一种磁悬浮风力发电装置的制作方法

本实用新型涉及风力发电技术领域，具体而言，涉及一种磁悬浮风力发电装置。

背景技术：

风力发电是指把风的动能转为电能。风能是一种清洁无公害的可再生能源，利用风力发电非常环保，且风能蕴量巨大。

现有已公开的专利名称为“竖轴式风力发电机”、公开号为cn201071790的中国实用新型专利，该专利在风叶外部罩设有风罩，半边风叶位于风罩内，半边风叶暴露于风罩外并迎风，而且风罩上设置有风舵，利用风舵使风罩随风向自动调整迎风角度，使风叶转速恒定，使发电输出功率恒定。但是，该专利中风叶对风能的利用率不高。

技术实现要素：

本实用新型的目的包括提供一种磁悬浮风力发电装置，其针对磁悬浮风力发电装置而设计，能够提高发电装置对风能的利用率，降低风力发电成本。

本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：

一种磁悬浮风力发电装置，包括，主轴和离心式叶轮，该离心式叶轮转动连接于该主轴；还包括，圆柱导流罩，转动连接于该主轴；该圆柱导流罩配置有尾翼；该离心式叶轮内置于该圆柱导流罩，该圆柱导流罩的侧壁配置有进风口和出风口；以该圆柱导流罩底端面圆心为基点建立平面直角坐标系，该进风口与该出风口分别位于呈对角分布的两个象限内。

在本实用新型的一实施例中，磁悬浮装置，固定于该主轴、配置于该离心式叶轮底部；该磁悬浮装置用于托举该离心式叶轮。

在本实用新型的一实施例中，所述圆柱导流罩包括环形侧壁和顶盖，该顶盖配置于该环形侧壁的一端，该顶盖与所述主轴转动连接；该环形侧壁包括第一挡风板和第二挡风板，该第一挡风板与该第二挡风板间隔设置，该第一挡风板与该第二挡风板间的一个间隙配置为进风口，该第一挡风板与该第二挡风板间的另一个间隙配置为出风口。

在本实用新型的一实施例中，所述尾翼固定于所述顶盖，该尾翼沿该顶盖径向设置；该尾翼与所述出风口靠近该尾翼的侧边呈设定角度。

在本实用新型的一实施例中，所述磁悬浮装置包括支承底板，该支承底板固定于该主轴；该支承底板上表面配置有若干第一磁铁组；所述离心式叶轮底部配置有与该第一磁铁组相斥的第二磁铁组。

在本实用新型的一实施例中，所述离心式叶轮包括上固定板、叶片和下固定板，该叶片固定于该上固定板与该下固定板之间；该上固定板与该下固定板均通过轴承与所述主轴转动连接；所述第二磁铁组配置于该下固定板下表面。

在本实用新型的一实施例中，所述第一磁铁组包括以主轴为中心进行圆周阵列的若干磁铁块。

在本实用新型的一实施例中，所述第二磁铁组包括以主轴为中心进行圆周阵列的若干磁铁块。

在本实用新型的一实施例中，所述离心式叶轮配置为钢制结构。

本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

本实用新型实施例通过在离心式叶轮外部设置圆柱导流罩，整个离心式叶轮内置于该圆柱导流罩内，在圆柱导流罩配置尾翼，利用该尾翼，任意风向的气流作用于该尾翼时，该圆柱导流罩能自动对准风向，使该圆柱导流罩的进风口对向气流。本技术方案在圆柱导流罩设置进风口和出风口，且以该圆柱导流罩底端面圆心为基点建立平面直角坐标系，该进风口与该出风口分别位于呈对角分布的两个象限内，当气流流经该圆柱导流罩时，该圆柱导流罩的第一挡风板迎风，由于该进风口处于迎风一侧，该出风口处于背风一侧，部分直向气流从进风口直接流入该圆柱导流罩内，作用于离心式叶轮的叶片并推动离心式叶轮旋转，而部分气流在第一挡风板的圆弧面引导下，气流向该圆柱导流罩两侧流动，成为该圆柱导流罩表面流动的切向气流，沿此时第一挡风板起到引流的作用，切向气流沿第一挡风板外表面切向流入进风口，并作用于离心式叶轮的叶片，推动离心式叶轮旋转。该切向气流垂直作用于叶片的迎风面或倾斜作用于斜对于叶片的迎风面，进而推动离心式叶轮转动，当离心式叶轮转动一定角度后，叶片的迎风面受到直向气流的作用，被直向气流进一步推动旋转。而且由于第二挡风板的设置，使得流入进风口的气流在第二挡风板内壁的导流作用下，形成沿该第二挡风板内壁流动的圆弧状气流，该圆弧状气流进一步对离心式叶轮产生推动作用，促使离心式叶轮转动，当该圆弧状气流流动至出风口时，该圆弧状气流中的部分气流在离心作用下，从出风口被抛出，该圆弧状气流中的部分气流在离心式叶轮的带动下，在圆柱导流罩内形成旋转气流。本技术方案通过设置第一挡风板、第二挡风板和进风口，使离心式叶轮中只有进入进风口作用区内的叶片才能受外部气流的推动，避免离心式叶轮中其它叶片迎风产生与旋转方向相反的力，并且在旋转气流的共同作用下，进一步促进离心式叶轮转动，现有技术相比，能够提高离心式叶轮的转速，提高发电装置对风能的利用率，降低风力发电成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中圆柱导流罩的结构示意图

