CN106609731A - 一种磁悬浮微风发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及储存和释放电能的技术领域，具体而言，涉及一种磁悬浮微风发电机，包括发电机主体（1），该主体包括内叶片（2）、电机旋转轴（3）和外叶片（4），电机旋转轴（3）的顶部设有避雷针（5）；内叶片（2）为上下两层均由导流板固定盘（6）固定。内叶片（2）采用薄壁板折弯呈半圆形，分上下两层分布，每层三片叶片均匀分布，上下层叶片相对错开60度，从而形成无死角的受风面，发电效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及储存和释放电能的技术领域，具体而言，涉及一种磁悬浮微风发电机。
背景技术
现有垂直轴磁悬浮风力发电机的启动风速高，一般需风速至少为 4m/s的3级和缓风才能启动，还对风向有要求。此外，现有垂直轴磁悬浮风力发电机没有安装避雷针球，存在遭雷击的危险。因此需增加避雷针球来解决雷击的问题。
例如公布号为CN 102220937 A的中国发明专利，其公开了一种具有微风启动和避雷功能的垂直轴磁悬浮风力发电机，包括垂直轴、由上壳盖、中间的短轴向尺寸圆筒外壳和下壳盖组成的盘状壳体、定子、外转子和设置在所述垂直轴底端的承重法兰。设有由两个以上的半圆形状金属片制成的上下两节或四节且上下均有开口的 S 型风筒，S 型风筒设置在垂直轴上；在垂直轴的顶端设有避雷针球，避雷针球根部和整台风机连接，并在地面下做成接地极。 围绕垂直轴转动，风机整体向下，相互之间没有摩擦，没有阻力。只要有任意风向的微风就能使风机转动，从而使之发电，而且运转平稳，无抖动，无噪音。 发生雷击时，避雷针球将雷击形成的强电流直接分流至大地，以避免风力发电机免遭雷击的危险，保证风电系统正常使用。该发明虽然加装了避雷球，但是两层S 型风筒并不是相对错开分布，无法保证无死角的受风面。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种磁悬浮微风发电机， 解决现有技术中受风面较小的问题。
为了实现上述设计目的，本发明采用的方案如下：
一种磁悬浮微风发电机，包括发电机主体，该主体包括内叶片、电机旋转轴、外叶片和风机固定柱，电机旋转轴的顶部设有避雷针，发生雷击时，避雷针球将雷击形成的强电流直接分流至大地，以避免风力发电机免遭雷击的危险，保证风电系统正常使用；所述内叶片采用薄壁板折弯呈半圆形，分上下两层分布，每层三片叶片均匀分布，上下层叶片相对错开60度，形成无死角的受风面，发电效率更高。本发明的磁悬浮微风发电机对启动的风速要求较低，可以在微风状态下正常启动风机，主要依靠叶片产生的动力矩与阻力矩这差做功；上述两种叶片结合在一起使用，可以使得风机叶片整体的动转矩输出性能提高，大大的提高了风能的利用系数。
优选的是，所述内叶片的上下端均由导流板固定盘固定。
在上述任一方案中优选的是，所述导流板固定盘为圆形板。
在上述任一方案中优选的是，所述内叶片2的半圆形起始边的端部位于导流板固定盘的外圆弧上。
在上述任一方案中优选的是，所述内叶片的半圆形终止边靠近电机旋转轴。
在上述任一方案中优选的是，所述内叶片的半圆形终止边与电机旋转轴之间留有间隙，从而使微风都能聚集在一起转换为动能，提高发电效率。
在上述任一方案中优选的是，所述内叶片的半圆形终止边与电机旋转轴之间留有8-15毫米的间隙，通过大量的实验证明内叶片按照上述方式布置能够使微风最大化地聚集在一起转换为动能，从而提高发电效率。
风机的基本功能是利用叶片将接受到的风能转化为机械能，再经由风机的旋转轴将机械能输送出去。流经风机叶片的空气因受叶片形状影响对叶片产生作用力，叶片通过自身转动将风能转化为动能，然后通过旋转轴将动能传递给发电机的转子，发电机进而将动能转化为电能。
