，提高转速，1)在中心轴的上方装有磁悬浮装置如图1所示，由上磁铁环2A，下磁 铁环2B，与微调螺丝3所组成。下磁铁环2B与上风叶轴4固定，下微调螺丝3用来调节吸 引力的大小。用上下磁铁所形成的磁场吸引力，克服上风叶6，法兰盘的重力7。上风叶6 可轴向悬浮在固定主轴5上。在固定主轴5的下方也装有磁悬浮装置如图1所示，由上磁 铁环12A，下磁铁环12B，与微调螺丝13所组成。微调螺丝13用来调节磁场排斥力的大小。 用上下磁铁所形成的磁场排斥力，克服下风叶9，圆盘线圈8的重力。下风叶可轴向悬浮在 固定主轴上5。上下风叶可轻松自然旋转，在微风下可以发电。由于减少了摩擦力，增加了 电机使用寿命。上述设计可保证，垂直风力发电机可在微风下启动，大风速也可工作。
权利要求
一种互为逆向转动的双风叶磁悬浮垂直风力发电机装置，避雷针(1)，上磁悬浮装置(2)上风叶轴(4)，固定主轴(5)，上螺旋风叶(6)磁铁法兰盘(7)线圈盘(8)，下螺旋风叶(9)，下风叶轴(10)，碳刷(11)，下磁悬浮装置(12)，固定座(14)，上风叶轴承A(15)，上风叶轴承B(16)，下风叶轴承C (17)，下风叶轴承D(18)所组成。
2.根据权利要求1所述的一种互为逆向转动的磁悬浮双风叶垂直风力发电机装置，其 特征在于上螺旋风叶(6)固定在上风叶轴(4)上，并固定圆盘电机的法兰盘(7)上。
3.根据权利要求1所述的一种互为逆向转动的双风叶磁悬浮垂直风力发电机装置，其 特征在于下螺旋风叶(9)固定在下风叶轴(10)并与线圈盘(8)固定。
4.根据权利要求1所述的一种互为逆向转动的双风叶磁悬浮垂直风力发电机装置，其 特征在于上风叶轴通过上风叶轴承A (15)，上风叶轴承B (16)与固定主轴(5)连接。
5.根据权利要求1所述的一种互为逆向转动的双风叶磁悬浮垂直风力发电机装置，其 特征在于下风叶轴通过下风叶轴承C (17)，下风叶轴承D (18)与固定主轴(5)连接。
6.根据权利要求1所述的一种互为逆向转动的双风叶磁悬浮垂直风力发电机装置，其 特征在于上磁悬浮装置由装在固定主轴(5)的，上磁铁环(2A)，下磁铁环(2B)，与微调螺丝 (3)所组成，下磁铁环(2B)与上风叶轴(4)固定。
7.根据权利要求1所述的一种互为逆向转动的双风叶磁悬浮垂直风力发电机装置，其 特征在于下磁悬浮装置由装在固定主轴(5)的，上磁铁环(12A)，下磁铁环(12B)，与微调螺 丝(13)所组成，上磁铁环(12A)与下风叶轴(10)固定。
8.根据权利要求1所述的一种互为逆向转动的双风叶磁悬浮垂直风力发电机装置，其 特征在于圆盘式发电机由带有强磁铁的上下法兰盘(7)(由上下法兰盘的内侧装有三个以 上的永磁铁(18)，(19)，形成封闭的磁场)，与线圈盘(8)(中心内含电刷(11))所组成。
9.根据权利要求8所述圆盘式发电机的8线圈盘中心装有电刷(11)。电机所发的电 可通过线圈盘⑶内的碳刷(11)与固定主轴(5)引出。
10.根据权利要求9所述线圈盘中心的电刷，由固定在套在固定主轴5的绝缘管11-4 上的碳刷头11-1，11-2与11-3与固定在绝缘管11-5上的导电铜环11-1A，11-2A与11-3A 组成，而绝缘管11-5固定在线圈盘的中心。
全文摘要
本发明涉及一种磁悬浮互为逆向转动的双风叶垂直风力发电机装置。其特征在与，将风力发电机带有磁铁的法兰盘(定子)与发电线圈盘(转子)分别装在上下不同的互为逆转的风叶上，定子与转子的相对速度将是上下互为逆转的转动速度和。由于转动速度的增加，电机的输出功率也增加，如转速提高一倍，发电增大一倍。
文档编号F03D3/00GK101943132SQ201010285259
公开日2011年1月12日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者杭志强 申请人:杭志强