本发明涉及新能源风电设备设计制造技术领域，尤其是一种风轮机发电组合天然气发动机补充发电装置、一种行星齿轮磁能偏心杠杆节能齿轮箱。
背景技术：
能源是全人类天大之事，事关民生幸福安康，事关国家美丽富强。自人类进入科技社会以来，对能源的需求量越来越大。大量不可再生能源对环境造成的污染不断加剧，已经影响到全球自然环境以及气候恶劣变化，影响到人类的生存质量。因此，寻求清洁能源迫在眉睫。作为取之不尽、永不枯竭的风能，是大自然对人类的恩赐。人们早就知道大自然的风能是人类世世代代永远都用不完的能源。人类为了更好的利用风能而发明了各种各样的风叶、风车等等风能设备，并且坚持不断地向风能的利用效率技术难题发出新的一轮又一轮的高科技挑战。
风轮做功的多少是取决于迎风做功的风叶面积多少，这是全球无可非议的定论。因此世界各国投入了大量的人力、物力、财力来研发制造超长超大的风电叶片以便能捕获更多的风能作为发电动力。但是各国在研发超长超大的风叶过程中，遇到的瓶颈难题至今未能克服。目前，全球的风电叶片的长度至今很难突破100米。
再者，即使超长超大的风叶研发成功，仅以“三把尖刀式叶片”的构造模式依然很难获得高效益的风能。这是因为三把尖刀式叶片的风轮构造模式在源头上就存在着对自然风能利用率的先天性不足的缺陷，是偏离了自然风力的自然运动规律现实。因为大自然在大多数地区和大多数时间里，通常是以常态化的低风力(微风至清风)为主，大风、飓风所占的时间和地区以年计算都是很少的。而对风能的采集必须符合在大自然常态的低风力自然运动规律条件下，才能使风叶获取到最大最多的风能效率，并且产生最大扭转力，才算是真正的高效率的风电设备。真因为现有三把尖刀式叶片结构的风能效率低，造成风电成本高，发电效益差，需要依赖国家补贴奖励才能运行，使得风电能源难能进入市场化运作。
因此，需要一种改进的风力发电设备，其在常态化的低风力下即能高效率工作，提高风能的利用效率。
技术实现要素：
本发明的第一个目的在于提供一种风轮机发电组合天然气发动机补充发电装置。
本发明的第二个目的在于提供一种行星齿轮磁能偏心杠杆节能齿轮箱。
为实现上述第一个目的，本发明采用以下内容：
一种风轮机发电组合天然气发动机补充发电装置，包括：塔筒、托架、风轮机、轨道环罩、发电机和天然气发动机；
所述风轮机包括风轮圈、叶片和中心轮毂机构；所述中心轮毂机构包括中心水平轴、设置在中心水平轴两端的第一固定毂和第二固定毂、设置在中心水平轴中间部分的轴承和叶片内轮毂；所述叶片的一端经叶片内轮毂及轴承固定在中心水平轴上，另一端固定在风轮圈上；所述风轮圈的外圆面上设有风轮圈驱动轮；
所述轨道环罩的两个端面经斜拉索分别固定在第一固定毂和第二固定毂上，所述风轮圈可在轨道环罩内滚动；
所述发电机和天然气发动机设置在托架上，且所述发电机可受风轮圈或天然气发动机驱动发电。
进一步地，所述轨道环罩包括环罩本体、滚轮固定部和轨道滚轮，环罩本体具有凹槽部，凹槽部的两侧为滚轮固定部，所述风轮圈可经轨道滚轮在滚轮固定部内滚动。
进一步地，所述发电装置还包括：行星齿轮磁能偏心杠杆节能齿轮箱；
所述行星齿轮磁能偏心杠杆节能齿轮箱包括：圆筒状壳体、前端盖、后端盖、齿轮箱中心轴、输入轴、输出轴和至少一道磁能偏心杠杆驱动机构；
