互为逆向转动双风叶磁悬浮垂直风力发电机.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010285259.7

申请日:

2010.09.16

公开号:

CN101943132A

公开日:

2011.01.12

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):F03D 9/00申请公布日:20110112|||文件的公告送达IPC(主分类):F03D 9/00收件人:杭志强文件名称:发明专利申请公布通知书|||公开

IPC分类号:

F03D9/00; F03D3/00; F03D11/00

主分类号:

F03D9/00

申请人:

杭志强

发明人:

杭志强

地址:

518123 广东省深圳市龙岗区南岭村南和通信办公楼5楼

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明涉及一种磁悬浮互为逆向转动的双风叶垂直风力发电机装置。其特征在与,将风力发电机带有磁铁的法兰盘(定子)与发电线圈盘(转子)分别装在上下不同的互为逆转的风叶上,定子与转子的相对速度将是上下互为逆转的转动速度和。由于转动速度的增加,电机的输出功率也增加,如转速提高一倍,发电增大一倍。

权利要求书

1: 一种互为逆向转动的双风叶磁悬浮垂直风力发电机装置, 避雷针 (1), 上磁悬浮装 置 (2) 上风叶轴 (4), 固定主轴 (5), 上螺旋风叶 (6) 磁铁法兰盘 (7) 线圈盘 (8), 下螺旋风 叶 (9), 下风叶轴 (10), 碳刷 (11), 下磁悬浮装置 (12), 固定座 (14), 上风叶轴承 A(15), 上 风叶轴承 B(16), 下风叶轴承 C (17), 下风叶轴承 D(18) 所组成。
2: 根据权利要求 1 所述的一种互为逆向转动的磁悬浮双风叶垂直风力发电机装置, 其 特征在于上螺旋风叶 (6) 固定在上风叶轴 (4) 上, 并固定圆盘电机的法兰盘 (7) 上。
3: 根据权利要求 1 所述的一种互为逆向转动的双风叶磁悬浮垂直风力发电机装置, 其 特征在于下螺旋风叶 (9) 固定在下风叶轴 (10) 并与线圈盘 (8) 固定。
4: 根据权利要求 1 所述的一种互为逆向转动的双风叶磁悬浮垂直风力发电机装置, 其 特征在于上风叶轴通过上风叶轴承 A(15), 上风叶轴承 B(16) 与固定主轴 (5) 连接。
5: 根据权利要求 1 所述的一种互为逆向转动的双风叶磁悬浮垂直风力发电机装置, 其 特征在于下风叶轴通过下风叶轴承 C(17), 下风叶轴承 D(18) 与固定主轴 (5) 连接。
6: 根据权利要求 1 所述的一种互为逆向转动的双风叶磁悬浮垂直风力发电机装置, 其 特征在于上磁悬浮装置由装在固定主轴 (5) 的, 上磁铁环 (2A), 下磁铁环 (2B), 与微调螺丝 (3) 所组成, 下磁铁环 (2B) 与上风叶轴 (4) 固定。
7: 根据权利要求 1 所述的一种互为逆向转动的双风叶磁悬浮垂直风力发电机装置, 其 特征在于下磁悬浮装置由装在固定主轴 (5) 的, 上磁铁环 (12A), 下磁铁环 (12B), 与微调螺 丝 (13) 所组成, 上磁铁环 (12A) 与下风叶轴 (10) 固定。
8: 根据权利要求 1 所述的一种互为逆向转动的双风叶磁悬浮垂直风力发电机装置, 其 特征在于圆盘式发电机由带有强磁铁的上下法兰盘 (7)( 由上下法兰盘的内侧装有三个以 上的永磁铁 (18), (19), 形成封闭的磁场 ), 与线圈盘 (8)( 中心内含电刷 (11)) 所组成。
9: 根据权利要求 8 所述圆盘式发电机的 8 线圈盘中心装有电刷 (11)。电机所发的电 可通过线圈盘 (8) 内的碳刷 (11) 与固定主轴 (5) 引出。
10: 根据权利要求 9 所述线圈盘中心的电刷, 由固定在套在固定主轴 5 的绝缘管 11-4 上的碳刷头 11-1, 11-2 与 11-3 与固定在绝缘管 11-5 上的导电铜环 11-1A, 11-2A 与 11-3A 组成, 而绝缘管 11-5 固定在线圈盘的中心。

