專利名稱：層架式導風板型中空垂直軸雙轉子磁懸浮風力發(fā)電機的制作方法
技術領域：
本實用新型公開一種層架式導風板型中空垂直軸雙轉子磁懸浮風力發(fā)電機，是對現(xiàn)有風力發(fā)電機結構的改進，屬于發(fā)電設備技術領域。
背景技術：
現(xiàn)有的風力發(fā)電機分水平軸式和垂直軸式兩種。水平軸式風力發(fā)電機受風機葉片強度、塔筒抗風力影響及大型軸承、變速箱、風機葉片等大型部件的高空修換等問題的存在，及需要對正風向等。在現(xiàn)有技術條件下很難把水平軸風力發(fā)電機做得很大，幾兆瓦的已經(jīng)很難了。垂直軸的風力發(fā)電機雖然不用對風向，但因技術、結構、材料、工藝等諸多原因的問題，做到兆瓦級的基本上就沒有成功的。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型公開一種層架式導風板型中空垂直軸雙轉子磁懸浮風力發(fā)電機，解決了現(xiàn)有風力發(fā)電機分水平軸式和垂直軸式的技術狀況存在的缺欠和不足。本實用新型的層架式導風板型中空垂直軸雙轉子磁懸浮風力發(fā)電機，其技術解決方案如下在風機主體地面基礎上設有由風機主體導風板、頂層上蓋板、層間隔板、底層面板、結構連接件及中空垂直軸壁相連的構成框架型結構；在框架型結構中，中空垂直軸壁為中空的桶形支柱，弧形的主體導風板分別設在頂層上蓋板、層間隔板、底層面板之間構成支架，中間層隔板分別通過結構連接件與頂層上蓋板、底層面板連接；風機葉片通過懸臂上的旋轉軸固定在外轉子上，可繞旋轉軸轉動，外轉子的兩端設有聚風罩與懸臂連接；在中空垂直軸壁上設有發(fā)電機的內(nèi)定子鐵芯、內(nèi)定子線圈及外轉子，外轉子上設有外定子線圈、外定子鐵芯，外轉子通過變速器系統(tǒng)帶動內(nèi)轉子上的發(fā)電機磁極轉動；中空垂直軸壁與外轉子之間設有內(nèi)轉子，內(nèi)轉子的內(nèi)、外壁上帶有發(fā)電機磁極；內(nèi)轉子磁懸浮軌道系統(tǒng)由若干塊永磁鐵組成，分別設置在中空垂直軸壁的外壁和內(nèi)轉子的內(nèi)壁上及內(nèi)轉子的兩端和結構連接件上構成環(huán)形的水平和垂直磁懸浮機構；外轉子磁懸浮軌道系統(tǒng)由若干塊永磁鐵組成，分別設置在層間隔板或底層面板或頂層上蓋板和聚風罩相對應的位置構成環(huán)形的水平和垂直磁懸浮機構；內(nèi)轉子、外轉子通過變速器系統(tǒng)構成變速機構，使內(nèi)轉子的發(fā)電機磁極增速發(fā)電；剎車系統(tǒng)設置在外轉子兩端的聚風罩與結構連接件之間。本實用新型積極效果在于采用中空垂直軸與外圍的導風板的框架結構，具有非常好的穩(wěn)定性與抗風性，同時也增加了風機的截風面積和減少了風機葉片的逆向風阻，低風起動性能得以提高；利用組合式的水平和垂直的磁懸浮軌道的互相排斥作用帶替大型軸承的作用；中空垂直軸壁上的內(nèi)轉子減少了風機外轉子與發(fā)電機的傳動問題，也解決了發(fā)電機的散熱問題。多層框架式組合結構與垂直中空軸的運用使發(fā)動機的安裝維修簡單可行。
圖I為本實用新型整體結構原理圖；圖2為本實用新型整體結構剖視圖；圖3為本實用新型風機主體平剖圖；圖4為本實用新型風機葉片與主體局部結構立剖圖；圖5為本實用新型外轉子風機葉片與聚風罩結構圖；圖6為本實用新型主體框架結構圖；圖中，I.中空垂直軸臂；2.層板結構件；3.變速器系統(tǒng)；4.外定子線圈；5.外定子鐵芯；6.內(nèi)定子鐵芯；7.內(nèi)定子線圈；8.內(nèi)轉子磁懸孚系統(tǒng)；9.剎車系統(tǒng)；10.外轉子磁懸浮系統(tǒng)；11.頂層上蓋板；12.電梯設備間；13.旋轉軸；14.聚風罩；15.懸臂結構；16.轉子葉片；17.內(nèi)轉子；18.層間隔板；19.發(fā)電機磁極；20.外轉子；21.安裝檢修口；22.導風板；23.中空垂直軸；24.底層面板；25.主體地面基礎。