图3为本实用新型中离心式叶轮的结构示意图；

图4为本实用新型中磁悬浮装置的结构示意图；

图5为本实用新型中下固定板与第二磁铁组的结构示意图；

图6为本实用新型中支承底板与第一磁铁组的结构示意图。

图标：1-主轴，2-离心式叶轮，21-上固定板，22-叶片，23-下固定板，3-圆柱导流罩，31-第一挡风板，32-第二挡风板，33-进风口，34-出风口，35-第一挡风板前端，36-第二挡风板前端，37-盖板，41-支承底板，42-第一磁铁组，43-第二磁铁组，5-发电机装置，6-尾翼。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“配置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参照图1至图6，一种磁悬浮风力发电装置，包括主轴1和离心式叶轮2，该离心式叶轮2转动连接于该主轴1；还包括，圆柱导流罩3，转动连接于该主轴1；该圆柱导流罩3配置有尾翼6；该离心式叶轮2内置于该圆柱导流罩3，该圆柱导流罩3的侧壁配置有进风口33和出风口34；以该圆柱导流罩3底端面圆心为基点建立平面直角坐标系，该进风口33与该出风口34分别位于呈对角分布的两个象限内。

为了提高发电装置对风能的利用率，降低风力发电成本，本技术方案在主轴1上通过轴承设置圆柱导流罩3，将主轴1上的离心式叶轮2内置于该圆柱导流罩3，该圆柱导流罩3包括环形侧壁和顶盖，该圆柱导流罩3即为一端开口、一端封闭的筒形壳体，该顶盖配置于该环形侧壁的一端，该顶盖与所述主轴1转动连接；该环形侧壁包括第一挡风板31和第二挡风板32，该第一挡风板31与该第二挡风板32间隔设置，该第一挡风板31与该第二挡风板32间的一个间隙配置为进风口33，该第一挡风板31与该第二挡风板32间的另一个间隙配置为出风口34。所述离心式叶轮2包括上固定板21、叶片22和下固定板23，该叶片22固定于该上固定板21与该下固定板23之间；该上固定板21与该下固定板23均通过轴承与所述主轴1转动连接。所述离心式叶轮2配置为钢制结构。需要说明的是，该叶片22的可以平直板、弧形板或其它形状的叶片22结构。当圆柱导流罩3、离心式叶轮2均通过轴承安装于主轴1时，该圆柱导流罩3罩扣于该离心式叶轮2，该圆柱导流罩3与该离心式叶轮2的转动彼此独立，二者互不干涉。所述尾翼6固定于所述顶盖，该尾翼6沿该顶盖径向设置；该尾翼6与所述出风口34靠近该尾翼6的侧边呈设定角度。该设定角度可以是0～10°。

在本实施例中，水平气流在第一挡风板31作用下，沿该圆柱导流罩3的中心线分为左右两股气流，左侧气流沿第一挡风板31外表面流向进风口33，右侧气流沿第一挡风板31外表面流向该圆柱导流罩3背风侧，并且在出风口34出形成负压区。左侧气流沿第一挡风板31外表面流向进风口33，并在第一挡风板31前端形成切向气流，而水平气流中直接流入进风口33的气流为直向气流，这两股气流相互作用后以圆弧状气流流入进风口33内，这股圆弧状气流与水平气流中心线呈0～90°的夹角。又此时经过进风口33的叶片22与水平气流中心线呈0～100°的夹角，故这股圆弧状气流对叶片22起到切向推动的作用。当经过进风口33的叶片22开始远离进风口33时，进风口33区域内的圆弧状气流始终对叶片22起到切向推动的作用。叶片22在经过第一挡风所在区域板时，叶片22相对于圆弧状气流作靠近气流源的运动，第一挡风板31阻挡了水平气流中本应直接流经叶轮的气流。前述圆弧状气流流入进风口33时，该圆弧状气流与第二挡风板32前端内壁发生碰撞后，反弹至圆柱导流罩3内对叶片22作功。

在本实施例中，尾翼6的作用是：调整整个圆柱导流罩3的迎风角度，在任何风向中，使圆柱导流罩3的第一挡风板31处于迎风面。

在本实施例中，第一挡风板31的作用是：(1)挡住迎面流向第一挡风板31的气流，避免迎面流来的气流直接流入圆柱导流罩3内；(2)对迎面流来的气流起到引导分流作用，使迎面流来的气流分为左右两股气流，引导左侧气流沿第一挡风板31表面流动，最终以切向气流的形式流入进风口33，并推动离心式叶轮2转动；(3)阻挡离心式叶轮2甩出的气流，避免离心式叶轮2甩出的气流从第一挡风板31处流出圆柱导流罩3。

