电动飞机专用涵道式涡旋平衡风力发电机的制作方法

本发明涉及风力发电设备的技术领域，具体说是涉及一种能够安装在电动飞机上的发电机，利用电动飞机在飞行中的空气阻力，进行风力发电的专用设备。

背景技术：

常规的风力发电机是由定子和转子两大部件组成，无论是内转子形式的发电机、还是外转子形式的发电机，其中必须有一个部件与发电机的底座固定连接，这样才能保证在风力的作用下，旋转其中的另一个部件，完成切割磁场磁力线的作用，从而达到能量转换的发电目的。在电枢线圈切割磁场磁力线的循环过程中，闭合的电枢线圈会感应出电流，形成了电枢线圈的电动势，此时电枢线圈的电动势与发电机设置的磁场便产生一个磁场阻力的力矩形式。根据牛顿第三运动定律作用力和反作用力的解释分析，作用在驱动旋转电枢线圈上的风力能量，一定会受到磁场力矩反作用力的阻力能量干扰。其方向相反，其大小与作用在旋转电枢线圈上的风力能量相等。由于常规风力发电机的底座与塔架固定安装，这个磁场阻力的力矩形式会通过发电机底座传导到塔架，最后通过塔架被大地所吸收，因此，常规风力发电机不存在空气阻力的干扰。如果把常规的风力发电机安装在飞行的电动飞机上，作用在发电机转子叶轮上的风力能量要想驱动转子切割定子磁场的磁力线，这个磁场阻力的能量就会通过发电机的定子结构转移到发电机的底座，在由发电机的底座转移到飞行的电动飞机上。迫使电动飞机在原有的驱动力上，增加了磁场阻力对发动机的能源消耗。所以，人们通常把风力发电机的这个磁场阻力现象概述为空气阻力。而准确地讲应该是发电机的磁场阻力对空气的反作用力。也正是因为发电机这个反作用力问题的客观存在，人类始终也就没有涉足在飞行的电动飞机(包括高速行驶的旅客列车、长途汽车等)上，利用空气阻力中反作用力的能量进行风力发电的技术路线。

常规风力发电机为什么不能安装在飞行的电动飞机上发展移动式风力发电技术，直接为飞行的电动飞机提供所需要的电力能源，其根本原因就是因为常规风力发电机的结构设计存在技术基因不足。所以，传统的常规风力发电机根本不可能在飞行的电动飞机上(包括高速行驶的旅客列车、长途汽车等)，把空气中的能量转换成电力能源。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种电动飞机专用的涵道式涡旋平衡风力发电机，用以解决因常规风力发电机为什么不能在飞行的电动飞机上得到应用的技术缺陷。为了达到在飞行的电动飞机上建立风力发电系统的目的，本技术发明依据牛顿第三运动定律中作用力和反作用力的理论，并根据经典力学中《大小，方向，作用点》三要素的条件，构思了一个在飞行中的电动飞机上，通过对发电机内转子涡旋叶片和外转子涡旋叶片切入角的设计，人为的把进入风力发电机的空气一分为二，变成发电机的一对相等的作用力，让其分别作用在发电机的内转子涡旋叶片和外转子涡旋叶片上。只要对内转子和外转子的作用力相等，便在发电机设置的磁场能量的阻力中形成一个扭矩力的平衡作用点。此时，磁场能量的阻力形式就不会通过发电机的涡轮壳传导到飞行中的电动飞机上。而作用在发电机内转子和外转子上的一对平衡力，已经完成了对磁场磁力线的切割，达到了在飞行中风力发电的目的。

本发明的电动飞机专用涵道式涡旋平衡风力发电机，是由；主轴、前十字轴承支架、径向磁悬浮轴承、径向磁悬浮轴承十字支架、外转子涡旋叶片、涡轮壳体、外转子旋转体、外转子电枢线圈、集电、导电滑环、轴向磁悬浮轴承十字支架、轴向磁悬浮轴承、后十字轴承支架、主轴滚动轴承、输出导线、碳刷组、永磁体、内转子旋体、内转子涡旋叶片、外转子导流罩、主轴导流罩等部件组成。所述发电机主轴通过前、后十字轴承支架的轴承组，安装在发电机的涡轮壳体之中。所述内转子涡旋叶片安装在发电机的主轴上。所述内转子旋体安装在内转子涡旋叶片上、所述永磁体安装在内转子旋体上。所述电枢线圈安装在外转子旋转体内、所述外转子涡旋叶片和导电滑环安装在外转子旋转体外。所述径向磁悬浮装置、轴向磁悬浮装置、碳刷组、输出导线，整流调压装置，安装在涡轮壳的内壁上。迫使外转子的旋转体通过磁悬浮轴承悬浮在涡轮壳体内自由旋转。

