一种基于磁悬浮和一体化叶轮的垂直轴风力发电装置的制作方法

1.本实用新型属于风力发电技术领域，特别涉及一种基于磁悬浮和一体化叶轮的垂直轴风力发电装置。


背景技术：

2.随着我国经济的快速发展，能源问题越来越成为人们关注的话题，风力发电便是其中最重要的项目。风力发电机作为获取风能的重要装置，按转轴的相对位置可以分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。
3.对于水平轴风机而言，风机叶片每增加10％，其功率可增加27％左右，因此，为了最求增大功率不断提高，叶片的长度目前已经超过100米，也就是其旋转直径已经超越了200米，塔柱的高度也超越了100米。不难想象，如此大的设备其制造难度和成本必将大幅攀升，相应的运输，安装和维修成本也会大幅提高，并且的，由于水平轴风机在开始启动时需要更大的风力进行推动，而现有技术中，悬臂的风阻过大，不便于风机启动。对于垂直轴风机而言，增大功率的方法仍然是增长悬臂的长度，但是悬臂过长时，长期工作会导致悬臂因为重力原因，不断下压弯折，影响发电效率，甚至可能发生悬臂折损的现象。
4.因此，提供一种基于磁悬浮和一体化叶轮的垂直轴风力发电装置新的是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服现有技术中无法保证悬臂长度的缺陷，提供一种基于磁悬浮和一体化叶轮的垂直轴风力发电装置。
6.本实用新型提供了一种基于磁悬浮和一体化叶轮的垂直轴风力发电装置，包括塔柱，所述塔柱顶部固定设置有发电机，所述发电机顶部设置有转台，所述转台与所述发电机的输入端转动连接；所述转台的外壁安装有若干个悬臂，若干个所述悬臂相对于转台中心对称设置，所述悬臂上固定设置有叶片；
7.相邻两个所述悬臂之间通过若干连杆连接，形成一体式节点连接网；
8.所述塔柱与发电机之间设置有环形支架，所述环形支架分别与所述塔柱与发电机固定连接，所述环形支架的底部固定设置有磁悬浮导轨，所述悬臂底部固定设置有磁铁托架，所述磁铁托架上固定设置有磁铁，所述磁铁与所述磁悬浮导轨的位置相适应。
9.进一步的方案为，所述发电机为内转子发电机，所述转台固定设置在内转子上。
10.进一步的方案为，所述转台为中空的三棱柱结构，若干个悬臂分别与三棱柱结构的外表面固定连接，所述三棱柱结构的中空部与所述内转子固定连接。
11.进一步的方案为，所述一体式节点连接网设置有若干个螺栓球，相邻所述螺栓球通过所述连杆连接。
12.进一步的方案为，所述磁悬浮导轨为封闭圆环形结构，所述磁铁为扇环形结构，所述扇环形结构的半径与所述封闭圆环形结构的半径相等。
13.进一步的方案为，所述磁铁为电磁铁。
14.进一步的方案为，所述叶片为内侧平直、外侧圆弧状的中空结构。
15.进一步的方案为，所述悬臂和叶片内部设置有轻质气体气囊,所述悬臂外侧包裹设置有蒙皮，所述蒙皮采用半包围式包覆在所述悬臂外侧。
16.进一步的方案为，所述轻质气体气囊为氢气气囊或氦气气囊。
17.进一步的方案为，所述叶片包括外侧叶片和内侧叶片，所述外侧叶片和内侧叶片分别与所述悬臂固定连接。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
19.本实用新型对的悬臂设置水平分布的连接网，使得三个悬臂连为一体，整体强度大为提高，使得叶轮一体化，使其抗飓风能力大大提高。
20.本实用新型选用电磁铁和磁悬浮导轨配合，通过电控调整磁性吸引力大小，以便保证磁铁托架和磁悬浮导轨之间的恒定间隙，在保证悬臂的自由旋转的同时，给悬臂中部一个有效的磁性支撑，对悬臂延伸提供支持，并对整个叶轮的稳定性提供保证。
