[實用新型]升力型橢圓球式真空磁懸浮風力機

有效

• 申請號: 201320103532.9
• 申請日: 2013-03-07
• 公開（公告）號: CN203130360U
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 毛楚楚;毛建華
• 申請（專利權）人: 毛建華
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;F03D3/06;F03D11/00
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 雷速

技術領域

本發明涉及風力動力裝置的風力機，具體說是一種升力型橢圓球式真空磁懸浮風力機。

背景技術

目前的風力機有很多，例如水平軸風力機、垂直軸風力機；阻力型風力機、升力型風力機；形狀也各異，多翼式、螺旋槳式、薩布紐斯式、達里厄式等。但這些風力機都各有其較大缺陷，且性能都不大穩定，作用單一，效率較低，風能利用系數一般為0.2-0.4。特別的，目前技術比較成熟且大量推廣使用的水平軸風力機，因其結構特性，必須進行特殊的抗顫振和抗發散處理，增加了成本，降低了風能利用系數。

目前市場上沒有橢圓球式的磁懸浮風力機。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種升力型橢圓球式真空磁懸浮風力機，不僅可以同時利用水平方向和垂直方向的風力，而且可以減少風機葉片的激振源，較好的解決葉片的經典顫振、失速顫振和發散等問題，提高風機氣動彈性的穩定性。

所述一種升力型橢圓球式真空磁懸浮風力機，包括葉片、風機主軸、磁懸浮軸承、傳動軸，其特征是：還包括一長軸與地面垂直設置的橢圓球體，所述球體以其長軸為中心軸設有貫通的球體豎軸圓孔，所述球體在其內側的所述球體豎軸圓孔的孔壁設有球體內膽，在所述球體外側面的球體外殼上裝有一周所述葉片；所述風機主軸貫穿所述球體豎軸圓孔，在所述球體豎軸圓孔中部設有一對軸向磁懸浮軸承，所述磁懸浮軸承的轉子推動盤的外側與所述球體內膽的中部固定，所述轉子推動盤的內徑與所述風機主軸固定，使葉片帶動球體轉動，球體通過轉子推動盤帶動風機主軸轉動；所述磁懸浮軸承上下兩端的軸向磁懸浮軸承定子分別裝有圓柱形的磁懸浮軸承定子徑向保護裝置，用于通過磁懸浮軸承定子徑向保護裝置與外部結構的固定來防止磁懸浮軸承的徑向振動和偏移。

作為優化方案，所述球體中空，內充有比重輕于空氣的球體內氣體，用于減輕轉子推動盤的重力負荷。

作為優化方案，所述球體外殼、球體內膽、葉片分別以輕型材料PA66或POM之一制造。

作為一種實施例，所述葉片均嵌布于所述球體外殼，數量為9～11片。

作為優化方案，所述葉片橫截面為外側相對內側曲率較大的翼型，葉片中上部的翼型葉片負壓區在外側，葉片正壓區在內側，翼弦與球體外殼垂直或基本垂直。

所述葉片為徑向彎曲的弧形，其后緣弧與橢圓球體長軸中心點的連線與長軸之間呈12.5°±20%的夾角，其前緣弧與橢圓球體長軸中心點的連線與長軸之間呈9°±20%的夾角，以利于向上方的垂直風帶動葉片旋轉并與水平風帶動的旋轉方向一致。所述后緣弧是指葉片上端，所述前緣弧是指葉片的下端。

作為一種實施例，所述葉片的一側邊完全嵌裝于所述球體外殼上。

作為優化方案，所述葉片由中線向下部逐漸外旋出0°到20°的葉片水平迎風攻角，葉片下端與球體豎軸平行方向逐漸外旋出14°～19°的葉片垂直迎風攻角，使葉片因氣流產生升力和旋轉推力。

所述磁懸浮軸承定子徑向保護裝置與風機主軸外的主軸外套固定，所述主軸外套兩端裝有徑向保護軸承，所述徑向保護軸承由徑向保護軸承固定裝置與風機外部構造物結合固定，用于增強風機的徑向穩定性。

作為優化方案，所述球體的長軸與短軸之比為0.618。

升力型橢圓球式真空風力機可以作為自然風力動力源用于發電、提水、航行等，更可以作為人工風力系統如本人發明的人工真空風道、普通煙囪、抽風系統、隧道等的風力動力使用，也可用于風信等，其用途較其他風力機寬泛。

本發明的有益效果是：

1、氣動彈性非常穩定，葉片的一條邊嵌裝于球體縱軸方向上，與球體形成整體，風從葉片前緣往上向后緣掃掠，葉片的氣動彈性非常穩定。由于磁懸浮軸承定子徑向保護裝置限制了磁懸浮軸承的徑向振動，也有效的保證了風機的徑向穩定性。

2、輕盈，啟動系數低，本發明使用葉片與垂直軸中心對稱的結構，內充較輕氣體的中空球體，和輕型材料的結構體使整體重量很輕，同時葉片在風力作用下自身產生升力，抵消了部分重力的作用。且風機主軸使用磁懸浮軸承，一方面將結構主要重量落在定子上，并通過外部支撐結構支撐，轉動部分較為輕盈，與定子之間無摩擦轉動，使風力機的啟動系數很低，真空橢圓球體內的氣體、磁懸浮軸承、葉片迎風攻角及其構造三者結合，平均風速低于2m/s左右的輕微風即可帶動風機轉動。

3、風能利用系數較高，本發明對水平和向上的垂直風都可以起到有效作用，由于啟動系數低，可以有效提高風能的利用系數。使風機的風能利用系數接近0.5。