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1、(10)申请公布号 CN 103434628 A (43)申请公布日 2013.12.11 CN 103434628 A *CN103434628A* (21)申请号 201310390596.6 (22)申请日 2013.08.25 B63H 9/02(2006.01) F03D 9/00(2006.01) F03D 3/06(2006.01) (71)申请人 西北工业大学 地址 710072 陕西省西安市友谊西路 127 号 (72)发明人 唐继伟 胡峪 宋笔锋 (74)专利代理机构 西北工业大学专利中心 61204 代理人 陈星 (54) 发明名称 一种基于马格纳斯效应的新型推进系统 (。
2、57) 摘要 本发明提出了一种基于马格纳斯效应的新型 推进系统， 包括马格纳斯效应转子和任务转换控 制装置， 马格纳斯效应转子包括主转轴、 主转筒组 件、 若干组风叶组件和风叶驱动组件， 任务转换控 制装置包括箱体、 主直线导轨滑块机构、 副直线导 轨滑块机构、 滑块牵连杆， 主转轴驱动机构和发电 机构。本发明的马格纳斯转子在需要产生推力时 可作为推进转子， 而在无需产生推力或风向不利 时可切换为发电转子， 使得对于风能的利用率极 高 ； 任务转换控制装置采用了简单的液压作动方 式， 仅需一个液压缸和两个直线导轨即可实现马 格纳斯效应转子作为推进器或用于发电转子的任 务快速转换， 机构简单， 。
3、使得此推进系统既可作为 提供推力的推进器又可作为发电机蓄能。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 9 页 附图 19 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书9页 附图19页 (10)申请公布号 CN 103434628 A CN 103434628 A *CN103434628A* 1/1 页 2 1. 一种基于马格纳斯效应的新型推进系统， 其特征在于 ： 包括马格纳斯效应转子和任 务转换控制装置 ； 所述马格纳斯效应转子包括主转轴、 主转筒组件、 若干组风叶组件和风叶驱动组件 ； 所述主转筒组件包括主转筒和两个主转筒盖板 ； 主。
4、转筒两端分别与主转筒盖板固定连 接 ； 主转筒侧面开有若干轴向的风叶伸缩缝， 风叶伸缩缝个数与风叶组件个数相同 ； 两个 主转筒盖板与主转轴同轴固定连接 ； 两个主转筒盖板的内侧端面上开有若干风叶夹套安装 孔 ； 所述风叶组件包括风叶和风叶夹套 ； 所述风叶由平板风叶板和圆弧风叶板组成， 平板 风叶板的宽度等于圆弧风叶板的圆弧半径 ； 平板风叶板两端固连风叶夹套， 风叶夹套与风 叶夹套安装孔转动配合， 其中风叶夹套的转动轴处于对应圆弧风叶板的圆弧圆心位置 ； 当 风叶夹套绕转动轴转动时， 风叶夹套带动圆弧风叶板沿自身圆弧在主转筒侧面对应的风叶 伸缩缝内伸缩 ； 所述风叶驱动组件包括驱动电机和主。
5、齿轮 ； 驱动电机安装在一个主转筒盖板的外侧端 面， 驱动电机驱动主齿轮转动， 主齿轮与主转筒同轴 ； 主齿轮与所有风叶夹套转动轴端部的 从动齿轮啮合配合 ； 所述任务转换控制装置包括箱体、 主直线导轨滑块机构、 副直线导轨滑块机构、 滑块牵 连杆， 主转轴驱动机构和发电机构 ； 箱体对主转轴的伸出段轴向定位， 且主转轴能够自由转 动 ； 处于箱体内侧的主转轴上同轴固定有主转轴驱动机构的大齿轮以及发电机构的转子 ； 主直线导轨滑块机构与副直线导轨滑块机构的导轨相互垂直， 均处于箱体内 ； 副直线 导轨滑块机构的导轨方向与主转轴轴向平行 ； 主转轴驱动机构包括大齿轮、 小齿轮、 主转轴驱动电机和。
6、伸缩式液压缸， 伸缩式液压缸 固定在箱体上， 驱动主直线滑块沿主直线导轨运动， 主转轴驱动电机通过电机支座固定在 主直线滑块上， 小齿轮处于主转轴驱动电机的驱动轴端部， 且当伸缩式液压缸推动主直线 滑块沿主直线导轨运动时， 小齿轮能够与大齿轮啮合配合 ； 发电机构包括转子和定子， 定子通过发电机支座固定在副直线滑块上 ； 滑块牵连杆两端与主直线滑块以及副直线滑块铰链配合 ； 当伸缩式液压缸推动主直线 滑块沿主直线导轨运动时， 滑块牵连杆带动副直线滑块沿副直线导轨运动， 且当小齿轮与 大齿轮啮合配合时， 滑块牵连杆推动发电机构的定子与转子沿轴向分离 ； 当小齿轮与大齿 轮分离时， 滑块牵连杆拉动。