在上述任一方案中优选的是，所述外叶片4为翼面半圆形结构。此结构有利于叶片的稳定，产生的空气阻力小，因此动转矩系数较高，风能利用率高，主要依靠翼面产生的升力做功。其缺点是要求启动的风速较高。
翼面是指翼型面结构，翼型是指飞机机翼、尾翼，导弹翼面，直升机旋翼叶片和螺旋桨叶片上平行于飞行器对称面或垂直于前缘(或 1/4弦长点连线)的剖面形状，也称翼剖面或叶剖面。
在上述任一方案中优选的是，所述外叶片包括以电机旋转轴为中心均匀分布的三片叶片。
在上述任一方案中优选的是，所述外叶片通过镁铝合金连接件、连接螺钉与电机旋转轴连接。
在上述任一方案中优选的是，所述外叶片两端与铝镁合金连接件通过焊接的方式在一起。
在上述任一方案中优选的是，所述内叶片2与外叶片均选用6063-T5材料，该材料密度小，能整体降低风机旋转部分的重量，在同等风速情况下能极大地提高发电效率；同时耐腐蚀性很好，能有效延长风机使用寿命；该材料易于加工，在生产过程中能提高加工效率，降低加工成本。
在上述任一方案中优选的是，所述外叶片选用经铝型模挤压而成的薄壁、中空的型材，加工后表面十分光洁，且容易阳极氧化和着色（加工成各种颜色），提高风机视觉效果。
本发明的磁悬浮微风发电机的原理为：首先将该微风发电机进行固定安装在室外具有微风的场所，内叶片在风的作用力下产生动力矩，同时受内叶片形状的原因影响，叶片在旋转运动过程中会受到来自气流的阻力而产生阻力矩，动力矩与阻力矩之差带动风机旋转轴旋转，电机旋转轴旋转过程中将带动内叶片和外叶片进行旋转从而带动发电机主体工作，电机内部线圈旋转切割磁感线产生电流（磁悬浮电机定子部分与旋转轴连接），将风能转换为电能。
附图说明
图1为按照本发明的磁悬浮微风发电机的一优选实施例的结构示意图。
图2为按照本发明的磁悬浮微风发电机的图1所示实施例的主视图。
图3为按照本发明的磁悬浮微风发电机的图2所示实施例中A-A方向示意图。
图4为按照本发明的磁悬浮微风发电机的图1所示实施例的俯视图。
附图中标号：
发电机主体1，内叶片2，电机旋转轴3，外叶片4，避雷针5，导流板固定盘6，风机固定柱。
具体实施方式
以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。下面结合说明书附图对本发明磁悬浮微风发电机的具体实施方式作进一步的说明。
如图1-图4所示，按照本发明的磁悬浮微风发电机的一优选实施例的结构示意图。本发明的一种磁悬浮微风发电机，包括发电机主体1，该主体包括内叶片2、电机旋转轴3、外叶片4和风机固定柱7，电机旋转轴3的顶部设有避雷针5，发生雷击时，避雷针球将雷击形成的强电流直接分流至大地，以避免风力发电机免遭雷击的危险，保证风电系统正常使用；所述内叶片2采用薄壁板折弯呈半圆形，分上下两层分布，每层三片叶片均匀分布，上下层叶片相对错开60度，形成无死角的受风面，发电效率更高。本发明的磁悬浮微风发电机对启动的风速要求较低，可以在微风状态下正常启动风机，主要依靠叶片产生的动力矩与阻力矩这差做功；上述两种叶片结合在一起使用，可以使得风机叶片整体的动转矩输出性能提高，大大的提高了风能的利用系数。
本发明的磁悬浮微风发电机的原理为：首先将该微风发电机进行固定安装在室外具有微风的场所，内叶片2在风的作用力下产生动力矩，同时受内叶片2形状的原因影响，叶片在旋转运动过程中会受到来自气流的阻力而产生阻力矩，动力矩与阻力矩之差带动风机旋转轴3旋转，电机旋转轴3旋转过程中将带动内叶片2和外叶片4进行旋转从而带动发电机主体1工作，电机内部线圈旋转切割磁感线产生电流（磁悬浮电机定子部分与旋转轴连接），将风能转换为电能。
在本实施例中，所述内叶片2的上下端均由导流板固定盘6固定。
在本实施例中，所述导流板固定盘6为圆形板。
在本实施例中，所述内叶片2的半圆形起始边的端部位于导流板固定盘6的外圆弧上。