所述磁能偏心杠杆驱动机构包括：一个太阳轮、两个行星齿轮、两个固定外磁圈、两个类扇形内磁圈磁架、一个支点支撑架、两个支点滚轮机构、两个用力点滚轮机构和两个用力点内撑杆；太阳轮在其中心设置输入轴，并设置连接齿轮箱中心轴，齿轮箱中心轴的另一端连接在输出轴；每个行星齿轮均具有外齿圈以及设置在行星齿轮圈内径面的内径滚滑面；太阳轮在接近太阳轮本体的外圆处设置推轴，正对行星齿轮的中心位置；
在圆筒状壳体的内径面处固定设置有固定内齿圈，行星齿轮的外齿圈啮合于固定内齿圈；支点支撑架绕齿轮箱中心轴设置，且在接近支点支撑架本体的外圆处设置短轴头，短轴头上设置有支点固定滚动机构；支点固定滚动机构由支点滚轮和支点短轴构成，安装在行星齿轮的靠近固定内齿圈的内径滚滑面；每个行星齿轮具有两套外磁圈，分别固定在固定内齿圈的两侧位置处；类扇形内磁圈磁架具有扇形磁架本体和小头轴部；每个行星齿轮在靠近齿轮箱中心轴的内径滚滑面安装有用力点固定滚轮机构，用力点固定滚轮机构由用力点滚轮和用力点短轴构成，用力点短轴与小头轴部的轴孔连接固定；扇形磁架本体的外圆面上固定圆弧形磁条，且圆弧形磁条与外磁圈之间具有缝隙。
进一步地，所述发电装置还包括：联轴器、总主棘齿轮和联轴中心轴；所述天然气发动机、总主棘齿轮、行星齿轮磁能偏心杠杆节能齿轮箱、联轴器、发电机经联轴中心轴依次连接；所述天然气发动机具有发动机驱动轮；所述总主棘齿轮具有两部分，为第一棘齿轮和第二棘齿轮，其中，所述第一棘齿轮受风轮圈驱动轮驱动，所述第二棘齿轮受发动机驱动轮驱动。
进一步地，所述发电装置还包括：上转向机构、中转向机构和下转向机构；所述上转向机构设置在塔筒的轨道环罩的上圆点位置处；所述中转向机构设置在塔筒的中上部，与中心轮毂机构配合；所述下转向机构设置在塔筒的轨道环罩的下圆点位置处。
进一步地，所述叶片靠近风轮圈的叶片宽度大于靠近中心轮毂机构的叶片宽度。与现有的尖刀式叶片截然不同，这种外宽内窄的结构会大大增加叶片的迎风面积和采风效能，使风轮机产生强大的扭转力。
为实现上述第二个目的，本发明采用以下内容：
一种行星齿轮磁能偏心杠杆节能齿轮箱，包括：圆筒状壳体、前端盖、后端盖、齿轮箱中心轴、输入轴、输出轴和至少一道磁能偏心杠杆驱动机构；
所述磁能偏心杠杆驱动机构包括：一个太阳轮、两个行星齿轮、两个固定外磁圈、两个类扇形内磁圈磁架、一个支点支撑架、两个支点滚轮机构、两个用力点滚轮机构和两个用力点内撑杆；太阳轮在其中心设置输入轴，并设置连接齿轮箱中心轴，齿轮箱中心轴的另一端连接在输出轴；每个行星齿轮均具有外齿圈以及设置在行星齿轮圈内径面的内径滚滑面；太阳轮在接近太阳轮本体的外圆处设置推轴，正对行星齿轮的中心位置；
在圆筒状壳体的内径面处固定设置有固定内齿圈，行星齿轮的外齿圈啮合于固定内齿圈；支点支撑架绕齿轮箱中心轴设置，且在接近支点支撑架本体的外圆处设置短轴头，短轴头上设置有支点固定滚动机构；支点固定滚动机构由支点滚轮和支点短轴构成，安装在行星齿轮的靠近固定内齿圈的内径滚滑面；每个行星齿轮具有两套外磁圈，分别固定在固定内齿圈的两侧位置处；类扇形内磁圈磁架具有扇形磁架本体和小头轴部；每个行星齿轮在靠近齿轮箱中心轴的内径滚滑面安装有用力点固定滚轮机构，用力点固定滚轮机构由用力点滚轮和用力点短轴构成，用力点短轴与小头轴部的轴孔连接固定；扇形磁架本体的外圆面上固定圆弧形磁条，且圆弧形磁条与外磁圈之间具有缝隙。
本发明具有以下优点：