7、发电机构的定子与转子轴向组合。 权 利 要 求 书 CN 103434628 A 2 1/9 页 3 一种基于马格纳斯效应的新型推进系统 技术领域 0001 本发明属于推进技术领域， 具体为基于马格纳斯效应的新型推进系统。 背景技术 0002 经典的马格纳斯效应是指在粘性不可压缩流体中运动的旋转圆柱受到举力的一 种现象。比如， 足球在气流中运动时， 若其上球面的旋转方向与气流同向， 则会带动上球面 附近的气流运动， 使得上球面的流速增加， 产生低压 ； 反之， 与气流速度方向相反的下球面 则会产生高压， 从而产生举力。而根据马格纳斯效应设计的推进系统即为马格纳斯效应推 进系统。 0003 由于。
8、海上风力较强， 马格纳斯效应转子可作为船舶的推进系统。由 JP温克勒 等人申请的中国专利 CN102803065A 公开了包括装载式马格纳斯效应转子的船舶。该发明 提供的船舶方案包括船体和甲板， 竖直安装于甲板上的圆筒形转子有可绕着自身纵向中心 线旋转的圆筒壁， 并具有上部端板。 该转子在不运转时上部端板位于甲板附近， 端板设置有 可动边缘区段， 边缘区段在转子运转时从周边壁径向向外地延伸， 并在转子不运转时缩回 至靠近周边壁的位置。 该方案的优点是可以充分利用海上风力， 为船舶提供部分推力 ； 其局 限在于， 利用与船舶航向垂直的侧向风力， 而若风向与航向相同时产生的是侧向力， 无益于 船舶。
9、推进， 此时该马格纳斯效应转子不能起到推进作用， 对于船体而言成为附加重量， 使得 该方案对于风向具有较高要求 ； 另外， 当船舶靠岸停泊期间不能充分利用风能发电， 上述不 足降低了其经济性和实用性。 0004 由村上信博等人申请的中国专利 CN1846056 公开了一种马格纳斯型风力发电装 置。该发明提供了一种从低风速区域到高风速区域均可发电的马格纳斯型风力发电装置。 该装置具有 ： 向发电机构部传递旋转力矩的水平旋转轴 ； 从该水平旋转轴上呈放射状配设 的旋转圆柱 ； 以及驱动各旋转圆柱绕着这些旋转圆柱的轴旋转的驱动马达。通过由各旋转 圆柱的旋转与风力的相互作用产生的马格纳斯升力使水平旋转。
10、轴旋转， 用以驱动发电机构 部。 在旋转圆柱的外周表面上设置空气流动单元， 用于产生空气流动， 并使马格纳斯升力增 大。该装置的不足是 ： 用以驱动水平旋转轴旋转发电的各放射状旋转圆柱并不能主动绕自 身圆柱中心轴线转动， 提供的马格纳斯力十分有限， 在低风速时的发电效率可能不如常规 水平轴风力发电机。 0005 由 J赛费特申请的中国专利 CN102661241A 公开了一种风力混合转子方案， 其具 有横流转子、 引导装置以及马格纳斯转子。横流转子以绕旋转轴线旋转的方式保持并且具 有多个轴向地伸延的转子叶片。引导装置具有罩壳区段， 其在周向上部分地如此包围横流 转子， 即可通过流入的风驱动横流。
11、转子。马格纳斯转子布置在横流转子之内， 其中， 马格纳 斯转子轴线在旋转轴线的方向上伸延。马格纳斯转子具有封闭的周面， 并且可通过驱动装 置以绕所述马格纳斯转子轴线旋转的方式驱动马格纳斯转子。 该方案中马格纳斯效应在风 力发电中仅起到辅助作用。 0006 从上述内容可以看出， 目前马格纳斯效应的应用主要是单独作为船舶的推进转子 说 明 书 CN 103434628 A 3 2/9 页 4 和风力发电的转子， 还没有将其推进功能和发电功能结合起来充分利用风能资源。若能将 两种工作模式结合起来， 则可以使得马格纳斯效应转子在需要作为推进装置时在电机驱动 下利用风力产生推力， 而在如船舶停泊等无需产。
12、生推力的情况下， 可以充分利用风能进行 发电蓄能， 从而最大限度的利用海上或高空的丰富风资源。 发明内容 0007 要解决的技术问题 0008 为解决现有技术存在的问题， 将马格纳斯效应转子的推进功能和发电功能结合起 来， 并在简单可靠的控制机构下进行任务的快速切换， 本发明提出了一种基于马格纳斯效 应的新型推进系统。 0009 技术方案 0010 本发明的技术方案为 ： 0011 所述一种基于马格纳斯效应的新型推进系统， 其特征在于 ： 包括马格纳斯效应转 子和任务转换控制装置 ； 0012 所述马格纳斯效应转子包括主转轴、 主转筒组件、 若干组风叶组件和风叶驱动组 件 ； 0013 所述主。