具體實施方式
根據(jù)圖I、圖2、圖6所示，在風機主體地面基礎25上，由風機主體導風板22、頂層上蓋板11、層間隔板18、底層面板24、結構連接件2與中空垂直軸壁I相連接，形成一個中間由一個桶形的中空垂直軸壁I為支柱的、外圍弧形的主體導風板22為支架的框架型結構，由結構連接件2、風機主體頂層上蓋板11、底層面板24及中間層隔板18相連接所形成的一個穩(wěn)定的具有非常良好的抗風力性能的層架式的框架型結構。如圖3所示，利用風機外轉子懸臂15上風機葉片16所轉動的角度來控制風機葉片16的受風截面積的大小，而來改變風機葉片16的受風力；風機葉片16、在風速超出額定風速時，可以通過圍繞外轉子懸臂15、上的風機葉片旋轉軸13轉動一定角度來改變風機葉片16的受風截面積的大小，從而改變受風力的大小，以此來提高風機葉片16等運動系統(tǒng)部件的抗風能力，防止風機葉片16、內(nèi)轉子17、外轉子20等運動系統(tǒng)部件因失速、過載等原因而損壞。如圖2、圖4所示，利用固定在中空垂直軸壁I上的發(fā)電機內(nèi)定子鐵芯6、內(nèi)定子線圈7及外轉子20上的外定子線圈4外定子鐵芯5，與由低速轉動的外轉子20轉動帶動變速器系統(tǒng)3，使中空垂直軸壁I與外轉子20之間的帶有永磁鐵的發(fā)電機磁極19的內(nèi)轉子17增速快速轉動而發(fā)電。利用中空垂直軸壁I上固定有發(fā)電機內(nèi)定子鐵芯6、內(nèi)定子線圈7，外轉子20壁上固定的外定子線圈4、處轉子鐵芯5由低速轉動的外轉子20通過變速器系統(tǒng)3增速帶動，中空垂直軸壁I與外轉子20之間設有內(nèi)轉子17，內(nèi)轉子17的內(nèi)、外壁上帶有永磁鐵的發(fā)電機磁極19，內(nèi)轉子17快速轉動而發(fā)電(因為風力發(fā)電機風機轉子轉速太低無法直接發(fā)電)。省去了發(fā)電機外殼、發(fā)電機軸、軸承、風扇等。而釆用無刷雙饋變速恒頻的發(fā)電機設計就可解決因風機轉速不穩(wěn)而引起的發(fā)電頻率不穩(wěn)而無法并網(wǎng)的問題。風機外轉子20壁上的發(fā)電機，所發(fā)的電能可以直接供給風機轉子等運動部件的控制系統(tǒng)設備上。這樣即解決了風機與發(fā)電機之間的動力傳動問題，也解決了風機運動部件控制系統(tǒng)的電力供應問題及發(fā)電機的散熱問題。在省去了發(fā)電機外殼、發(fā)電機軸、軸承、風扇等的同時，發(fā)電機結構也可變成集成組合式的，可大、可小便于生產(chǎn)安裝。在水平和垂直磁懸浮軌道的共同作用下，變滾動磨擦阻力為空氣滑動磨擦阻力，降低了風機內(nèi)轉子17、外轉子20的轉動阻力。[0017]如圖2、圖4所示的內(nèi)轉子磁懸浮軌道系統(tǒng)8由若干塊永磁鐵組成，分別設置在中空垂直軸壁I的外壁和內(nèi)轉子17的內(nèi)壁上及內(nèi)轉子17的兩端和結構連接件2上構成環(huán)形的水平和垂直磁懸浮機構；外轉子磁懸浮軌道系統(tǒng)10由若干塊永磁鐵組成，分別設置在層間隔板18或底層面板24、頂層上蓋板11和聚風罩14相對應的位置構成環(huán)形的水平和垂直磁懸浮機構；內(nèi)轉子17、外轉子20通過變速器系統(tǒng)3構成變速機構，使內(nèi)轉子17的發(fā)電機磁極19增速發(fā)電。如圖I、圖2、圖3結構所示，利用層架式導風板型的框架結構可以做成多層組合結構，以增加整機的裝機容量。由風機主體層間隔板18所構成的上、下層結構使風機整機容量倍增。也可以把風機安裝在半潛式浮箱上通過錨鏈固定在海上?