专利名称：对称翼型扇风力机及其磁浮磁动发电装置的制作方法
技术领域：
本发明属风力发电技术领域。具体涉及对称翼型扇风力机技术、永磁悬浮技术、磁 动机技术、发电机技术、变流器技术。
背景技术：
目前，大量使用的风力发电机是“三叶式水平轴风力发电机”。它由细长的杆件叶 片和塔架以及水平轴构成风力机，该机将风能转化成动能，在水平轴的尾端与发电机相连 结进行发电。这一技术的缺点是1、一台风力机与一台发电机对应，风速低了不能发电，风速高了必须采用“扭头”、 “仰头”、“转动机舱迎风角度”、“变桨距”等方式来减少风力对风车叶片的作用，实质上是浪 费了风能；2、发电能力低，世界领先水平为3丽，研发当中的为7丽。3MW风力机的风轮直径已 达130米，塔架高近80米，安装难度大，维检难度大；3、风叶对地表湍流风适应能力差，只有高架风力机才能有效工作；4、轴的转速低，而“尖速比”过大(即风轮叶片的尖部线速度过大)，既产生了很大 的噪声，又降低了经济寿命；5、造价高0. 6万人民币/kW。发表以上技术的论文和专著很多如《风能技术》[美Tony Burton等著，武鑫等译] (2007年9月第一版)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对称翼型扇风力机及其磁浮磁动发电装置，以改进公 知技术中存在的缺陷。为实现上述目的，本发明提供的对称翼型扇风力机及其磁浮磁动发电装置，主要 结构为一风塔，其顶面为安装风力机的底座；风力机的主轴设置在底座的中央；风力机的主轴上端和下端分别连接上轮圆和下轮圆；上轮圆和下轮圆之间垂直且等间距地连接有对称翼型扇，对称翼型扇的前缘朝向
一致；下轮圆的下表面靠近边缘处上设置有上环永磁轨，该上环永磁轨的转动中心与主 轴的轴心重合；对应上环永磁轨的下方为下环永磁轨，下环永磁轨固定在环架上，环架固定在底 座上，上环永磁轨和下环永磁轨的结构相同、半径相等、上下对正、同性磁极相对应；上环永 磁轨和下环永磁轨之间产生将风力机悬起的斥悬浮力；在下轮圆的下表面并在上环永磁轨的内侧，设置有直线定子环轨；该直线定子环轨和上环永磁轨的转动中心相同，且均与主轴的轴心重合；直线定子环轨中N极永磁体与S极永磁体大小相等，且在纵横两个方向上均等间 距异极相间隔排列；在直线定子环轨的正下方环形设置有若干个转子轮，转子轮上设有纵横排列的永 磁极，其中转子轮上的N极永磁体与S极永磁体大小相等、间距相同、且异性磁极相间隔地 排列；同时，转子轮上的永磁极大小与排列方式和直线定子环轨上的永磁极大小与排列方 式完全相同；转子轮中的N极永磁体与直线定子环轨中的S极永磁体对应；转子轮中的S极 永磁体与直线定子环轨中的N极永磁体对应；直线定子环轨的宽度与转子轮的宽度相同；转子轮的轮轴固定在轮座上，该轮轴连接发电机的转动轴，并带动发电机转动发 H1^ ο所述的对称翼型扇风力机及其磁浮磁动发电装置，其中，风力机的主轴通过轴承 与上轮圆和下轮圆的一端连接。所述的对称翼型扇风力机及其磁浮磁动发电装置，其中，上轮圆和下轮圆与对称 翼型扇的连接处设有翼座，对称翼型扇的两端插入翼座内固定。所述的对称翼型扇风力机及其磁浮磁动发电装置，其中，对称翼型扇的两端和翼 座内之间的固定是用螺栓或焊接的方法。所述的对称翼型扇风力机及其磁浮磁动发电装置，其中，翼座与上轮圆和下轮圆 之间的连接是用螺栓固定。所述的对称翼型扇风力机及其磁浮磁动发电装置，其中，风力机的上方设置有防 护伞，该防护伞与主轴连接固定。所述的对称翼型扇风力机及其磁浮磁动发电装置，其中，主轴和翼座均为金属材 质制造。所述的对称翼型扇风力机及其磁浮磁动发电装置，其中，对称翼型扇为铝合金、玻 璃钢或碳纤维等材料制造。所述的对称翼型扇风力机及其磁浮磁动发电装置，其中，轮圆为钢材或铝合金制造。所述的对称翼型扇风力机及磁浮磁动发电装置，其中，风塔为钢筋混凝土或钢材 制造。
图1为本发明对称翼型扇风力机及其磁浮磁动发电装置主剖面示意2为图1中B-B处俯视剖面结构示意3位图1中C-C处仰视剖面结构示意4为图1中A-A处俯视剖面结构示意5为图1中K处放大剖面结构示意6为图1中H处放大剖面结构示意7为图3中M处放大结构示意图