13、转筒组件包括主转筒和两个主转筒盖板 ； 主转筒两端分别与主转筒盖板固 定连接 ； 主转筒侧面开有若干轴向的风叶伸缩缝， 风叶伸缩缝个数与风叶组件个数相同 ； 两个主转筒盖板与主转轴同轴固定连接 ； 两个主转筒盖板的内侧端面上开有若干风叶夹套 安装孔 ； 0014 所述风叶组件包括风叶和风叶夹套 ； 所述风叶由平板风叶板和圆弧风叶板组成， 平板风叶板的宽度等于圆弧风叶板的圆弧半径 ； 平板风叶板两端固连风叶夹套， 风叶夹套 与风叶夹套安装孔转动配合， 其中风叶夹套的转动轴处于对应圆弧风叶板的圆弧圆心位 置 ； 当风叶夹套绕转动轴转动时， 风叶夹套带动圆弧风叶板沿自身圆弧在主转筒侧面对应 的风叶伸。
14、缩缝内伸缩 ； 0015 所述风叶驱动组件包括驱动电机和主齿轮 ； 驱动电机安装在一个主转筒盖板的外 侧端面， 驱动电机驱动主齿轮转动， 主齿轮与主转筒同轴 ； 主齿轮与所有风叶夹套转动轴端 部的从动齿轮啮合配合 ； 0016 所述任务转换控制装置包括箱体、 主直线导轨滑块机构、 副直线导轨滑块机构、 滑 块牵连杆， 主转轴驱动机构和发电机构 ； 箱体对主转轴的伸出段轴向定位， 且主转轴能够自 由转动 ； 处于箱体内侧的主转轴上同轴固定有主转轴驱动机构的大齿轮以及发电机构的转 子 ； 0017 主直线导轨滑块机构与副直线导轨滑块机构的导轨相互垂直， 均处于箱体内 ； 副 直线导轨滑块机构的导轨。
15、方向与主转轴轴向平行 ； 0018 主转轴驱动机构包括大齿轮、 小齿轮、 主转轴驱动电机和伸缩式液压缸， 伸缩式液 压缸固定在箱体上， 驱动主直线滑块沿主直线导轨运动， 主转轴驱动电机通过电机支座固 定在主直线滑块上， 小齿轮处于主转轴驱动电机的驱动轴端部， 且当伸缩式液压缸推动主 直线滑块沿主直线导轨运动时， 小齿轮能够与大齿轮啮合配合 ； 0019 发电机构包括转子和定子， 定子通过发电机支座固定在副直线滑块上 ； 说 明 书 CN 103434628 A 4 3/9 页 5 0020 滑块牵连杆两端与主直线滑块以及副直线滑块铰链配合 ； 当伸缩式液压缸推动主 直线滑块沿主直线导轨运动时，。
16、 滑块牵连杆带动副直线滑块沿副直线导轨运动， 且当小齿 轮与大齿轮啮合配合时， 滑块牵连杆推动发电机构的定子与转子沿轴向分离 ； 当小齿轮与 大齿轮分离时， 滑块牵连杆拉动发电机构的定子与转子轴向组合。 0021 有益效果 0022 本发明的有益效果为 ： 本方案中的新型马格纳斯效应推进系统可以充分利用马格 纳斯效应， 首先， 单就马格纳斯转子而言， 其在需要产生推力时可作为推进转子， 而在无需 产生推力或风向不利时可切换为发电转子， 使得对于风能的利用率极高 ； 而从其任务转换 控制装置来看， 由于采用了简单的液压作动方式， 仅需一个液压缸和两个直线导轨即可实 现马格纳斯效应转子作为推进器或。
17、用于发电转子的任务快速转换， 机构简单， 可靠性高， 使 得此推进系统既可作为提供推力的推进器又可作为发电机蓄能， 特别适合用于海洋运输船 舶和高空无人机等的推进系统。 附图说明 0023 图 1 ： 风叶未伸出主转筒的转子结构示意图 0024 图 2 ： 风叶未伸出主转筒的转子结构正视图 0025 图 3 ： 风叶未伸出主转筒的转子结构侧视图 0026 图 4 ： 风叶未伸出主转筒的转子结构剖视图 0027 图 5 ： 风叶伸出主转筒的转子结构示意图 0028 图 6 ： 风叶伸出主转筒的转子结构侧视图 0029 图 7 ： 风叶伸出主转筒的转子结构正视图 0030 图 8 ： 风叶伸出主转。
18、筒的转子结构剖视图 0031 图 9 ： 主转轴与主转筒内侧盖板连接示意图 0032 图 10 ： 主转轴结构示意图 0033 图 11 ： 主转筒内侧盖板连接件侧视图 0034 图 12 ： 主转筒内侧盖板连接件剖视图 0035 图 13 ： 主转筒内侧盖板正视图 0036 图 14 ： 主转筒内侧盖板轴测图 0037 图 15 ： 风叶与主转筒内侧盖板连接示意图 0038 图 16 ： 主转筒内侧盖板风叶连接夹套示意图 0039 图 17 ： 主转筒内侧盖板风叶连接夹套剖视图 0040 图 18 ： 风叶结构示意图 0041 图 19 ： 风叶结构正视图 0042 图 20 ： 风叶与主转。