21.本实用新型采用中空结构的叶片，且叶片的形状为里面平直外侧为圆弧状的空气动力学设计，当风力穿过叶片时，无论方向如何都会产生持续的径向外张力，从而带动叶片运动。并且在悬臂和叶片内部均装有轻型气体胶囊，以便产生浮力托起该段悬臂和叶片，用于抵消部分悬臂和叶片的自身重力，可实现叶轮外径的轻松外延。
附图说明
22.以下附图仅对本实用新型作示意性的说明和解释，并不用于限定本实用新型的范围，其中：
23.图1：本实用新型结构示意图；
24.图2：发电机与转台连接结构示意图；
25.图3：磁悬浮导轨与磁铁配合示意图；
26.图4：本实用新型俯视结构示意图；
27.图5：图4中a部放大图；
28.图中：1、塔柱；2、悬臂；2.1、网架结构；2.2、蒙皮；3、外侧叶片；4、内侧叶片；5、连杆；5.1、螺栓球；6、环形支架；7、磁悬浮导轨；8、磁铁托架；9、磁铁；10、发电机；11、转台。
具体实施方式
29.为了使本实用新型的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
30.如图1所示，本实用新型提供了一种基于磁悬浮和一体化叶轮的垂直轴风力发电装置，包括塔柱1，所述塔柱1顶部固定设置有发电机10，所述发电机10顶部设置有转台11，所述转台11与所述发电机10的输入端转动连接；所述转台11的外壁安装有3个悬臂2，3个所述悬臂2相对于转台11中心对称设置，所述悬臂2上固定设置有叶片，所述叶片包括外侧叶片3和内侧叶片4，所述外侧叶片3和内侧叶片4分别与所述悬臂2固定连接。
31.如图2所示，发电机10为内转子发电机10，所述转台11为中空的三棱柱结构，3个悬
臂2分别与三棱柱结构的外表面固定连接，所述三棱柱结构的中空部与所述内转子发电机10的内转子固定连接。
32.如图4和图5所示，相邻两个所述悬臂2之间通过若干连杆5连接，形成一体式节点连接网，所述一体式节点连接网设置有若干个螺栓球5.1，相邻所述螺栓球5.1通过所述连杆5连接，使得叶轮一体化，使其抗飓风能力大大提高。
33.如图3所示，所述塔柱1与发电机10之间设置有环形支架6，所述环形支架6分别与所述塔柱1与发电机10固定连接，所述环形支架6的底部外沿固定设置有磁悬浮导轨7，所述悬臂2的重心处底部固定设置有磁铁托架8，所述磁铁托架8上固定设置有磁铁9，所述磁铁9与所述磁悬浮导轨7的位置相适应，使得磁铁9和磁悬浮导轨7之间预留恒定的间隙，在风力作用下，磁铁9沿磁悬浮导轨7转动。
34.在上述中，所述磁悬浮导轨7为封闭圆环形结构，所述磁铁9为扇环形结构，所述扇环形结构的半径与所述封闭圆环形结构的半径相等，所述磁铁9为电磁铁。通过外置电源或风力发电提供电源，电控调整磁性吸引力大小，以便保证磁铁托架8和磁悬浮导轨7之间的恒定间隙，在保证悬臂2的自由旋转的同时，给悬臂2中部一个有效的磁性支撑，对悬臂2延伸提供支持，为机器的大功率化创造了有利条件，并对整个叶轮的稳定性提供保证。
35.在上述中，所述叶片内侧为平直、外侧圆弧状的中空结构，符合空气动力学设计，所述悬臂2外侧包裹设置有蒙皮2.2，所述蒙皮2.2采用半包围式包覆在所述悬臂2外侧，当风力穿过叶片时，无论方向如何都会产生持续的径向外张力，从而带动叶片运动，叶片将动能传递给悬臂2，悬臂2再传递给发电机10，从而实现发电。
36.为了更好的实现轻量化，所述悬臂2和叶片内部设置有轻质气体气囊,所述轻质气体气囊为氢气气囊或氦气气囊。
37.在本实用新型中，由于磁铁托架8和环形支架6的装配关系，使得磁铁9和磁悬浮导轨7之间预留恒定的间隙，通过电控调整磁性吸引力的大小，使得磁悬浮导轨7对磁铁9具有垂直向上的吸引力，此吸引力作为悬臂2的支撑力，便于悬臂2的延长，经过长期的使用可知，在此过程中，磁铁9和磁悬浮导轨7之间的吸引力不会对悬臂2的转动有影响，不会影响装置的正常发电。
38.以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。