专利名称：垂直轴风能磁能发电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及具有基本上与风向成直角的旋转轴线的风力发动机的领域，具体为一种垂直轴风能磁能发电装置。
背景技术：
电力供应是现代社会须臾不可缺少的基础设施，而随着对环境保护的日益重视， 传统火力发电由于耗煤量和温室气体排放量都非常巨大，正受到越来越多的限制，各种新 能源、绿色能源的开发日新月异。在绿色能源中，风能以其绿色环保、占地少、不淹没土地等 综合优势受到重视。但是，地球上的风力是不稳定的，时大时小，我国大多数地方风力资源 不丰富，一般年有效发电时间不超过2000小时，即使在内蒙古等风力资源较丰富的地区， 其年有效发电时间也只有3000小时左右，而传统风力发电机基本处于“靠天吃饭”的境地， 当风速不足4m/s时无法启动而不能发电，当风速超过25m/s时又必须停车不能工作，这就 使得风力发电极不稳定，直接转变而成的电能质量很差，电压波动大且谐波比例高，为此， 目前的风力发电通常都采用以风力发电机供给蓄电池充电，再将蓄电池输出的直流电通过 逆变器转变成交流电并网。这不仅增加了成本，而且也没有解决风力不稳定的问题。
发明内容为了克服现有技术的缺陷，提供一种风速适应范围大、能稳定发电的风力发电设 备，本实用新型公开了一种垂直轴风能磁能发电装置。本实用新型通过如下技术方案达到发明目的一种垂直轴风能磁能发电装置，包括定子永磁块和转子，转子包括转轴和转子永 磁块，定子永磁块有6 20根，定子永磁块和转轴互相平行，且永磁块定子以转轴为圆心 均勻排列，其特征是转子还包括曲连杆、风翼和直连杆，曲连杆有4 10根，曲连杆呈一 130° 170°钝角，风翼的截面为一弧线和该弧线的弦连接而成的封闭曲面，转轴和风翼 的曲面端之间通过曲连杆固定连接，风翼的平面端和转子永磁块之间通过直连杆连接，直 连杆和曲连杆中连接风翼曲面端的一边平行或在一直线上，转子永磁块和定子永磁块都采 用钕铁硼磁铁，转子永磁块和定子永磁块之间留有间隙，转子永磁块和定子永磁块之间以 相同的磁极相对。所述的垂直轴风能磁能发电装置，其特征是曲连杆钝角顶点至转轴的距离是曲 连杆钝角顶点至转子永磁块的距离的2至4倍，直连杆的长度为500mm 1000mm，转子永磁 块和定子之间的间隙距离为IOmm 15mm，定子以转轴为圆心围绕成的圆的半径在IOm 20m。所述的垂直轴风能磁能发电装置，其特征是定子永磁块镶嵌在定子架内，定子架 有6 20根，每根定子架内镶嵌2 10块定子永磁块。所述的垂直轴风能磁能发电装置，其特征是风翼截面的封闭曲面的弧线，由两段 曲率半径之比在3 10且圆心角都小于90°的圆弧相切连接而成，且两段圆弧都位于公切线的同侧。本实用新型使用时，当有风吹动转子转动时，除了风力推动转子旋转外，由于定子 永磁块和转子永磁块以同磁极相对，因此定子永磁块对转子永磁块产生一向心的斥力，由 于曲连杆有一夹角，此向心的斥力可分解出一沿转子转动切线方向的分力，该分力可产生 推动转子旋转的力矩。当曲连杆为150°时，该分力可达向心斥力的1/2。风翼采用了 类似 飞机机翼的截面，当转子转动时，风翼劈开迎面的空气，使得空气分别从风翼的曲面端和平 面端流过，根据流体力学中的伯努利定理可知，此时空气将对风翼产生一自平面端指向曲 面端的压力，此压力也可分解出一沿转子转动切线方向的分力，该分力也可产生推动转子 旋转的力矩。这样，在磁铁块之间斥力和空气压力的双重协助下，使得风力发电机工作得更 平稳，同时适应性更强，即便风速为低于4m/s的微风，仍可启动并发电。由于工作平稳，可 节省甚至省略传统风力发电机必不可少的后备蓄电池。本实用新型的有益效果是体积小，重量轻，结构简单，造价低，安装和维护方便， 适用范围广，输出的电压和电流稳定，较传统的风力发电机效率提高达3倍以上。无需任何 矿石能源，是真正的绿色能源。对于环保和节能都极具战略意义。