19、筒外侧盖板风叶连接夹套和主转筒内侧盖板风叶连接夹套连 接示意图 0043 图 21 ： 风叶与主转筒外侧盖板连接示意图 0044 图 22 ： 主转筒外侧盖板轴测示意图一 0045 图 23 ： 主转筒外侧盖板轴测示意图二 0046 图 24 ： 主转筒外侧盖板与主转轴连接示意图一 说 明 书 CN 103434628 A 5 4/9 页 6 0047 图 25 ： 主转筒外侧盖板与主转轴连接示意图二 0048 图 26 ： 主转筒正视图 0049 图 27 ： 主转筒侧视图 0050 图 28 ： 主转筒剖视图 0051 图 29 ： 伺服控制电机、 主转筒外侧盖板、 风叶收放控制大齿轮与风。
20、叶收放控制小 齿轮配合连接示意图 0052 图 30 ： 伺服控制电机、 主转筒外侧盖板、 风叶收放控制大齿轮与风叶收放控制小 齿轮配合连接侧视图 0053 图 31 ： 伺服控制电机、 风叶收放控制大齿轮与风叶收放控制小齿轮配合连接后视 图 0054 图 32 ： 副转筒示意图 0055 图 33 ： 转子作为推进器时风叶位于主转筒内的示意图 0056 图 34 ： 转子作为发电用时圆弧风叶段位于主转筒外的示意图 0057 图 35 ： 马格纳斯效应转子用于推进时的推进系统示意图 0058 图 36 ： 马格纳斯效应转子用于推进时的任务转换控制装置各部件连接示意图 0059 图 37 ： 马。
21、格纳斯效应转子用于推进时的推进系统示意图 0060 图 38 ： 马格纳斯效应转子用于发电时的任务转换控制装置各部件连接示意图 0061 图 39 ： 滑轨、 滑块牵连杆和箱体连接示意图 0062 图 40 ： 箱体、 箱体侧板与液压缸安装示意图 0063 图 41 ： 主直线导轨、 主滑块、 驱动电机支座与作动筒连接示意图 0064 图 42 ： 副直线导轨、 副滑块、 机座耳块与发驱动电机支座的连接示意图 0065 图 43 ： 箱体示意图 0066 图 44 ： 大齿轮与主转轴、 主转轴轴承安装位置示意图 0067 图 45 ： 轴承卡套与主转轴、 主转轴轴承安装位置示意图 0068 图。
22、 46 ： 箱体侧板示意图 0069 图 47 ： 伸缩式液压缸示意图 0070 图 48 ： 驱动电机支座示意图 0071 图 49 ： 主滑块与副滑块示意图 0072 图 50 ： 滑块牵连杆示意图 0073 图 51 ： 发电机支座示意图 0074 图 52 ： 机座耳块示意图 0075 图 53 ： 发电机机座、 机座耳块和滑轨连接示意图 0076 图 54 ： 电转子支座示意图 0077 其中 ： 1. 主转轴 ； 2. 主转筒内侧盖板连接件 ； 3. 主转筒 ； 4. 主转筒内侧盖板 ； 5. 风叶 ； 6. 主转筒外侧盖板连接件 ； 7. 主转筒外侧盖板 ； 8. 风叶收放控制小。
23、齿轮 ； 9. 风叶 收放控制大齿轮 ； 10. 伺服控制电机 ； 11. 副转筒 ； 12. 盖板轴承 ； 13. 连接件轴筒 ； 14. 盖 板连接部 ； 15. 轴承安装孔 ； 16. 主转筒内侧盖板风叶连接夹套 ； 17. 主转筒外侧盖板风叶 连接夹套 ； 18. 风叶收放控制转轴 ； 19. 夹套 U 型夹槽 ； 20. 风叶连接夹套圆形凸台 ； 21. 风 叶收放控制转轴 ； 22. 盖板凸盖 ； 23. 盖板凸台 ； 24. 盖板沉孔 ； 25. 平板风叶段 ； 26. 圆弧 说 明 书 CN 103434628 A 6 5/9 页 7 风叶段 ； 27. 风叶伸缩缝 ； 28.。
24、 风叶螺钉孔 ； 29. 风叶收放控制大齿轮空心轴套 ； 30. 盖板连 接部螺钉孔 ； 31. 主转筒外侧盖板轴向连接螺钉 ； 32. 伺服控制电机连接螺钉 ； 33. 副转筒 连接螺钉 ； 34. 主转筒连接螺钉 ； 35. 主转轴螺纹孔 ； 36. 连接件轴筒螺钉孔 ； 37. 盖板连接 部螺钉孔 ； 38. 主转筒盖板螺纹孔 ； 39. 主转筒盖板中间通孔 ； 40. 风叶收放控制转轴通孔 ； 41.盖板径向螺纹孔 ； 42.风叶连接螺钉 ； 43.伺服控制电机螺纹孔 ； 44.轴套螺钉 ； 45.主转 筒螺钉孔 ； 46. 伺服电机安装螺 ； 47. 伺服控制电机轴 ； 48. 副转。
25、筒螺钉孔 ； 49. 箱体 ； 50. 箱 体侧板 ； 51.主直线导轨 ； 52.主滑块 ； 53.副直线导轨 ； 54.副滑块 ； 55.滑块牵连杆 ； 57.驱 动电机支座 ； 58. 主转轴驱动电机 ； 59. 小齿轮 ； 60. 大齿轮 ； 61. 电转子支座 ； 62. 转子磁 轭与永久磁极 ； 63. 定子绕组与铁芯 ； 64. 发电机机座 ； 65. 箱体前壁板 ； 66 箱体后壁板 ； 67. 大齿轮套筒 ； 68. 主转轴轴承 ； 69. 主转轴卡筒 ； 70. 伸缩式液压缸 ； 71. 作动筒 ； 72. 机 座耳块 ； 73.球形铰球头 ； 74.箱体底板 ； 75.主。