本发明的发电装置中，中心水平轴、第一固定毂、第二固定毂与轨道环罩之间的斜拉索固定方式是类似摩天轮结构原理，中心水平轴在竖直平面不转动，风轮圈稳定在轨道环罩内迎着风力驱动靠着轨道滚轮平稳旋转，但轨道环罩不绕中心水平轴旋转，仅在轴向水平迎风转向。叶片的两头固定模式使得风轮机上可以安装多个叶片而不限制于现有的三把尖刀式叶片，能获得巨大的单机风叶面积。同时，利用风轮圈来驱动发电机，能获得高线速度来传递风力能量，淘汰了现有技术中依靠风轮中心轴的慢转速驱动模式。
本发明还设置了天然气发动机，用来将天然气转化为机械能。当风力处于弱风无功发电时，可以智能启动天然气发动机来替补风力正常发电；当风力达到正常发电能量时，会自动关闭天然气发动机，切换为纯风力发电。智能启动和智能关闭的具体控制方法在此不再赘述，本领域人员可依照需要来选择设计。这样的风力发电站，大多数时间是利用风力发电，少数时间是利用天然气发动机驱动发电，克服掉了风力发电不能时时持续的先天性毛病，可满足整个供电需求。
本发明的行星齿轮磁能箱应用杠杆原理和行星齿轮的自转和公转运转特性，采用特别设计的偏心杠杆机构来实现行星齿轮在圆周运动中的偏心杠杆效应。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1是本发明的发电装置的主视结构示意图。
图2是本发明的发电装置的侧视结构示意图。
图3是图2中a部分的放大结构示意图。
图4是本发明的发电装置的驱动发电部分结构示意图。
图5是本发明的行星齿轮磁能箱的结构示意图。
图6是本发明的行星齿轮磁能箱的原理结构示意图。
图中，各附图标记为：
1-塔筒，2-轨道环罩，21-环罩本体，22-滚轮固定部，23-轨道滚轮，3-风轮圈，31-风轮圈驱动轮，4-叶片，51-上转向机构，52-中转向机构，53-下转向机构，54-上转向机构轴承，55-连接件，6-托架，7-斜拉索，20-发电机，8-中心轮毂机构，81-中心水平轴，82-第一固定毂，83-第二固定毂，84-轴承，85-叶片内轮毂，9-避雷针，10-天然气发动机，11-行星齿轮磁能偏心杠杆节能齿轮箱，12-联轴器，13-总主棘齿轮，14-第一棘齿轮，15-第二棘齿轮，16-发动机驱动轮，17-地脚，18-地脚固定件，19-联轴中心轴，31-输出轴，32-输入轴，33-齿轮箱中心轴，34-后端盖，35-前端盖，36-圆筒状壳体，37-固定内齿圈，41-太阳轮，42-支点支撑架，43-行星齿轮，44-固定外磁圈，45-类扇形内磁圈磁架，46-支点滚轮，47-支点短轴，48-用力点滚轮，49-用力点短轴，50-用力点内撑杆，51-销轴。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例
如图1-6所示，是本发明的风轮机发电组合天然气发动机补充发电装置的整体和部分结构示意图。
该发电装置包括：塔筒1、托架6、风轮机、轨道环罩2、发电机20(为直驱发电机)、天然气发动机10、行星齿轮磁能偏心杠杆节能齿轮箱11(简称行星齿轮磁能箱)、联轴器12、总主棘齿轮13、联轴中心轴19、上转向机构51、中转向机构52和下转向机构53。
风轮机为涡扇叶轮辐式结构，包括风轮圈3、叶片4和中心轮毂机构8；中心轮毂机构8包括中心水平轴81、设置在中心水平轴81两端的第一固定毂82和第二固定毂83、设置在中心水平轴81中间部分的轴承84和叶片内轮毂85；叶片4的一端经叶片内轮毂85及轴承84固定在中心水平轴81上，另一端固定在风轮圈3上；风轮圈3的外圆面上设有风轮圈驱动轮31。