在本实施例中，所述内叶片2的半圆形终止边靠近电机旋转轴3。
在本实施例中，所述内叶片2的半圆形终止边与电机旋转轴3之间留有间隙，从而使微风都能聚集在一起转换为动能，提高发电效率。
在本实施例中，所述内叶片2的半圆形终止边与电机旋转轴3之间留有8-15毫米的间隙（如图3所示），通过大量的实验证明内叶片2按照上述方式布置能够使微风最大化地聚集在一起转换为动能，从而提高发电效率。
风机的基本功能是利用叶片将接受到的风能转化为机械能，再经由风机的旋转轴将机械能输送出去。流经风机叶片的空气因受叶片形状影响对叶片产生作用力，叶片通过自身转动将风能转化为动能，然后通过旋转轴将动能传递给发电机的转子，发电机进而将动能转化为电能。
在本实施例中，所述外叶片4为翼面半圆形结构（如图2所示）。此结构有利于叶片的稳定，产生的空气阻力小，因此动转矩系数较高，风能利用率高，主要依靠翼面产生的升力做功。其缺点是要求启动的风速较高。
翼面是指翼型面结构，翼型是指飞机机翼、尾翼，导弹翼面，直升机旋翼叶片和螺旋桨叶片上平行于飞行器对称面或垂直于前缘(或 1/4弦长点连线)的剖面形状，也称翼剖面或叶剖面。
在本实施例中，所述外叶片4包括以电机旋转轴3为中心均匀分布的三片叶片。
如图4所示，按照本发明的磁悬浮微风发电机的图1所示实施例的俯视图。
在本实施例中，所述外叶片4通过镁铝合金连接件、连接螺钉与电机旋转轴3连接。
在本实施例中，所述外叶片4两端与铝镁合金连接件通过焊接的方式在一起。
在本实施例中，所述内叶片2与外叶片4均选用6063-T5材料，该材料密度小，能整体降低风机旋转部分的重量，在同等风速情况下能极大地提高发电效率；同时耐腐蚀性很好，能有效延长风机使用寿命；该材料易于加工，在生产过程中能提高加工效率，降低加工成本。
在本实施例中，所述外叶片4选用经铝型模挤压而成的薄壁、中空的型材，加工后表面十分光洁，且容易阳极氧化和着色（加工成各种颜色），提高风机视觉效果。
本领域技术人员不难理解，本发明的磁悬浮微风发电机包括本说明书中各部分的任意组合。限于篇幅且为了使说明书简明，在此没有将这些组合一一详细介绍，但看过本说明书后，由本说明书构成的各部分的任意组合构成的本发明的范围已经不言自明。
Claims (10)
1.一种磁悬浮微风发电机，发电机主体（1），该主体包括内叶片（2）、电机旋转轴（3）、外叶片（4）和风机固定柱（7），电机旋转轴（3）的顶部设有避雷针（5），其特征在于：内叶片（2）采用薄壁板折弯呈半圆形，分上下两层分布，每层三片叶片均匀分布，上下层叶片相对错开60度。
2.如权利要求1所述的磁悬浮微风发电机，其特征在于：内叶片（2）的上下端均由导流板固定盘（6）固定。
3.如权利要求2所述的磁悬浮微风发电机，其特征在于：导流板固定盘（6）为圆形板。
4.如权利要求1所述的磁悬浮微风发电机，其特征在于：内叶片（2）的半圆形起始边的端部位于导流板固定盘（6）的外圆弧上。
5.如权利要求1所述的磁悬浮微风发电机，其特征在于：内叶片（2）的半圆形终止边靠近电机旋转轴（3）。
6.如权利要求5所述的磁悬浮微风发电机，其特征在于：内叶片（2）的半圆形终止边与电机旋转轴（3）之间留有间隙。
7.如权利要求6所述的磁悬浮微风发电机，其特征在于：内叶片（2）的半圆形终止边与电机旋转轴（3）之间留有8-15毫米的间隙。
8.如权利要求1所述的磁悬浮微风发电机，其特征在于：外叶片（4）为翼面半圆形结构。
9.如权利要求1所述的磁悬浮微风发电机，其特征在于：外叶片（4）包括以电机旋转轴（3）为中心均匀分布的三片叶片。
10.如权利要求1或8所述的磁悬浮微风发电机，其特征在于：外叶片（4）通过镁铝合金连接件、连接螺钉与电机旋转轴（3）连接。
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