由于采用了上述技术方案，本发明的技术效果是；可以利用电动飞机的飞行载体，建立可以移动的发电装置，利用飞行中产生的空气动力，开创清洁能源的利用领域，减少对矿物质能源的消耗，为电动飞机补充电力能源，增加电动飞机的续航时间。

附图说明

附图1；是电动飞机专用涵道式涡旋平衡风力发电机的侧视剖面示意图。

附图1中的标识：1、发电机主轴。2、主轴滚动轴承。3、前十字型轴承支架。4、涡轮壳体。5、径向磁悬浮轴承装置。6、径向磁悬浮轴承十字型支架。7、外转子涡旋叶片。8、外转子旋转体。9、外转子电枢线圈。10、导电滑环。11、径向磁悬浮轴承十字型支架。12、径向磁悬浮轴承装置。13、轴向磁悬浮轴承十字型支架。14、轴向磁悬浮装置。15、后十字型轴承支架。16、主轴滚动轴承。17、轴向磁悬浮装置。18、轴向磁悬浮轴承十字型支架。19、径向磁悬浮轴承装置。20、径向磁悬浮轴承十字型支架。21、碳刷组。22、内转子旋转体。23、永磁体。24、内转子涡旋叶片。25、径向磁悬浮轴承十字型支架。26、径向磁悬浮轴承装置。27、外转子导流罩。28、主轴导流罩。

附图2；是电动飞机专用涵道式涡旋平衡风力发电机径向磁悬浮正立面示意图。

附图2中的标识：1、涡轮壳体。2、外转子旋转体。3、径向磁悬浮磁极。4、径向磁悬浮磁极的十字安装支架。5、径向磁悬浮的环状磁极。

附图3；是电动飞机专用涵道式涡旋平衡风力发电机外转子线圈输电滑环与碳刷组的正立面示意图。

附图3中的标识：1、涡轮壳体。2、导电滑环。3、碳刷组。4、十字安装支架。5、外转子旋转体。

附图4；是电动飞机专用涵道式涡旋平衡风力发电机与电动机的剖面示意图。

附图4中的标识：1、电动机的涡轮壳体。2、发电机的涡轮壳体。3、电动机的驱动扇叶。4、电动机的十字安装支架。5、电动机。

附图5；是电动飞机专用涵道式涡旋平衡风力发电机与电动机的正立面效果示意图。

附图5中的标识：1、电动机的涡轮壳体。2、十字安装支架。3、与飞机机翼的安装吊架。4、发电机的涡轮壳体。5、电动机的驱动扇叶。

具体实施方式

首先结合附图说明本发明的具体实施方式：根据发电机结构的基本设计原理，发电机的涡轮壳(4)作为涵道式涡旋平衡风力发电机结构的整体基础，类似于常规风力发电机的定子结构部位；把前十字轴承支架(3)和后十字轴承支架(15)安装在发电机的涡轮壳(4)内，相当于常规发电机定子结构的端盖部位；把主轴(1)通过滚动轴承(2)、(16)安装在前十字轴承支架(3)和后十字轴承支架(15)内。

进一步的把内转子旋转体(22)以及永磁体(23)通过内转子涡旋叶片(24)固定安装为一个整体，安装在主轴(1)上，形成内转子部位的空心设计结构，发电机主轴(1)可以在发电机涡轮壳的中心位置自由旋转；由于支撑发电机主轴(1)的前十字轴承支架(3)和后十字轴承支架(15)，具有近似90％以上的通风性能，因此保证了内转子涡旋叶片(24)和外转子涡旋叶片(7)在电动飞机的飞行中接受空气中足够的风力能量。

进一步的把径向磁悬浮轴承十字型磁极支架(6)、(11)、(20)、(25)，轴向磁悬浮轴承的十字型止推盘支架(13)(18)，碳刷组(21)安装在发电机涡轮壳(4)内，通过两套径向磁悬浮轴承的磁极和一套轴向磁悬浮轴承的磁极，把发电机的外转子结构悬浮在发电机的涡轮壳(4)内。

