[实用新型]一种双向风筒式磁悬浮风力发电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及发电设备，具体地，涉及一种双向风筒式磁悬浮风力发电装置。

背景技术

众所周知，风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×10⁹MW，其中可利用的风能为2×10⁷MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风能很早就被人们利用，主要是通过风车来抽水、磨面等，而现在，人们感兴趣的是如何利用风来发电。根据风力强度分为0-2级称为轻微风，相应风速是：微风为0.55-1.67m/s。

风力发电，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电；依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电机是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。尽管风力发电机多种多样，但归纳起来可分为两类：①水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；②垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。

水平轴风力发电机可分为升力形和阻力形两类。升力形旋转速度快，阻力形旋转速度慢。对于风力发电，多采用升力形水平轴风力机。大多数水平轴风力机具有对风装置，能随风向改变而转动。对小形风力机，这种对风装置采用尾舵，而对于大形风力机，则利用风向传感元件及伺服电动机组成的传动装置。

垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风，在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势，它不仅使结构设计简化，而且也减少了风轮对风时的陀螺力。利用阻力旋转的垂直轴风力发电机有几种类形，其中有利用平板和被子做成的风轮，这是一种纯阻力装置；S形风车，具有部分升力，但主要还是阻力装置。

上述风力发电机有较大的启动力矩，但尖速比低，在风轮尺寸、重量和成本一定的情况下，提供的功率输出低。另外，垂直轴风力发电机的启动风速高，一般需风速至少为3、5m/s的3级风和缓风才能启动。 

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在启动风速高、应用范围小、可靠性低、经济效益差与使用寿命短等缺陷。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种双向风筒式磁悬浮风力发电装置，以实现启动风速低、适用范围广、可靠性高、经济效益好与使用寿命长的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种双向风筒式磁悬浮风力发电装置，包括垂直轴，自上向下依次配合套设在所述垂直轴上的风轮机构、低风速的直驱式逆向双风轮风力发电机与发电机支撑机构，所述风轮机构包括垂直轴陀螺形叶片组件和“S”形筒式风轮组件；所述发电机支撑机构，采用轴向叠加且轴向充磁的永磁轴承和机械轴承混合的发电机支承结构形式，包括向心球轴承支撑组件与磁悬浮轴承支撑组件。

进一步地，所述直驱式逆向双风轮风力发电机，包括自上向下依次配合套设在垂直轴上的电机转子与电机定子；所述向心球轴承支撑组件、电机转子、电机定子与磁悬浮轴承支撑组件，位于陀螺形叶片组件形成的内腔中。

进一步地，所述陀螺形叶片组件，包括绕垂直轴旋转形成无弯矩应力曲线的多片陀螺形柔性条形弯叶片，套接在所述垂直轴上、且与多片陀螺形柔性条形弯叶片顶端配合连接的陀螺形叶片上三爪法兰，以及套接在所述垂直轴上、且与多片陀螺形柔性条形弯叶片底端配合连接的陀螺形叶片下三爪法兰。

进一步地，在所述陀螺形叶片上三爪法兰的上方，配合设有自上向下依次套设在垂直轴上的上轴端压紧螺母与平垫。

进一步地，所述磁悬浮轴承支撑组件，包括位于所述陀螺形叶片上下三爪法兰之间、且自上向下依次配合套设在垂直轴上的向心球轴承过渡法兰、上轴承、磁悬浮轴承、下轴承与下轴承过渡法兰。

进一步地，所述“S”形筒式风轮组件，包括位于所述上下轴承之间、且自上向下依次配合套设在垂直轴上的“S”形上风筒组件、“S”形上风轮法兰座、中间向心球轴承、中间向心球轴承法兰座、“S”形下风筒组件、磁悬浮轴承及磁悬浮轴承法兰座。

进一步地，所述“S”形上风筒组件，包括采用至少两片半圆形金属片制成的上下均有开口的“S”形上风筒，以及配合安装在“S”形上风筒底部内侧的“S”形上风轮；所述“S”形下风筒组件，包括采用至少两片半圆形金属片制成的上下均有开口的“S”形下风筒，以及配合安装在“S”形下风筒底部内侧的“S”形下风轮。这里，所述直驱式逆向双风轮风力发电机，套接在垂直轴上，并配合安装在“S”形筒式风轮组件与陀螺形叶片组件之间。