26、转轴轴承安装孔 ； 76.主转轴轴承限位凸台 ； 77. 滑轨安装螺纹孔 ； 78. 箱体侧板安装螺纹孔 ； 79. 液压缸安装螺钉孔 ； 80. 箱体侧板安装 螺钉孔 ； 81. 滑块螺纹孔 ； 82. 球形铰安装孔 ； 83. 驱动电机支座加强筋 ； 84. 电机安装孔 ； 85. 作动筒连接螺钉孔 ； 86. 电机支座与滑块连接孔 ； 87. 大齿轮螺钉孔 ； 88. 发电机机座螺 纹孔 ； 89. 尼龙球形铰套环 ； 90. 牵连杆杆件 ； 91. 电转子支座螺钉 ； 93. 电转子支座套筒凸 台。 具体实施方式 0078 下面结合具体实施例描述本发明 ： 0079 本实施例中的基于马。
27、格纳斯效应的新型推进系统包括马格纳斯效应转子和任务 转换控制装置。 0080 马格纳斯效应转子包括主转轴 1、 主转筒组件、 六组风叶组件和风叶驱动组件。 0081 所述主转筒组件包括主转筒 3、 主转筒内侧盖板 4 和主转筒外侧盖板 7。参照附图 9， 主转筒内侧盖板4通过主转筒内侧盖板连接件2与主转轴1连接固定， 主转筒外侧盖板7 通过主转筒外侧盖板连接件 6 与主转轴 1 连接固定。参照附图 10， 主转轴 1 采用碳纤维复 合材料制造， 轴长 1220mm， 外径为 40mm， 壁厚 3mm， 在距其一端面 182mm 处开有一直径为 6mm 的螺纹通孔， 用以与主转筒内侧盖板连接件 。
28、2 通过螺钉连接， 在距其另一端面 25mm 处开有 直径同样为 6mm 的另一螺纹通孔 35， 用以与主转筒外侧盖板连接件 6 连接。 0082 参照附图 11 和附图 12， 主转筒内侧盖板连接件 2 采用铝合金材料制造， 连接件 2 的轴筒 13 的内径与主转轴 1 的外径相同， 壁厚 3mm， 长 33mm， 在轴筒 13 中部沿径向开有直 径为6mm的螺钉孔通孔， 用以通过螺钉连接套紧固定在主转轴1上 ； 主转筒内侧盖板连接件 2的盖板连接部14呈圆环形， 厚度5mm， 外径为75mm， 并在直径为60mm的圆周上沿轴向开有 4 个直径为 6mm 的螺钉通孔 37， 用以与主转筒内侧。
29、盖板 4 上的主转筒盖板螺纹孔 38 通过螺 钉连接， 从而使得主转筒内侧盖板 4 与主转轴 1 的位置固定并套紧。 0083 参照附图 13、 附图 14、 附图 15、 附图 22、 附图 23、 附图 24 和附图 25， 主转筒内侧盖 板 4 和主转筒外侧盖板 7 均采用尼龙材料制造， 呈圆板型， 总厚度为 20mm， 其中用以挡住主 转筒 3 的盖板凸盖 22 的厚度为 5mm， 直径为 240mm， 与主转筒的外径相同 ； 盖板凸台 23 的厚 度为 15mm， 直径为 230mm， 与主转筒 3 的孔径相同。在盖板凸台 23 距离中心半径为 30mm 的 圆周上沿轴向开有 4 个。
30、直径为 6mm 的主转筒盖板螺纹孔 38， 用以与主转筒盖板通过螺钉连 说 明 书 CN 103434628 A 7 6/9 页 8 接。在盖板凸台 23 上半径为 105mm 的圆周上均布有 6 个直径为 16mm、 深度为 6mm 的轴承安 装孔15， 用以安放盖板轴承12， 在每个轴承安装孔15的中心处又开有一个直径比盖板轴承 12内径略大的风叶收放控制转轴通孔40， 在盖板凸台23的环形侧壁上的轴向中部位置， 有 沿周向均布的 6 个直径为 3mm， 深度为 8mm 的盖板径向螺纹孔 41， 用以通过螺钉使得主转筒 3 固定套紧于其上。参照附图 13 和附图 14， 主转筒内侧盖板 4。
31、 的中心开有与主转轴 1 外径 相同的主转筒盖板中间通孔， 使得主转轴 1 得以穿过 ； 而参照附图 22 和附图 23， 主转筒外 侧盖板 7 的中心开的主转筒盖板中间通孔 39 孔径比主转轴 1 外径大 6mm， 使得套紧固定在 主转轴 1 上的主转筒外侧盖板连接件 6 的连接件轴筒 13 得以穿过， 进入主转筒 1 内部 ； 而 主转筒外侧盖板 7 的另一侧开有与盖板连接部 14 外径相同、 深 10mm 的盖板沉孔 24， 使得 主转筒外侧盖板连接件 6 的盖板连接部 14 能够沉入此孔， 而用以连接盖板连接部 14 和主 转筒外侧盖板 7 的主转筒外侧盖板轴向连接螺钉 31 的螺钉头。
