[发明专利]磁悬浮垂直涡轮风力发电机

说明书

技术领域：

本发明涉及一种垂直风力发电机，特别是磁悬浮垂直涡轮风力发电 机。

背景技术：

目前，风力发电机按主轴的工作方式分为水平式和垂直式两种。水 平式风力发电机得到了普遍利用，有着较成熟的实用经验。但是水平式 风电机风叶直径大，需要的基座高，检修和保养不方便，也耗费建材； 旋转的风叶有效受风面小，运行噪声大，容易伤到过往的鸟类，启动风 速大，适合于风力资源丰富的地区。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种能在低风速条件下得到较高的发电效 率，结构简单、保养方便、风能利用率高的磁悬浮垂直涡轮风力发电机。

本发明的技术解决方案是：

一种磁悬浮垂直涡轮风力发电机，包括叶片、支承在塔身支架上的 涡轮、尾翼，叶片与主工作轴连接，主工作轴设有轴向支承结构、径向 支承结构，主工作轴与发电机连接，其特征是：涡轮的导风通道与轴心 线(与风向平行)呈35～40°夹角；所述轴向支承结构由磁轴承组成的 主支承部分和由机械滚轮组成的辅助支承部分组成；所述机械滚轮对称 地排布，呈圆形装配在塔座的载物台上；所述磁轴承包括主动吸力型电 磁铁线圈，主动吸力型电磁铁线圈上下设置在主工作轴凸盘的上下方， 对应为一个工作单元，所有工作单元也是按圆对称等分排布的，且与机 械滚轮支承呈同心圆排布在机械滚轮外侧，每个电磁铁单元保证磁极相 对。

涡轮与尾翼连接成整体，通过导轨轮与塔身支架连接。

叶片安装在由两个同心圆柱体组成的主体框架上，叶片凹面为受风 面。

在塔身支架上方设置遮雨盖，遮雨盖上设置避雷针。

本发明结构合理，能在低风速条件下得到较高的发电效率，具有启 动风速低、风能利用率高、结构简单和维修方便的优点。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明一个实施例的结构示图。

图2是涡轮结构示意图。

图3是轴向支承结构简图。

图4是轴向支承结构的主、辅支承部分俯视图。

具体实施方式：

一种磁悬浮垂直涡轮风力发电机，包括叶片6、支承在塔身支架3 上的涡轮16、叶片6与主工作轴14连接，主工作轴设有轴向支承结构 7、径向支承结构15，主工作轴与发电机12连接，涡轮的导风通道与和 风向平行的轴心线呈35～40°夹角(α)；所述轴向支承结构7由磁轴 承组成的主支承部分和由机械滚轮组成的辅助支承部分组成；所述机械 滚轮10对称地排布，呈圆形装配在塔座11的载物台上；所述磁轴承包 括主动吸力型电磁铁线圈8，主动吸力型电磁铁线圈上下设置在主工作 轴凸盘9的上下方，对应为一个工作单元，所有工作单元也是按圆对称 等分排布的，且与机械滚轮支承呈同心圆排布在机械滚轮外侧，每个电 磁铁单元保证磁极相对；单元数参考选择8，16，32，64……等比数列， 具体数目视叶片结构的重量和电磁线圈导线允许的最大电流而定。在工 作间隙期涡轮结构由滚轮辅助支承部分支承，工作时也起着限位和保护 电磁单元的作用，开始工作以后就由主动电磁单元浮起主工作轴凸盘， 从而在低阻力下支承起风力机。在实际应用中，对小型低功率输出场合， 径向轴承可以直接简化用机械轴承。径向支承结构是在塔身支架3上下 成对的。

涡轮16为外大内小的结构形式，将均匀的空气流变成涡流，提高 风能利用效率。

涡轮与尾翼5连接成整体，通过导轨轮4与塔身支架3连接。涡轮 的工作原理则如图3所示，在A半边进风的矩形导风通道都是平行于轴 心线1的，而B半边的导风通道是与轴心线1成一定角度的(一般为35 °~40°角，最优为38°角)，这样原本作用在B半边，阻止叶片相对旋 转的风能，转化为作用在A半边，推动叶片相对旋转的风能，提高了风 能的有效使用。尾翼如同风向标的尾翼，会因为风向作用指向背风面， 从而使涡轮始终迎着风。在大功率高精度应用场合，可以不用尾翼，而 直接用伺服系统调节涡轮的位置。尾翼根据使用场合的不同还可以作广 告位或宣传标语位，既起到平衡作用又经济又美观。

叶片垂直安装在由两个同心圆柱体组成的主体框架上，叶片凹面为 受风面。

在塔身支架上方设置遮雨盖2，遮雨盖上设置避雷针1。避雷针是 保证高塔结构免受雷电破坏的；遮雨盖主要是为叶片和支承结构等遮 雨，防止它们因进水而影响正常工作。