图1是本实用新型的俯视示意图；图2是本实用新型中镶嵌有定子永磁块1的定子架的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本实用新型。实施例1一种垂直轴风能磁能发电装置，包括定子永磁块1和转子，转子包括转轴2、转子 永磁块3、曲连杆4、风翼5和直连杆6，如图1所示，定子永磁块1有12根，定子永磁块1和 转轴2互相平行，定子永磁块1和转轴2都垂直于地面，永磁块定子1以转轴2为圆心均勻 排列，曲连杆4有4根，曲连杆4呈一 150°钝角，风翼5的截面为一弧线和该弧线的弦连接 而成的封闭曲面，弧线前半部分的曲率半径为后半部分的曲率半径的1/5，比如，可以由两 段曲率半径之比为5且圆心角都小于90°的圆弧相切连接而成，且两段圆弧都位于公切线 的同侧。转轴2和风翼5的曲面端之间通过曲连杆4固定连接，曲连杆4和转轴2连接的 一边其长度为8. 4m,曲连杆4和风翼5连接的一边其长度为1. 8m,风翼5的平面端和转子 永磁块3之间通过直连杆6连接，直连杆6的长度为0. 5m,风翼5和曲连杆4的连接点与风 翼5和直连杆6的连接点之间的高度为0. 5m，直连杆6和曲连杆4中连接风翼5曲面端的 一边在一直线上，转子永磁块3和定子永磁块1都采用钕铁硼磁铁，转子永磁块3和定子永 磁块1之间留有IOmm的间隙，转子永磁块3和定子永磁块1之间以相同的磁极相对。本实用新型使用时，当有风吹动转子转动时，除了风力推动转子旋转外，由于定子 永磁块1和转子永磁块3以同磁极相对，因此定子永磁块1对转子永磁块3产生一向心的 斥力，由于曲连杆4有一夹角，此向心的斥力可分解出一沿转子转动切线方向的分力，该分 力可产生推动转子旋转的力矩。当曲连杆4为150°时，该分力可达向心斥力的1/2。风翼 5采用了类似飞机机翼的截面，当转子转动时，风翼5劈开迎面的空气，使得空气分别从风翼5的曲面端和平面端流过，根据流体力学中的伯努利定理可知，此时空气将对风翼5产生 一自平面端指向曲面端的压力，此压力也可分解出一沿转子转动切线方向的分力，该分力 也可产生推动转子旋转的力矩。这样，在磁铁块之间斥力和空气压力的双重协助下，使得风 力发电机工作得更平稳，同时适应性更强，即便风速为低于4m/s的微风，仍可启动并发电。 由于工作平稳，可节省甚至省略传统风力发电机必不可少的后备蓄电池。实施例2一种垂直轴风能磁能 发电装置，包括定子永磁块1、定子架11和转子，转子包括转 轴2、转子永磁块3、曲连杆4、风翼5和直连杆6，如图2所示，定子永磁块1镶嵌在定子架 11内，定子架11有12根，每根定子架11内镶嵌3块定子永磁块1。其他结构都和实施例 1同。
权利要求一种垂直轴风能磁能发电装置，包括定子永磁块(1)和转子，转子包括转轴(2)和转子永磁块(3)，定子永磁块(1)有6～20根，定子永磁块(1)和转轴(2)互相平行，且定子永磁块(1)以转轴(2)为圆心均匀排列，其特征是转子还包括曲连杆(4)、风翼(5)和直连杆(6)，曲连杆(4)有4～10根，曲连杆(4)呈一130°～170°钝角，风翼(5)的截面为一弧线和该弧线的弦连接而成的封闭曲面，转轴(2)和风翼(5)的曲面端之间通过曲连杆(4)固定连接，风翼(5)的平面端和转子永磁块(3)之间通过直连杆(6)连接，直连杆(6)和曲连杆(4)中连接风翼(5)曲面端的一边平行或在一直线上，转子永磁块(3)和定子永磁块(1)都采用钕铁硼磁铁，转子永磁块(3)和定子永磁块(1)之间留有间隙，转子永磁块(3)和定子永磁块(1)之间以相同的磁极相对。
2.如权利要求1所述的垂直轴风能磁能发电装置，其特征是曲连杆(4)钝角顶点至 转轴(2)的距离是曲连杆(4)钝角顶点至转子永磁块(3)的距离的2至4倍，直连杆(6) 的长度为500mm 1000mm，转子永磁块(3)和定子永磁块(1)之间的间隙距离为IOmm 15mm，定子永磁块(1)以转轴(2)为圆心围绕成的圆的半径在IOm 20m。
3.如权利要求1或2所述的垂直轴风能磁能发电装置，其特征是定子永磁块(1)镶 嵌在定子架(11)内，定子架(11)有6 20根，每根定子架(11)内镶嵌2 10块定子永 磁块(1)。
4.如权利要求1或2所述的垂直轴风能磁能发电装置，其特征是风翼(5)截面的封 闭曲面的弧线，由两段曲率半径之比在3 10且圆心角都小于90°的圆弧相切连接而成， 且两段圆弧都位于公切线的同侧。
专利摘要本实用新型涉及具有基本上与风向成直角的旋转轴线的风力发动机的领域，具体为一种垂直轴风能磁能发电装置。一种垂直轴风能磁能发电装置，包括定子永磁块(1)和转子，转子包括转轴(2)和转子永磁块(3)，其特征是转子还包括曲连杆(4)、风翼(5)和直连杆(6)，转轴(2)和风翼(5)的曲面端之间通过曲连杆(4)固定连接，风翼(5)的平面端和转子永磁块(3)之间通过直连杆(6)连接，转子永磁块(3)和定子永磁块(1)之间留有间隙，转子永磁块(3)和定子永磁块(1)之间以相同的磁极相对。本实用新型体积小，重量轻，结构简单，适用范围广，输出的电压和电流稳定，效率高。
文档编号H02K7/18GK201568214SQ20092021129
公开日2010年9月1日 申请日期2009年10月26日 优先权日2009年10月26日
发明者王德成 申请人:王德成