32、不会凸出在主转筒外侧盖板 7 外部， 便于伺服控制电机 10 在主转筒外侧盖板 7 上的安装。 0084 参照附图 26、 附图 27 和附图 28， 主转筒 3 采用碳纤维复合材料制造， 其内径为 230mm， 外径为 240mm， 长度为 1000mm。距离主转筒 3 两端面 7.5mm 的壁面上沿周向分别均 布有 6 个直径为 6mm 的螺钉通孔 45， 用以通过螺钉与主转筒内侧盖板 4 和主转筒外侧盖板 7 配合固定连接 ； 在其壁面周向上还均布有 6 个沿轴向的风叶伸缩缝 27， 此风叶伸缩缝 27 距离主转筒 3 的轴向两端端面距离均为 17mm， 其长度为 966mm， 略长于风。
33、叶 5 的长度， 宽度 也略大于风叶 5 的厚度， 使得风叶 5 可以通过此风叶伸缩缝进行伸出或收入主转筒 3。 0085 所述风叶组件包括风叶 5 和风叶夹套。参考附图 18、 附图 19 和附图 20， 风叶 5 采 用碳纤维材料制造， 厚度为 3mm， 风叶由平板风叶段 25 和圆弧风叶段 26 组成， 其圆弧风叶 段 26 的半径与平板风叶段 25 的宽度相同， 使得在风叶收放控制转轴 18 转动时， 圆弧风叶 段 26 刚好沿其自身圆弧面做圆周运动， 得以从主转筒 3 上的风叶伸缩缝 27 中伸出或收入， 且圆弧风叶段 26 的圆弧面的扇形夹角为 90。在平板风叶段 25 的两端距离。
34、端面 4mm 处各 开有两个风叶螺钉孔 28， 用以与主转筒内侧盖板风叶连接夹套 16 和主转筒外侧盖板风叶 连接夹套 17 通过螺钉连接。 0086 风叶夹套分为主转筒内侧盖板风叶连接夹套 16 和主转筒外侧盖板风叶连接夹套 17。参照附图 16、 附图 17、 附图 20， 主转筒内侧盖板风叶连接夹套 16 和主转筒外侧盖板风 叶连接夹套 17 均采用铝合金材料制造。如图 16、 图 17 所示， 主转筒内侧盖板风叶连接夹 套 16 一侧有 U 型夹槽 19， 槽深 6.5mm， 槽宽 3mm， 风叶 5 的平板风叶段两端分别卡在主转筒 内侧盖板风叶连接夹套 2 和主转筒外侧盖板风叶连接夹。
35、套 17 的夹套 U 型夹槽 19 内 ； 夹套 U 型夹槽 19 的一侧开有贯穿的螺纹孔， 另一侧开有贯穿的光孔， 通过风叶连接螺钉 42 与风 叶 5 上的风叶螺钉孔 28 连接， 从而固定风叶 5。在夹套 U 型夹槽 19 的另一侧有一个比盖板 轴承12内径略大的风叶连接夹套圆形凸台20， 用以顶住盖板轴承12， 风叶连接夹套圆形凸 台 20 上有轴径与盖板轴承 12 内径相同的风叶收放控制转轴 21， 主转筒内侧盖板风叶连接 夹套16上的风叶收放控制转轴21的长度比盖板轴承12的厚度大14mm， 使得其与盖板轴承 12 紧密配合的同时端面刚好与主转筒内侧盖板 4 的一面平齐。而参照附图。
36、 20 和附图 21， 主转筒外侧盖板风叶连接夹套 17 上的风叶收放控制转轴 21 的长度比盖板轴承 12 的厚度 大 14mm， 使得其与盖板轴承 12 紧密配合的同时， 伸出主转筒外侧盖板 7 的长度为 75mm， 用 以与风叶收放控制小齿轮8套紧配合， 且风叶收放控制转轴21处于对应风叶的圆弧风叶段 说 明 书 CN 103434628 A 8 7/9 页 9 圆心位置处。通过上述连接方式， 实现了风叶 5 的定位， 且风叶 5 可跟随风叶收放控制转轴 21 转动而不碰着主转筒外侧盖板 7 和主转筒内侧盖板 4。 0087 参考附图 29、 附图 30 和附图 31， 伺服控制电机 1。
37、0 通过伺服控制电机连接螺钉 32 固定连接在主转筒外侧盖板 7 上， 可随主转筒外侧盖板 7 转动 ； 伺服控制电机 10 的伺服控 制电机轴 47 与风叶收放控制大齿轮 9 的风叶收放控制大齿轮空心轴套 29 通过螺钉套紧固 定 ； 六个风叶收放控制小齿轮 8 分别通过紧钉螺钉套紧固定于主转筒外侧盖板风叶连接夹 套17上的风叶收放控制转轴18， 并与风叶收放控制大齿轮9啮合配合。 风叶收放控制小齿 轮8和风叶收放控制大齿轮9的端面平齐， 均采用碳钢制造， 传动比为15。 风叶收放控制大 齿轮与主转筒同轴。 0088 参照附图 1 和附图 32， 副转筒 11 采用碳纤维材料制造， 呈筒状。。
