专利名称：磁力可变攻角水轮机的制作方法
技术领域：
磁力可变攻角水轮机技术领域[0001]本实用新型涉及潮流能发电的水轮机，特别是一种磁力可变攻角水轮机。
背景技术：
[0002]目前，潮流能水轮机中水平轴和竖直轴水轮机应用较多。根据水轮机具体形式的不同，水平轴水轮机大致可分为“风车”式、导流罩式、“空心”式，已成为水平轴式潮流能水轮机是现在技术较为成熟的一种。竖直轴潮流能水轮机基本原理为依靠翼型叶片的升力和阻力提取流体动能，发展到现在主要有直叶片和螺旋形叶片两种形式，竖直轴潮流能水轮机最大特点是适应各向来流，转子转向始终不变。[0003]为提高竖直轴潮流能水轮机获能效率和降低启动流速，可以实现叶片的可变攻角。以往的可变攻角式的水轮机包括一套水轮机机座、一根主轴、一个或两个转盘箱、若干个叶片、叶片轴以及与之配套的叶片轴承座、弹簧及相关附件。在潮流方向稳定后，无论涨潮还是退潮，叶片在水轮机旋转的不同位置借助弹簧力可自主地将叶片的攻角调整至较佳值，进而改善了水轮机的特性曲线，使之接近于机构复杂的摆线式可变攻角的直叶水轮机性能，性能价格比可提高30%左右，其利用弹簧结构实现了调节竖轴潮流能水轮机叶片攻角的功能。[0004]以往的利用弹簧改变攻角的水轮机利用弹簧调整，其本身具有疲劳强度，长时间工作容易产生疲劳损坏。发明内容[0005]为解决上述技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种磁力可变攻角水轮机，以利于控制直叶片竖直轴水轮机的叶片攻角，改善水轮机的性能，并且简化控制机构， 增加水轮机稳定性。[0006]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是提供一种磁力可变攻角水轮机， 所述水轮机包括有主轴，主轴通过主轴轴承与水轮机机座连接，其中所述主轴固定连接在转盘的中心，在转盘上均布有多个固定连接叶片的连接孔，相对于每个连接孔的一侧对称设有固定磁铁，每个连接孔内设有轴承，通过轴承将连接叶片的叶片轴固定在转盘的边缘， 叶片能够以叶片轴为中心自由转动，叶片轴上连接有一个或两个平行于转盘的摆杆的一端，摆杆的另一端设有摆杆磁铁；叶片轴上连接有两个摆杆，则摆杆分别设在二固定磁铁外侧，摆杆另一端的摆杆磁铁与固定磁铁磁性相斥；叶片轴上连接有一个摆杆，则摆杆设在两个固定磁铁中间，摆杆另一端的摆杆磁铁与固定磁铁磁性相斥。[0007]本实用新型的效果是该结构是利用永磁铁或电磁铁控制叶片攻角，疲劳问题大大降低，结构更加简单，寿命长，性能更加稳定。叶片控制系统结构简单，磁铁性能相对稳定，寿命长，稳定性高。固定在转盘上的磁铁既可以是永磁铁，也可以是电磁铁，所以可以做成主动式变攻角水轮机，大大简化了传统的主动式变攻角水轮机复杂的叶片控制结构。
[0008]图I是本实用新型的磁力可变攻角水轮机结构示意图；[0009]图2是本实用新型的磁力可变攻角水轮机一实施例磁控部分示意图；[0010]图3是本实用新型的磁力可变攻角水轮机另一实施例磁控部分示意图；[0011]图4是本实用新型的磁力可变攻角水轮机的叶片平衡位置示意图。[0012]图中[0013]I、叶片2、叶片轴3、转盘4、叶片轴承5、摆杆6、摆杆磁铁[0014]7、固定磁铁8、主轴轴承9、水轮机主轴10、水轮机机座具体实施方式
[0015]
以下结合附图对本实用新型的磁力可变攻角水轮机的结构加以详细描述。[0016]如图I所示，叶片I的数量为3到4个。叶片I与叶片轴2连接，叶片轴2通过叶片轴承4固定在转盘3的边缘，叶片I可以以叶片轴2为中心自由转动，摆杆5平行于转盘 3的，一端与叶片轴2连接，另一端固定永磁铁6。水轮机主轴9与转盘3的中心固定连接并通过主轴轴承8与水轮机机座10连接。[0017]第一种技术方案如图2所示，在没有约束的条件下叶片I可以以叶片轴2中心线为中心自由转动，两根摆杆5分别与叶片轴2上端的同一部位连接，平行于转盘3，两根摆杆5另一端分别固定摆杆磁铁6，两根摆杆5之间的角度和长度根据转盘3的半径而定，以便于充分利用空间。每一组的角度可以不一样，以便充分利用转盘3的空间，长度应小于叶片轴2与水轮机主轴9之间的距离。