轨道环罩2的两个端面经斜拉索7分别固定在第一固定毂82和第二固定毂83上，该轨道环罩2包括环罩本体21、滚轮固定部22和轨道滚轮23，环罩本体21具有凹槽部，凹槽部的两侧为滚轮固定部22，所述风轮圈3可经轨道滚轮23在滚轮固定部22内滚动。
天然气发动机10、总主棘齿轮13、行星齿轮磁能偏心杠杆节能齿轮箱11、联轴器12、发电机20经联轴中心轴19依次连接，设置在托架6上，且天然气发动机10、行星齿轮磁能偏心杠杆节能齿轮箱11、发电机20分别经地脚17和地脚固定件18固定在托架6上。天然气发动机10具有发动机驱动轮16。总主棘齿轮13具有两部分，为第一棘齿轮14和第二棘齿轮15，其中，第一棘齿轮14受风轮圈驱动轮31驱动，第二棘齿轮15受发动机驱动轮16驱动。
上转向机构51设置在塔筒1的轨道环罩2的上圆点位置处，经转向机构轴承5和连接件55与轨道环罩2固定连接；中转向机构52设置在塔筒1的中上部，与中心轮毂机构8配合；下转向机构53设置在塔筒1的轨道环罩2的下圆点位置处。使得上、中、下转向机构可同步转向，转向机构的设置使得风轮可以在水平方向迎风移动。转向机构的具体结构为现有技术，在此不做详述，本领域技术人员可依照需要选择合适的转向机构。
塔筒1固定在地面塔基上，可以是钢塔筒、钢筋混凝土塔筒，塔基采用钢混建筑结构。塔筒结构直经、壁厚、高度等都随设计的发电装置的机型大小而定。
叶片4可以是固定迎风角度叶片或可调迎风角度叶片。当使用固定迎风角度的叶片时，在飓风、大风时，上、中、下转向机构同步转动来使整个风轮机以0角度迎风。当使用可调迎风角度的叶片时，当风轮正面面对飓风时，所有叶片都会自动转为0角度迎风以减少飓风推力。叶片4靠近风轮圈的叶片宽度大于靠近中心轮毂机构的叶片宽度。每个叶片的纵向由若干拉索加强筋组成，外部设有玻璃钢或钢薄膜结构或纤维防水布。叶片之间的间距无需限定，匹配轮毂的材质和厚度宽度以符合风轮机工作状态的承受能力为准。
行星齿轮磁能箱包括圆筒状壳体36、壳体底脚(图中未示出，用于整个行星齿轮箱的安装)、前端盖34、后端盖35、齿轮箱中心轴33、输入轴32、输出轴31。前端盖34与输入轴32交接处设有输入轴轴承盖，后端盖35与输出轴31交接处设有输出轴轴承盖。
图5中，该行星齿轮磁能箱内包括两道磁能偏心杠杆驱动机构。每道磁能偏心杠杆驱动机构包括：一个太阳轮41(可以是无齿太阳轮或有齿太阳轮)、两个行星齿轮43、两个固定外磁圈44、两个类扇形内磁圈磁架45、一个支点支撑架42、两个支点滚轮机构、两个用力点滚轮机构、两个用力点内撑杆50、两个销轴51。靠近输出轴31的那组磁能偏心杠杆驱动机构包括两个支点支撑架42。太阳轮41在其中心设置输入轴32，并设置连接齿轮箱中心轴33，齿轮箱中心轴33的另一端连接在输出轴31内。
太阳轮41在接近太阳轮本体的外圆处两等分，并在两个轴孔设置四根推轴，正对两个行星齿轮43的中心处，两者相连后可推动两个行星齿轮43滚动。
在圆筒状壳体36的内径面处固定设置有固定内齿圈37。每个行星齿轮43均具有外齿圈以及设置在行星齿轮圈内径面的内径滚滑面。其中，外齿圈啮合于固定内齿圈37，形成行星齿轮偏心杠杆的受力点。