说明书


互为逆向转动双风叶磁悬浮垂直风力发电机

    技术领域 本发明涉及一种风力发电机, 尤其涉及一种磁悬浮互为逆向转动的双风叶垂直风 力发电机装置。
     背景技术 地球上的风能资源非常丰富, 开发潜力巨大, 可利用的风能资源达到 200 亿千瓦, 是地球上可利用的水能 20 倍, 风能也是可再生的清洁能源, 不会污染环境, 全球已有不少 于 70 个国家在利用风能, 风力发电是风能的主要利用形式。近年来, 风电装机容量增长迅 猛。
     到 2008 年底, 全球风电累计装机总量已超过 12080 万千瓦, 中国风电累计装机总 量突破 1300 万千瓦。从 2003 年到 2008 年, 中国风电装机容量快速增长 : 累计装机容量从 2003 年末的 56.7 万千瓦增加到了 2008 年末的 1324.22 万千瓦, 增加了 22.3 倍 ; 年新增装 机容量从 2003 年的 9.8 万千瓦增加到了 2008 年的 719.02 万千瓦, 增加了 72.4 倍。
     现有的垂直风力发电机是由风轮通过联动轴带动发电机发电, 这种风力发电机要 求启动速度高, 要求 5 米以上才可启动, 风力发电机效率低, 稳定性差。另一种是风轮与发 电机转动轴相连发电, 但是这种电机在低速时, 发电机效率低, 不能满足发电机发电输出要 求, 风能利用率低。
     风力发电的效率与风轮的转速有关, 旋转发电机的输出功率一般可以由下式描 述: 发电机的发电电动势关系 :
     ε = ( 二分之根号 2)NBSω
     其中, ε 为发电的电动势, N 为线圈匝数, B 为磁感, S 为线圈面积, ω 为线圈转动 的角速度 ( 反映线圈的转速 )。从中可以知道, 转速提高一倍, 发电当然也要增大一倍了。
     为了解决现有垂直风力发电机的缺陷, 本发明的目的提供一种风能利用率高, 微 风启动, 磁悬浮, 转速高的互为逆向转动的垂直风力发电机。
     为了达到目的, 采用的技术方案是 :
     1) 将风力发电机带有磁铁的法兰盘 ( 定子 ) 与发电线圈盘 ( 转子 ) 分别装在上 下不同的互为逆转的风叶上, 定子与转子的相对速度将是上下互为逆转的转动速度和。由 于转动速度的增加, 电机的输出功率也增加, 如转速提高一倍, 发电增大一倍。发电机盘的 上, 下装上浮力式螺旋状的风叶, 上风叶与电机法兰盘外壳固定为一体, 下风叶与发电线圈 盘固定为一体。 上, 下风叶与固定在各自的空心套轴上为一整体, 在轴套内有轴承与中心轴 连接, 当有微风吹动时, 上风叶带动带有磁铁的法兰盘, 下风叶带动线圈逆向转动, 发电机 定子与转子切割磁场增加, 导致发电流增加。
     2) 为了降低电机的转动惯量, 微风启动, 发电效率增加, 电机的外壳材料将用玻璃 钢材质取代普通钢材制造, 玻璃钢的密度是铁的 20%, 采用玻璃钢将可减轻电机重量 80% 可达到结构紧凑合理、 精度高、 故障率低、 使用寿命长、 制造费用低的目的。
     1) 将轴向磁悬浮装置装在上下风叶的转轴上, 减少叶片与轴的摩擦力, 可进一步
     降低启动风速, 提高转换效率。
     本专利采用磁悬浮双风叶带动发电机互为逆向转动, 机械阻力小, 启动风速低, 发 电效率高, 可广泛用于低风速地区。发明的具体结构由以下实施例与附图给出。 附图说明 ;
     图 1 双向旋转飞轮发电机设计图
     图 2 线圈盘内碳刷结构图
     图 3 上磁悬浮结构
     图 4 下磁悬浮结构,
     具体实施公式
     如图 1 所示, 本发明风力发电机下列由避雷针 1, 上磁悬浮装置 2, 上风叶轴 4, 固定 主轴 5, 上螺旋风叶 6, 磁铁法兰盘 7, 线圈盘 8, 下螺旋风叶 9, 下风叶轴 10, 碳刷 11, 下磁悬 浮装置 12, 固定座 14, 上风叶轴承 A15, 上风叶轴承 B16, 下风叶轴承 C17, 下风叶轴承 D18, 所组成。圆盘式发电机由带有强磁铁的上下法兰盘 7( 由上下法兰盘的内侧装有三个以上 的 19, 20 永磁铁, 形成封闭的磁场 ), 与线圈盘 8( 中心内含电刷 11) 所组成。上螺旋风叶 6 固定在上风叶轴上 4, 并固定圆盘电机的法兰盘 7 上, 下螺旋风叶 9 固定在下风叶轴 10 并 与线圈盘 8 固定。图 2 是碳刷 11 的设计结构, 碳刷头 11-1, 11-2 与 11-3 被固定在套在固 定主轴 5 的绝缘管 11-4 上, 导电铜环 11-1A, 11-2A 与 11-3A 固定在绝缘管 11-5 上, 而绝缘 管 11-5 固定在线圈盘的中心。线圈盘在转动时带动带导电铜环 11-1A, 11-2A 与 11-3A 的 绝缘管 11-5 装动, 通过电刷将线圈的电导进与铜刷的穿过中心主轴 5 导线引出。
     上螺旋风叶 6 的结构将是左旋转, 下螺旋风叶 9 的结构将是右旋转, 在风的吹动 下, 上下风叶 6, 9 被吹动, 上风叶 6 带动磁铁法兰盘 7 在风吹动下绕固定主轴 5 向内旋转, 下风叶 9 带动线圈盘 8 绕固定主轴 5 向外旋转, 磁铁法兰盘的磁场切割线圈盘的线圈, 线圈 感应发电。电机所发的电可通过发电线圈 8 内的碳刷 11 与固定主轴 5 引出。为了减少轴 承摩擦力, 提高转速, 1) 在中心轴的上方装有磁悬浮装置如图 1 所示, 由上磁铁环 2A, 下磁 铁环 2B, 与微调螺丝 3 所组成。下磁铁环 2B 与上风叶轴 4 固定, 下微调螺丝 3 用来调节吸 引力的大小。用上下磁铁所形成的磁场吸引力, 克服上风叶 6, 法兰盘的重力 7。上风叶 6 可轴向悬浮在固定主轴 5 上。在固定主轴 5 的下方也装有磁悬浮装置如图 1 所示, 由上磁 铁环 12A, 下磁铁环 12B, 与微调螺丝 13 所组成。微调螺丝 13 用来调节磁场排斥力的大小。 用上下磁铁所形成的磁场排斥力, 克服下风叶 9, 圆盘线圈 8 的重力。下风叶可轴向悬浮在 固定主轴上 5。上下风叶可轻松自然旋转, 在微风下可以发电。由于减少了摩擦力, 增加了 电机使用寿命。上述设计可保证, 垂直风力发电机可在微风下启动, 大风速也可工作。