两块固定磁铁7为永磁铁或者电磁铁，固定在转盘3 上，分别与摆杆5上的摆杆磁铁6相互排斥并保持一定的距离，固定磁铁7极性分别与摆杆 5上的摆杆磁铁6的极性相同，于是两组磁铁之间分别产生排斥力，两组排斥力产生的力矩使叶片轴的转动方向相反，调节两组磁铁之间的距离或者大小以达到平衡。[0018]当叶片受到外界力，如水流冲击力时，叶片轴会发生转动，两组磁铁之间的距离会改变，一组增大，一组减小，距离增大的一组之间的排斥力会减小，距离减小的一组之间的排斥力会增大，从而会产生使叶片轴恢复到原来位置的恢复力矩。两组排斥力使得叶片轴 2向相反的方向转动，调节两组磁铁的磁性大小以及距离，使得叶片I在平衡位置，当叶片I 在平衡位置时，叶片I的翼型断面弦线与叶片轴2和转盘3圆心的连线垂直，如图4所示。[0019]第二种技术方案如图3所不,磁铁布局方式与第一种方案不同,其它布局和第一种方案相同。一个摆杆5与叶片轴2上端连接，摆杆5与叶片I的翼型断面弦线垂直，平行于转盘3,摆杆5另一端固定摆杆磁铁6,两块固定磁铁7为永磁铁或者电磁铁,固定在转盘 3上，相隔一定距离并且相互吸引，将摆杆磁铁6位于两块固定磁铁7之间并分别与其排斥， 调节磁铁的磁性大小以及距离，使得叶片I在平衡位置，平衡位置如图4所示。两个固定的磁铁之间相吸并保持一定的距离。摆杆磁铁位于这组磁铁之间，并分别与两边的磁铁排斥。 于是当叶片受到水流冲击转动时。[0020]水轮机工作时，水流冲击叶片，带动水轮机以主轴为中心转动，叶片在围绕主轴转动过程中，也会围绕叶片轴摆动，摆杆上的磁铁与两块固定磁铁之间的距离会改变，从而产生恢复力矩从而改变与水流的夹角。叶片在水轮机旋转的不同位置借助磁铁之间的排斥力可自主地将叶片的攻角调整至较佳值，如果安装的是电磁铁，则可以通过改变电流大小来调节排斥力，进而改变叶片攻角；如果安装的是永磁铁，则是通过水流冲击力来被动改变叶片攻角，进而改善了水轮机的性能曲线，提高能量利用效率。
权利要求1.一种磁力可变攻角水轮机，所述水轮机包括有主轴(9)，主轴(9)通过主轴轴承(8)与水轮机机座(10 )连接，其特征是所述主轴(9 )固定连接在转盘(3 )的中心，在转盘(3 )上均布有多个固定连接叶片(I)的连接孔，相对于每个连接孔的一侧对称设有固定磁铁(7)，每个连接孔内设有轴承(4)，通过轴承(4)将连接叶片(I)的叶片轴(2)固定在转盘(3)的边缘，叶片(I)能够以叶片轴(2 )为中心自由转动，叶片轴(2 )上连接有一个或二个平行于转盘(3)的摆杆(5)的一端，摆杆(5)的另一端设有摆杆磁铁(6);叶片轴(2)上连接有一个摆杆(5 )，则摆杆(5 )设在二固定磁铁(7 )中间，摆杆(5 )另一端的摆杆磁铁(6 )与固定磁铁(7)磁性相斥；叶片轴(2)上连接有二个摆杆(5)，则摆杆(5)分别设在二固定磁铁(7)外侧，摆杆(5 )另一端的摆杆磁铁(6 )与固定磁铁(7 )磁性相斥。
2.根据权利要求I所述的磁力可变攻角水轮机，其特征是所述固定磁铁(7)为永磁铁或者电磁铁。
3.根据权利要求I所述的磁力可变攻角水轮机，其特征是所述叶片轴(2)上连接有一个摆杆(5)，当叶片(I)在平衡位置时，摆杆(5)与叶片(I)的翼型断面弦线垂直。
4.根据权利要求I所述的磁力可变攻角水轮机，其特征是所述叶片轴(2)上连接有二个摆杆(5)，当叶片(I)在平衡位置时，叶片(I)的翼型断面弦线与叶片轴(2)和转盘(3)圆心的连线垂直。
专利摘要本实用新型提供一种磁力可变攻角水轮机，水轮机的主轴固定连接在转盘的中心，在转盘上均布有多个固定连接叶片的连接孔，相对于每个连接孔的一侧对称设有固定磁铁，每个连接孔内设有轴承，通过轴承将连接叶片的叶片轴固定在转盘的边缘，叶片能够以叶片轴为中心自由转动，叶片轴上连接有一个或二个平行于转盘的摆杆的一端，摆杆的另一端设有摆杆磁铁。有益效果是该结构是利用永磁铁或电磁铁控制叶片攻角，疲劳问题降低，结构简单，寿命长，性能稳定。固定在转盘上的磁铁既可以是永磁铁，也可以是电磁铁，可以做成主动式变攻角水轮机，简化了传统的主动式变攻角水轮机复杂的叶片控制结构。
文档编号F03B3/14GK202811167SQ20122043443
公开日2013年3月20日 申请日期2012年8月29日 优先权日2012年8月29日
发明者赵小林, 刘冬冬, 白新建, 吴腾, 胡宇峰 申请人:天津修船技术研究所