；蛑苯佑脴吨Y構固定安裝在海上。以建立海上風場。利用風機主體導風板22來增加風機的截風面積和減少風機葉片16的逆向風阻。導風板22就是一種具有一定園弧形表面的弧形板可以以較小的風阻把風導向須要風的方向。風機外圍導風板22的作用，在風機葉片16正向迎風時導風板22增加風機的截風面積。在風機葉片逆向迎風向時，導風板22擋住了吹向風機葉片16的逆向風，起到擋風板的作用，并把一部分逆向風導向轉變?yōu)檎蝻L。在減小風機葉片16的逆向風阻的同時增加了風機葉片16的正向風力。另外在風機外轉子20與懸臂結構15上有一圈由弧形板連接形成的一個喇叭口形的聚風罩14 (參照圖I、圖3、圖5)，使風不能從風機葉片16兩頭散去，起到聚風的作用。從而可以降低風機的切入風速。同時也増加了風機外轉子20和懸臂結構15的機械強度和風機外轉子20整體結構的穩(wěn)定性。剎車系統(tǒng)9設置在外轉子20兩端的聚風罩14與結構連接件2之間；中空的垂直軸壁I上的層間還可安裝檢修口 21或中空垂直軸23，其內(nèi)部空間可以加裝電梯、爬梯成旋梯等以便安裝維修等用。如圖I、圖2所示，安裝檢修口 21、中空垂直軸23的結構所示，可以用于吊運、安裝、維護、檢修設備時用。
權利要求1.一種層架式導風板型中空垂直軸雙轉子磁懸浮風力發(fā)電機，其特征在于 在風機主體地面基礎上設有由風機主體導風板、頂層上蓋板、層間隔板、底層面板、結構連接件與中空垂直軸壁相連的框架型結構；在框架型結構中，中空垂直軸壁為中空的桶形支柱，弧形的主體導風板分別設在頂層上蓋板、層間隔板、底層面板之間構成支架，中間層隔板分別通過結構連接件與頂層上蓋板、底層面板連接；風機葉片通過懸臂上的旋轉軸固定在外轉子上，可繞旋轉軸轉動，外轉子的兩端設有聚風罩與懸臂連接；在中空垂直軸壁上設有發(fā)電機的內(nèi)定子鐵芯、內(nèi)定子線圈及外轉子，外轉子上設有外定子線圈、外定子鐵芯，外轉子通過變速器系統(tǒng)帶動內(nèi)轉子上的發(fā)電機磁極轉動；中空垂直軸壁與外轉子之間設有內(nèi)轉子，內(nèi)轉子的內(nèi)、外壁上帶有發(fā)電機磁極；內(nèi)轉子磁懸浮軌道系統(tǒng)由若干塊永磁鐵組成，分別設置在中空垂直軸壁的外壁和內(nèi)轉子的內(nèi)壁上及內(nèi)轉子的兩端和結構連接件上構成環(huán)形的水平和垂直磁懸浮機構；外轉子磁懸浮軌道系統(tǒng)由若干塊永磁鐵組成，分別設置在層間隔板或底層面板、頂層上蓋板和聚風罩相對應的位置構成環(huán)形的水平和垂直磁懸浮機構；內(nèi)轉子、外轉子通過變速器系統(tǒng)構成變速機構，使內(nèi)轉子的發(fā)電機磁極增速發(fā)電；剎車系統(tǒng)設置在外轉子兩端的聚風罩與結構連接件之間。
專利摘要本實用新型公開一種層架式導風板型中空垂直軸雙轉子磁懸浮風力發(fā)電機，由風機主體導風板、頂層上蓋板、層間隔板、底層面板、結構連接件等構成框架型結構；中空垂直軸壁上設有發(fā)電機的內(nèi)定子鐵芯、內(nèi)定子線圈及外轉子、外定子線圈、外定子鐵芯，外轉子通過變速器系統(tǒng)帶動內(nèi)轉子上的發(fā)電機磁極轉動；采用中空垂直軸與外圍的導風板的框架結構，具有非常好的穩(wěn)定性與抗風性，同時也增加了風機的截風面積和減少了風機葉片的逆向風阻，低風起動性能得以提高；中空垂直軸壁上的內(nèi)轉子減少了風機外轉子與發(fā)電機的傳動問題，也解決了發(fā)電機的散熱問題，采用多層框架式組合結構與垂直中空軸的運用使發(fā)動機安裝維修簡單可行。
文檔編號F03D3/02GK202811212SQ201220527338
公開日2013年3月20日 申請日期2012年10月16日 優(yōu)先權日2012年10月16日
發(fā)明者張獻文 申請人:張獻文