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1、10申请公布号CN101943132A43申请公布日20110112CN101943132ACN101943132A21申请号201010285259722申请日20100916F03D9/00200601F03D3/00200601F03D11/0020060171申请人杭志强地址518123广东省深圳市龙岗区南岭村南和通信办公楼5楼72发明人杭志强54发明名称互为逆向转动双风叶磁悬浮垂直风力发电机57摘要本发明涉及一种磁悬浮互为逆向转动的双风叶垂直风力发电机装置。其特征在与,将风力发电机带有磁铁的法兰盘定子与发电线圈盘转子分别装在上下不同的互为逆转的风叶上,定子与转子的相对速度将是上下互为。

2、逆转的转动速度和。由于转动速度的增加,电机的输出功率也增加,如转速提高一倍,发电增大一倍。51INTCL19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2页附图2页CN101943138A1/1页21一种互为逆向转动的双风叶磁悬浮垂直风力发电机装置,避雷针1,上磁悬浮装置2上风叶轴4,固定主轴5,上螺旋风叶6磁铁法兰盘7线圈盘8,下螺旋风叶9,下风叶轴10,碳刷11,下磁悬浮装置12,固定座14,上风叶轴承A15,上风叶轴承B16,下风叶轴承C17,下风叶轴承D18所组成。2根据权利要求1所述的一种互为逆向转动的磁悬浮双风叶垂直风力发电机装置,其特征在于上螺旋风叶6固定在上。