具体实施例方式本发明是由永磁悬浮机构托起风力机，以减少旋转摩擦阻力，该风力机的每个对 称翼型扇除翼弦与风力方向平行时不产生转动力矩外，其他方向均产生转动力矩(公知原 理，故不详述)，在该力矩的作用下风力机发生转动。该风力机的转动扭矩通过若干台磁动 机传递给对应的发电机，由微机控制发电机的接入工作台数，当风力大时接入工作的发电 机台数多，当风力小时接入工作的发电机台数少，以实现发电机的发电总功率与风力机产 生的动能之间的时时动态平衡。本发明发电机的配置数量要与对称翼型扇风力机的做功能力相匹配，其关系为
权利要求
1.一种对称翼型扇风力机及磁浮磁动发电装置，主要结构为一风塔，其顶面为安装风力机的底座；风力机的主轴设置在底座的中央；风力机的主轴上端和下端分别连接上轮圆和下轮圆；上轮圆和下轮圆之间垂直且等间距地连接有对称翼型扇，对称翼型扇的前缘朝向一致；下轮圆的下表面靠近边缘处上设置有上环永磁轨，该上环永磁轨的转动中心与主轴的 轴心重合；对应上环永磁轨的下方为下环永磁轨，下环永磁轨固定在环架上，环架固定在底座上， 上环永磁轨和下环永磁轨的结构相同、半径相等、上下对正、同性磁极相对应；上环永磁轨 和下环永磁轨之间产生将风力机悬起的斥悬浮力；在下轮圆的下表面并在上环永磁轨的内侧，设置有直线定子环轨；该直线定子环轨和 上环永磁轨的转动中心相同，且均与主轴的轴心重合；直线定子环轨中N极永磁体与S极永磁体大小相等，且在纵横两个方向上均等间距异 极相间隔排列；在直线定子环轨的正下方环形设置有若干个转子轮，转子轮上设有纵横排列的永磁 极，其中转子轮上的N极永磁体与S极永磁体大小相等、间距相同、且异性磁极相间隔地排 列；同时，转子轮上的永磁极大小与排列方式和直线定子环轨上的永磁极大小与排列方式 完全相同；转子轮中的N极永磁体与直线定子环轨中的S极永磁体对应；转子轮中的S极永 磁体与直线定子环轨中的N极永磁体对应；直线定子环轨的宽度与转子轮的宽度相同；转子轮的轮轴固定在轮座上，该轮轴连接发电机的转动轴，并带动发电机转动发电。
2.如权利要求1所述的对称翼型扇风力机及磁浮磁动发电装置，其中，风力机的主轴 通过轴承与上轮圆和下轮圆的一端连接。
3.如权利要求1所述的对称翼型扇风力机及磁浮磁动发电装置，其中，上轮圆和下轮 圆与对称翼型扇的连接处设有翼座，对称翼型扇的两端插入翼座内固定。
4.如权利要求3所述的对称翼型扇风力机及磁浮磁动发电装置，其中，对称翼型扇的 两端和翼座内之间的固定是用螺栓或焊接的方法。
5.如权利要求1所述的对称翼型扇风力机及磁浮磁动发电装置，其中，翼座与上轮圆 和下轮圆之间的连接是用螺栓固定。
6.如权利要求1所述的对称翼型扇风力机及磁浮磁动发电装置，其中，风力机的上方 设置有防护伞，该防护伞与主轴连接固定。
7.如权利要求1所述的对称翼型扇风力机及磁浮磁动发电装置，其中，主轴和翼座均 为金属材质制造。
8.如权利要求1所述的对称翼型扇风力机及磁浮磁动发电装置，其中，对称翼型扇为 铝合金、玻璃钢或碳纤维材料制造。
9.如权利要求1所述的对称翼型扇风力机及磁浮磁动发电装置，其中，轮圆为钢材或 铝合金制造。
10.如权利要求1所述的对称翼型扇风力机及磁浮磁动发电装置，其中，风塔为钢筋混凝土或钢材制造。
全文摘要
一种对称翼型扇风力机及磁浮磁动发电装置，主轴固定在底座上，风力机的轮圆通过轴承与主轴连结，对称翼型扇设置在轮圆的边缘，通过两端翼座与轮圆连结固定，对称翼型扇的前缘朝向一致。本发明的永磁悬浮机构和磁动机传递扭矩机构可以减少风力机转动时的摩擦阻力，并且增加其转动过程中的稳定性；发电机轴与磁动机的转子轮轴相连结，由后者带动发电。本发明采用若干台小功率发电机与对称翼型扇风力机的最大发电动能相匹配，由微机控制接入(或退出)发电机的工作台数，使之与不同风速下的风力机动能达到最佳动态平衡，通过变流器变成标准电流并入电网，或做为离网型发电机使用。
文档编号F03D9/00GK102116261SQ200910244508
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者李岭群 申请人:李岭群