38、副转筒 11 的筒 深 100mm， 内径为 240mm， 壁厚 3mm。在其靠近主转筒一侧、 距离其端面 5mm 处的侧壁上沿周 向均布有 6 个径向的副转筒螺钉孔 48。这样， 主转筒 3 和副转筒 11 通过螺钉连接固定套紧 于主转筒外侧盖板 7 上， 且副转筒 11 可以罩住风叶收放控制转轴 18、 风叶收放控制小齿轮 8、 和风叶收放控制大齿轮 9、 伺服控制电机 10 等位于主转筒 3 轴向外部的机构。 0089 参照附图 1、 附图 4、 附图 21、 附图 29 和附图 33， 对各风叶 5 进行初始装配安装时， 可通过伺服控制电机10对风叶5的转动角度进行微调， 具体为 ： 。
39、伺服控制电机10的电机轴 转动一定角度， 从而通过套紧于其上的风叶收放控制大齿轮 9 带动与其啮合配合的风叶收 放控制小齿轮 8 转动， 使得主转筒外侧盖板风叶连接夹套 17 的风叶收放控制转轴 18 转动， 带动圆弧风叶段 26 绕着风叶收放控制转轴 18 的轴线转动一定角度， 直到圆弧风叶段 26 的 末端端面与风叶伸缩缝 27 的缝口平齐， 然后伺服控制电机 10 的电机轴锁死， 以使得风叶 5 位置固定。此时由于风叶 5 位于主转筒 3 内， 该转子可作为推进器， 根据马格纳斯效应， 在 有风条件下， 当外部电机驱动主转轴 1 转动时在主转筒 3 和副转筒 11 上均可产生推力。 00。
40、90 此后， 参照附图 5、 附图 8、 附图 21、 附图 29 和附图 34， 当无需将转子作为推进装置 产生推力， 而需要利用风能进行发电时， 伺服控制电机 10 的电机轴逆时针转动 6， 由于风 叶收放控制大齿轮 9 与风叶收放控制小齿轮 9 之间的传动比为 15， 则可使得每个风叶收放 控制小齿轮 8 顺时针转动 90， 从而使得每个风叶 5 的圆弧风叶段 25 均沿风叶伸缩缝 27 伸出主转筒 3 外， 在风力驱动下带动主转筒 3 转动， 从而带动套紧有发电转子的主转轴 1 转 动， 实现发电功能 ； 反之， 当需要再从发电模式转换为推进模式时， 伺服控制电机反向转动 6， 则可使。
41、得每个风叶收放控制小齿轮 8 逆时针转动 90， 从而使风叶 5 的圆弧风叶段 26 收入主转筒 3 内， 而圆弧风叶段 26 的末端端面与风叶伸缩缝 27 的缝口平齐， 使其转变为推 力转子。这样就实现了本方案转子在推进和发电模式下的转换， 满足不同状态下的需要。 0091 所述任务转换控制装置包括箱体 49、 主直线导轨滑块机构、 副直线导轨滑块机构、 滑块牵连杆， 主转轴驱动机构和发电机构。 0092 参照附图 43， 箱体 49 采用铝合金材料制造， 在其箱体前壁板 65 和箱体后壁板 66 上开有一个主转轴轴承安装孔75用于安放主转轴轴承68， 且具有主转轴轴承限位凸台76， 用以对。
42、主转轴轴承 68 一侧进行限位。箱体侧板螺纹安装孔 78 用以与箱体侧板 50 上的螺 钉孔通过螺钉进行连接。参照附图 46， 箱体侧板 50 采用铝合金材料制造， 在其两侧开有箱 体侧板安装螺钉孔80， 在其下部有液压缸安装螺钉孔79， 用以将伸缩式液压缸70的缸体通 过螺钉固定连接。 说 明 书 CN 103434628 A 9 8/9 页 10 0093 处于箱体内侧的主转轴上同轴固定有主转轴驱动机构的大齿轮以及发电机构的 转子。参照附图 44， 大齿轮 60 采用合金钢制造， 与主转轴 1 套紧并通过螺钉固定连接 ； 其 一端凸台顶在主转轴轴承 68 上 ； 参照附图 45， 主转轴卡。
43、筒 69 采用碳纤维复合材料制造， 通 过螺钉与主转轴 1 套紧固定， 其靠近箱体后壁板 66 的一端端面顶在主转轴轴承 68 上。通 过上述方式即实现了主转轴 1 的轴向定位。参照附图 42 和附图 54， 电转子支座 61 采用碳 纤维复合材料制成， 转子磁轭与永久磁极 62 粘接固定在其环形外表面， 且其轴向一侧伸出 有电转子支座套筒凸台 93， 此电转子支座套筒凸台 93 上轴向中部开有一个径向贯穿的电 转子支座螺钉孔91。 电转子支座套筒凸台93与主转轴1套紧， 并通过螺钉穿过电转子支座 螺钉孔 91 与主转轴 1 上的螺纹孔配合连接， 实现电转子支座 61 与主转轴 1 的固定连接。