支点支撑架42的作用类似与现有行星齿轮箱内的行星架，绕齿轮箱中心轴33设置，且在接近支点支撑架本体的外圆处设置短轴头，短轴头上设置有支点固定滚动机构(包括支点滚轮46和支点短轴47)。支点固定滚动机构安装在行星齿轮43的靠近固定内齿圈37的内径滚滑面，形成行星轮偏心杠杆支点机构。
每个行星齿轮43具有两套外磁圈44，分别固定在固定内齿圈37的两侧位置处。类扇形内磁圈磁架45具有扇形磁架本体451和小头轴部452，其连接在行星齿轮43上，无自转只跟随行星齿轮43公转。每个行星齿轮43在靠近齿轮箱中心轴33的内径滚滑面安装有用力点固定滚轮机构(包括用力点滚轮48和用力点短轴49)，形成行星轮偏心杠杆用力点机构。用力点短轴49与小头轴部452的轴孔连接固定。扇形磁架本体451的外圆面上固定圆弧形磁条453。圆弧形磁条453与外磁圈44之间具有缝隙(不能贴牢，以免产生磨擦力)。
圆弧形磁条453受外磁圈44的强大磁斥力或磁吸力便推动或拉动类扇形内磁圈磁架45，同时推动或拉动用力点固定滚轮机构，迫使行星齿轮43的受力点整体移动，同时支点固定滚轮机构移动而形成做功。通过传动和磁力机构的动力使行星齿轮43滚转时产生较大的偏心杠杆支点驱动力而迫使其支点支撑架42旋转做功，即而形成了行星齿轮磁能偏心杠杆节能驱动机构。
在使用时，可经输入轴32直接驱动太阳轮41带动箱内的多道磁能偏心杠杆驱动机构驱动运转，输出轴31与发电机20相连。一台行星齿轮磁能箱连接一台发电机。
可以理解，该发电装置依照需要还包括有发电配电系统、避雷系统9、偏航解缆系统。发电配电系统包括功率辅助调节器、无功补偿电容、失速保护系统等的电配网络总成单元、连接蓄电池整流充电器总成系统单元、连接数字逆变器交流电总成单元以及连接供电输电总成单元。可配置1000转左右的25年以上使用期的1-2兆瓦级的无刷双馈直驱发电机多台。避雷系统，包括避雷塔、避雷器、避雷针等。转向偏航解缆系统。电配系统，包括发电、配电、变电、输电等智能化系统。这几个系统均可采用现有技术中的系统来设置，在此不再赘述。
叶片长度可达100米以上，突破了现有的风电叶片百米以上的制造瓶颈；叶片超薄、超轻，改变了现有的风电叶片根部粗大、小尖叶的构造模式。
单个风轮圈驱动轮的齿轮底下可配装数台高速发电机。数台发电机全智能配合风力大小而自动停、启运转，扭转力大时所有发电机全部满负荷发电，扭转力变小时可以接顺序自动调节要停止工作的发电机，反之随即启动发电。还可以采用现有快速响应智能负载恒频追踪科技设备，例如变速恒频双馈风力发电负载并网控制，以每秒数百万次或数万次在线监测跟踪风速变化和风轮转速以及发电机负载、电流、电压等变化，全范围智能化调控启动、停止发电设备，增减发电总量。必要时，还可启用储备电源上网供电。单个发电装置的装机容量可达数万千瓦以上无限，功率大、发电量大，使得风力发电的制造成本降低，单个风轮发电装置装机总价分摊每千瓦一千元左右；风力发电效率高，运行300至500天可收回全部投资总额；发电运行成本低，低损耗，管理维护费用低。
本发明的发电装置的安装区域广，适应性、实用性强，可在任何地区安装，无论是海上、岛屿、海边、海岸、沙滩、沙漠、戈壁滩、草原、森林、江边、江堤、湖上、湖边、黄土高原、荒地、荒山、山区、山头、公路铁路沿线、高压电网沿线、城市、乡村等等。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。