3、风叶轴4上,并固定圆盘电机的法兰盘7上。3根据权利要求1所述的一种互为逆向转动的双风叶磁悬浮垂直风力发电机装置,其特征在于下螺旋风叶9固定在下风叶轴10并与线圈盘8固定。4根据权利要求1所述的一种互为逆向转动的双风叶磁悬浮垂直风力发电机装置,其特征在于上风叶轴通过上风叶轴承A15,上风叶轴承B16与固定主轴5连接。5根据权利要求1所述的一种互为逆向转动的双风叶磁悬浮垂直风力发电机装置,其特征在于下风叶轴通过下风叶轴承C17,下风叶轴承D18与固定主轴5连接。6根据权利要求1所述的一种互为逆向转动的双风叶磁悬浮垂直风力发电机装置,其特征在于上磁悬浮装置由装在固定主轴5的,上磁铁环2A,下磁铁环2。

4、B,与微调螺丝3所组成,下磁铁环2B与上风叶轴4固定。7根据权利要求1所述的一种互为逆向转动的双风叶磁悬浮垂直风力发电机装置,其特征在于下磁悬浮装置由装在固定主轴5的,上磁铁环12A,下磁铁环12B,与微调螺丝13所组成,上磁铁环12A与下风叶轴10固定。8根据权利要求1所述的一种互为逆向转动的双风叶磁悬浮垂直风力发电机装置,其特征在于圆盘式发电机由带有强磁铁的上下法兰盘7由上下法兰盘的内侧装有三个以上的永磁铁18,19,形成封闭的磁场,与线圈盘8中心内含电刷11所组成。9根据权利要求8所述圆盘式发电机的8线圈盘中心装有电刷11。电机所发的电可通过线圈盘8内的碳刷11与固定主轴5引出。10根据。

5、权利要求9所述线圈盘中心的电刷,由固定在套在固定主轴5的绝缘管114上的碳刷头111,112与113与固定在绝缘管115上的导电铜环111A,112A与113A组成,而绝缘管115固定在线圈盘的中心。权利要求书CN101943132ACN101943138A1/2页3互为逆向转动双风叶磁悬浮垂直风力发电机技术领域0001本发明涉及一种风力发电机,尤其涉及一种磁悬浮互为逆向转动的双风叶垂直风力发电机装置。背景技术0002地球上的风能资源非常丰富,开发潜力巨大,可利用的风能资源达到200亿千瓦,是地球上可利用的水能20倍,风能也是可再生的清洁能源,不会污染环境,全球已有不少于70个国家在利用风能,。

6、风力发电是风能的主要利用形式。近年来,风电装机容量增长迅猛。0003到2008年底,全球风电累计装机总量已超过12080万千瓦,中国风电累计装机总量突破1300万千瓦。从2003年到2008年,中国风电装机容量快速增长累计装机容量从2003年末的567万千瓦增加到了2008年末的132422万千瓦,增加了223倍;年新增装机容量从2003年的98万千瓦增加到了2008年的71902万千瓦,增加了724倍。0004现有的垂直风力发电机是由风轮通过联动轴带动发电机发电,这种风力发电机要求启动速度高,要求5米以上才可启动,风力发电机效率低,稳定性差。另一种是风轮与发电机转动轴相连发电,但是这种电机在。

7、低速时,发电机效率低,不能满足发电机发电输出要求,风能利用率低。0005风力发电的效率与风轮的转速有关,旋转发电机的输出功率一般可以由下式描述发电机的发电电动势关系0006二分之根号2NBS0007其中,为发电的电动势,N为线圈匝数,B为磁感,S为线圈面积,为线圈转动的角速度反映线圈的转速。从中可以知道,转速提高一倍,发电当然也要增大一倍了。0008为了解决现有垂直风力发电机的缺陷,本发明的目的提供一种风能利用率高,微风启动,磁悬浮,转速高的互为逆向转动的垂直风力发电机。0009为了达到目的,采用的技术方案是00101将风力发电机带有磁铁的法兰盘定子与发电线圈盘转子分别装在上下不同的互为逆转的。