44、。 0094 参照附图 39， 主直线导轨滑块机构与副直线导轨滑块机构的导轨相互垂直， 均处 于箱体内 ； 副直线导轨滑块机构的导轨方向与主转轴轴向平行。 主直线导轨51和副直线导 轨53均采用铝合金制造， 相互垂直但不相交地安装在箱体49的箱体底板上， 并且其上分别 有可沿导轨方向滑动的主滑块 52 和副滑块 54。其中， 主直线导轨 51 与伸缩式液压缸 70 的 轴线平行且处于其正下方， 副直线导轨 53 与主转轴 1 轴线平行且处于其正下方。主直线导 轨 51 和副直线导轨 53 开有沉头孔， 并通过螺钉与箱体 49 箱体底板固定连接。 0095 参照附图 39 和附图 49， 主滑块。
45、 52 和副滑块 54 相同， 在其上表面开有四个滑块螺 纹孔 81， 用以分别与驱动电机支座 57 底板上的螺钉孔和机座耳块 72 底板上的螺钉孔通过 螺钉连接 ； 并在主滑块 52 和副滑块 54 的上表面一侧边缘附近安装有球形铰球头 73， 用以 与滑块牵连杆 55 上的球形铰配合。 0096 主转轴驱动机构包括大齿轮 60、 小齿轮 59、 主转轴驱动电机 58 和伸缩式液压缸 70。参照附图 47， 伸缩式液压缸 56 的缸体上有沿周向的四个螺钉孔， 用于与箱体 49 连接 ； 伸缩式液压缸 70 的作动筒 71 一端开有夹槽， 且在此夹槽一侧开有螺钉孔， 一侧开有螺纹 孔， 用以将。
46、驱动电机支座57上的作动筒连接孔85通过螺钉连接， 从而使得驱动电机支座与 作动筒 71 固定连接， 可跟随作动筒 71 在水平方向上移动。 0097 参照附图41和附图48， 驱动电机支座57采用铝合金材料制造， 其底板上开有四个 螺钉孔， 用以与主滑块52顶部的螺纹孔固定连接， 从而可与主滑块52一起在主直线导轨51 上滑动 ； 驱动电机支座 57 上部开有四个螺钉孔， 用以将驱动电机 58 上的螺纹孔固定连接， 从而使主转轴驱动电机 58 固定在驱动电机支座 57 上。为了增加驱动电机支座 57 的承载 刚度， 在其竖直中心线两侧有加强筋83。 小齿轮处于主转轴驱动电机的驱动轴端部， 且。
47、当伸 缩式液压缸推动主直线滑块沿主直线导轨运动时， 小齿轮能够与大齿轮啮合配合。 0098 发电机构包括转子和定子， 定子通过发电机支座固定在副直线滑块上。参照附图 42和附图51， 呈环状的发电机机座64采用碳纤维复合材料制成， 用来安装固定定子绕组与 铁芯 63， 在其上开有两个发电机机座螺纹孔 88 ； 参照附图 52， 机座耳块 72 上表面有宽度与 发电机机座 64 的宽度相同的夹槽， 在夹槽两侧开有螺钉孔 ； 参照附图 53， 将发电机机座 64 安放于机座耳块 72 的夹槽内， 并在机座耳块 72 夹槽两侧通过螺钉固定连接 ； 参照附图 50 和附图 51， 机座耳块 72 底板。
48、上也开有螺钉孔， 并且通过螺钉使得机座耳块 72 与副滑块 54 固定连接。从而使得副滑块 54 移动时， 发电机机座 64 及其内部的定子绕组与铁芯 63 也可 以沿着副直线导轨 53 导轨方向移动。 0099 滑块牵连杆两端与主直线滑块以及副直线滑块铰链配合。参照附图 50， 滑块牵连 说 明 书 CN 103434628 A 10 9/9 页 11 杆 55 由牵连杆杆件 90 和两个尼龙球形铰套环 89 组成。牵连杆杆件 90 采用合金钢制造， 牵连杆杆件 90 与两端的尼龙球形铰套环 89 胶合固定在一起 ； 参照附图 37， 两个尼龙轴承 套环 89 分别与主滑块 52 和副滑块 。
49、54 上的球形铰球头 73 配合连接， 从而使得主滑块 52 移 动时带动副滑块 54 移动。 0100 参照附图 35 和附图 36， 当伸缩式液压缸 70 的作动筒 71 进行伸缩时， 可以带动驱 动电机支座 57 在主直线导轨 51 上做往返滑动， 改变主转轴驱动电机 58 上的小齿轮 59 与 主转轴 1 上的大齿轮 60 的轴间距， 从而实现两者啮合或者分开。由于滑块牵连杆 55 与两 个滑块相连接， 使得当作动筒 71 伸长从而使得主滑块 52 向靠近大齿轮 60 的方向滑动时， 副滑块 53 在滑块牵连杆 55 的带动下向着远离大齿轮 60 的方向滑动， 从而使得位于其上的 定子绕组与铁芯 63 也远离转子磁轭与永久磁极 62。当作动筒 71 达到最大行程时， 驱动电 机上的小齿轮 59 与大齿轮 60 刚好啮合， 此时主转轴驱动电机 58 可以驱动主转轴 1。