外转子结构是由外转子旋转体(8)作为基础，把发电机电枢线圈(9)安装在外转子旋转体(8)内壁上。进一步的把导电滑环(10)安装在外转子旋转体(8)的外侧，把外转子涡旋叶片(7)、径向磁悬浮轴承的磁极(5)、(12)、(19)、(26)和轴向磁悬浮轴承(14)、(17)所对称的磁极安装在外转子旋转体(8)上，把轴向磁悬浮轴承(14)、(17)磁极安装在后十字轴承支架(15)上，迫使外转子旋转体(8)围绕发电机内转子旋转体(22)作相对的旋转运动。

最后涵道式涡旋平衡风力发电机与驱动电动机组合在一个主涵道内，安装在电动飞机的机翼下方。

技术分析；风力发电技术是利用自然界中的风力能量，驱动风机叶片带动转子电枢线圈旋转，切割定子磁场的磁力线而转换电力能源的过程。完全可以认定，风力发电技术就是风力中的能量力度与发电机磁场能量强度之间一对一的转换过程。假设，发电机的定子不设置磁场，或发电机转子电枢线路处于开路状态，发电机的磁场就不会对转子电枢线圈感应电动势而产生阻滞作用。驱动发电机转子的叶片受风力的作用，就会像风车一样飞快的旋转直至折断叶片为止。电动机的工作原理是发电机的逆变工况原理。电动机转子输出功率的大小，取决于电力能源在电动机定子中建立磁场强度的大小。因此，在风力发电技术中发电机的发电功率大小，取决于风力中能量的大小而不取决于磁场能量的强度。如果设置发电机磁场的强度超出了驱动发电机涡旋叶片的风力能量，涡旋叶片也无法驱动转子旋转去切割定子磁场的磁力线。此时发电机的涡旋叶片，直接便形成了空气阻力态势，增加了电动飞机的能源消耗，进入能量守恒定律的格式性理论中。通过发电机原理与电动机原理的相互认证，理论上可以抽象出风力发电机的能量转换过程，归根结底就是风力中的能量力度与发电机磁场的能量强度之间一对一的转换过程。

根据风力发电机能量转换的基本特征，可以认定，风力发电机的发电功率等于发电机磁场能量的阻力功率的结论，是完全符合能量转换的逻辑推理。因此，在飞行的电动飞机上安装风力发电机，磁场阻力就转换为电动飞机最致命的空气阻力了。只要涵道式涡旋平衡风力发电机攻克了这个技术难题，迫使因为发电机的磁场能量所产生的空气阻力，不被转移到电动飞机的机身上，就等于发电机利用了电动飞机的载体，瞬间捕获了空气阻力中的能量，并转换为电力能源。所以，在理论上确定了因发电机磁场能量所产生的空气阻力，是风力发电机的最大阻力因素之后，对于电动飞机采用涵道式涡旋平衡风力发电机的技术，以延长电动飞机续航时间的技术创新，也就不足为奇了。

然而，在大自然的世界里，永远也不会同时出现相对方向和相等能量的自然风力，只能依赖技术手段在空气的流体中，人为的创造出具有一对相等能量的作用力。分别作用在发电机内转子涡旋叶片和外转子涡旋叶片上，电动飞机在飞行中与相对静止的空气产生相对的运动关系，时时刻刻都会产生单方向空气流体，安装在电动飞机上的风力发电机的涡旋叶片，同时也会受到空气的阻力影响。根据流体力学中气体可以自由分割的物理特性，空气在触碰发电机内转子涡旋叶片和外转子涡旋叶片的瞬间，一定会根据涡旋叶片的阻力面积，自动的分割为两个作用相等的驱动力，进一步的根据内转子和外转子的涡旋叶片的倾斜角度自动的形成一对能量相等的切向力。迫使发电机的内转子和外转子作相对的旋转运动，完成切割磁场的磁力线而产生电力能源转换过程。所以，只要把发电机磁场能量的阻力形态，平衡在风力发电机的涡轮壳内，就完全可以在飞行的电动飞机上，利用空气阻力中的能量，实现延长电动飞机的续航时间的可行性技术，也不必担心增加电动飞机的电力消耗。

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。