在本实施例中，进风口33的作用是：气流从进风口33流入圆柱导流罩3内并对离心式叶轮2做功，由于进风口33的面积小于气流流经此处的总面积，故有一部分气流不能流入进风口33，而是从圆柱导流罩3的上方或下方、或者沿第一挡风板31、或者沿第二挡风板32流经本实施例。

在本实施例中，第二挡风板32的作用是：(1)防止离心式叶轮2的风从第二挡风板32所在区域流出该圆柱导流罩3；(2)促使流入进风口33的气流沿第二挡风板32内壁流动，是该气流在圆柱导流罩3内形成旋转气流，对离心式叶轮2起到推动作用。

在本实施例中，出风口34的作用是：作为推动离心式叶轮2转动后的气流和被离心式叶轮2甩出的气流流动通道，便于二者经出风口34从圆柱导流罩3流入大气中。

本实施例通过在离心式叶轮2外部设置圆柱导流罩3，整个离心式叶轮2内置于该圆柱导流罩3内，在圆柱导流罩3配置尾翼6，利用该尾翼6，任意风向的气流作用于该尾翼6时，该圆柱导流罩3能自动对准风向，使该圆柱导流罩3的进风口33对向气流。本技术方案在圆柱导流罩3设置进风口33和出风口34，且以该圆柱导流罩3底端面圆心为基点建立平面直角坐标系，该进风口33与该出风口34分别位于呈对角分布的两个象限内，当气流流经该圆柱导流罩3时，该圆柱导流罩3的第一挡风板31迎风，由于该进风口33处于迎风一侧，该出风口34处于背风一侧，部分直向气流从进风口33直接流入该圆柱导流罩3内，作用于离心式叶轮2的叶片22并推动离心式叶轮2旋转，而部分气流在第一挡风板31的圆弧面引导下，气流向该圆柱导流罩3两侧流动，成为该圆柱导流罩3表面流动的切向气流，沿此时第一挡风板31起到引流的作用，切向气流沿第一挡风板31外表面切向流入进风口33，并作用于离心式叶轮2的叶片22，推动离心式叶轮2旋转。该切向气流垂直作用于叶片22的迎风面或倾斜作用于斜对于叶片22的迎风面，进而推动离心式叶轮2转动，当离心式叶轮2转动一定角度后，叶片22的迎风面收到直向气流的作用，被直向气流进一步推动旋转。而且由于第二挡风板32的设置，使得流入进风口33的气流在第二挡风板32内壁的导流作用下，形成沿该第二挡风板32内壁流动的圆弧状气流，该圆弧状气流进一步对离心式叶轮2产生推动作用，促使离心式叶轮2转动，当该圆弧状气流流动至出风口34时，该圆弧状气流中的部分气流在离心作用下，从出风口34被抛出，该圆弧状气流中的部分气流在离心式叶轮2的带动下，在圆柱导流罩3内形成旋转气流。本技术方案通过设置第一挡风板31、第二挡风板32和进风口33，使离心式叶轮2中只有进入进风口33作用区内的叶片22才能受外部气流的推动，避免离心式叶轮2中其它叶片22迎风产生与旋转方向相反的力，并且在旋转气流的共同作用下，进一步促进离心式叶轮2转动，现有技术相比，能够提高离心式叶轮2的转速，提高发电装置对风能的利用率，降低风力发电成本。

在某些实施例中，还包括磁悬浮装置，固定于该主轴1、配置于该离心式叶轮2底部；该磁悬浮装置用于托举该离心式叶轮2。现有垂直风力发电机中，叶轮与主轴1通过轴承连接，由于叶轮具有较大的重量，轴承转动时会有较大的摩擦阻力，且轴承性能需满足较高要求。为了减小轴承转动的摩擦阻力，降低轴承的性能要求，本技术方案设置磁悬浮装置，所述磁悬浮装置包括支承底板41，该支承底板41固定于该主轴1；该支承底板41上表面配置有若干第一磁铁组42；所述离心式叶轮2底部配置有与该第一磁铁组42相斥的第二磁铁组43。所述第二磁铁组43配置于该下固定板23下表面。利用第一磁铁组42与第二磁铁组43相互排斥的磁力作用，使叶轮悬浮与支承底板41上方，避免叶轮的重量对轴承产生压力，减小轴承的摩擦阻力，降低轴承的性能要求。所述第一磁铁组42包括以主轴1为中心进行圆周阵列的若干磁铁块。所述第二磁铁组43包括以主轴1为中心进行圆周阵列的若干磁铁块。

需要说明的是，支承底板41表面的第一磁铁组42配置有若干圈，每一圈由若干块相同的磁铁块圆周阵列而成。下固定板23下表面的第二磁铁组43与第一磁铁组42的排布方式相同。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。