8、风叶上,定子与转子的相对速度将是上下互为逆转的转动速度和。由于转动速度的增加,电机的输出功率也增加,如转速提高一倍,发电增大一倍。发电机盘的上,下装上浮力式螺旋状的风叶,上风叶与电机法兰盘外壳固定为一体,下风叶与发电线圈盘固定为一体。上,下风叶与固定在各自的空心套轴上为一整体,在轴套内有轴承与中心轴连接,当有微风吹动时,上风叶带动带有磁铁的法兰盘,下风叶带动线圈逆向转动,发电机定子与转子切割磁场增加,导致发电流增加。00112为了降低电机的转动惯量,微风启动,发电效率增加,电机的外壳材料将用玻璃钢材质取代普通钢材制造,玻璃钢的密度是铁的20,采用玻璃钢将可减轻电机重量80可达到结构紧凑合理、精。

9、度高、故障率低、使用寿命长、制造费用低的目的。00121将轴向磁悬浮装置装在上下风叶的转轴上,减少叶片与轴的摩擦力,可进一步说明书CN101943132ACN101943138A2/2页4降低启动风速,提高转换效率。0013本专利采用磁悬浮双风叶带动发电机互为逆向转动,机械阻力小,启动风速低,发电效率高,可广泛用于低风速地区。发明的具体结构由以下实施例与附图给出。附图说明;0014图1双向旋转飞轮发电机设计图0015图2线圈盘内碳刷结构图0016图3上磁悬浮结构0017图4下磁悬浮结构,0018具体实施公式0019如图1所示,本发明风力发电机下列由避雷针1,上磁悬浮装置2,上风叶轴4,固定主轴。

10、5,上螺旋风叶6,磁铁法兰盘7,线圈盘8,下螺旋风叶9,下风叶轴10,碳刷11,下磁悬浮装置12,固定座14,上风叶轴承A15,上风叶轴承B16,下风叶轴承C17,下风叶轴承D18,所组成。圆盘式发电机由带有强磁铁的上下法兰盘7由上下法兰盘的内侧装有三个以上的19,20永磁铁,形成封闭的磁场,与线圈盘8中心内含电刷11所组成。上螺旋风叶6固定在上风叶轴上4,并固定圆盘电机的法兰盘7上,下螺旋风叶9固定在下风叶轴10并与线圈盘8固定。图2是碳刷11的设计结构,碳刷头111,112与113被固定在套在固定主轴5的绝缘管114上,导电铜环111A,112A与113A固定在绝缘管115上,而绝缘管11。

11、5固定在线圈盘的中心。线圈盘在转动时带动带导电铜环111A,112A与113A的绝缘管115装动,通过电刷将线圈的电导进与铜刷的穿过中心主轴5导线引出。0020上螺旋风叶6的结构将是左旋转,下螺旋风叶9的结构将是右旋转,在风的吹动下,上下风叶6,9被吹动,上风叶6带动磁铁法兰盘7在风吹动下绕固定主轴5向内旋转,下风叶9带动线圈盘8绕固定主轴5向外旋转,磁铁法兰盘的磁场切割线圈盘的线圈,线圈感应发电。电机所发的电可通过发电线圈8内的碳刷11与固定主轴5引出。为了减少轴承摩擦力,提高转速,1在中心轴的上方装有磁悬浮装置如图1所示,由上磁铁环2A,下磁铁环2B,与微调螺丝3所组成。下磁铁环2B与上风。

12、叶轴4固定,下微调螺丝3用来调节吸引力的大小。用上下磁铁所形成的磁场吸引力,克服上风叶6,法兰盘的重力7。上风叶6可轴向悬浮在固定主轴5上。在固定主轴5的下方也装有磁悬浮装置如图1所示,由上磁铁环12A,下磁铁环12B,与微调螺丝13所组成。微调螺丝13用来调节磁场排斥力的大小。用上下磁铁所形成的磁场排斥力,克服下风叶9,圆盘线圈8的重力。下风叶可轴向悬浮在固定主轴上5。上下风叶可轻松自然旋转,在微风下可以发电。由于减少了摩擦力,增加了电机使用寿命。上述设计可保证,垂直风力发电机可在微风下启动,大风速也可工作。说明书CN101943132ACN101943138A1/2页5图1图2说明书附图CN101943132ACN101943138A2/2页6图3图4说明书附图CN101943132A。

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