專利名稱：具圓弧狀葉片的垂直軸風(fēng)車的制作方法
具圓弧狀葉片的垂直軸風(fēng)車技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉具圓弧狀葉片的垂直軸風(fēng)車，屬于風(fēng)力動(dòng)能利用的能源領(lǐng)域。
技術(shù)背景
達(dá)里厄式垂直軸風(fēng)車中，具有跳繩曲線狀的Φ型風(fēng)車具有高的效率，但它不容易 啟動(dòng)，而且葉片制造要求較高，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這種Φ型風(fēng)輪所用葉片為圓弧型時(shí)，同樣 具有較高的效率。中國專利03804514. 1和200720023978. 5分別介紹了使用后緣帶有切口 的葉片構(gòu)成的垂直軸風(fēng)車，具有易于啟動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也兼顧了效率，但是這兩個(gè)專利中葉 片都采用直葉片的形式，且切口部位均安排在朝向風(fēng)輪輪轂的一側(cè)，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)該種 葉片做成圓弧型葉片，且把切口安排在圓周外側(cè)時(shí)，同樣具有啟動(dòng)性能好，兼具的效率高的 特點(diǎn)，圓弧狀的葉片無需直葉片所需的長支撐臂而直接連在風(fēng)輪輪轂上，因此風(fēng)車會(huì)更牢 固，而且這種圓弧狀具有后緣切口的葉片易于用之構(gòu)造出多種多樣的風(fēng)車形式。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明系提出一種具有圓弧形狀的、后緣帶有部分切缺的Φ型風(fēng)輪葉片的結(jié)構(gòu)， 以及用這種葉片構(gòu)建垂直軸風(fēng)車的方法。本發(fā)明的內(nèi)容是
所述的圓弧狀葉片，為一段圓弧形或一個(gè)圓環(huán)形，其橫截面為魚型，為一空腔結(jié) 構(gòu)，該橫截面處于圓弧凸起側(cè)的一邊，其后緣的一部分被切去，切口位于葉片厚度最大處之 后，切去部分的長度為占弦長的45 65%。如圖1、圖2所示。
這樣的具有橫截面被切去一部分后緣的葉片，當(dāng)切口部分在對風(fēng)時(shí)將產(chǎn)生一定的 阻力效應(yīng)來推動(dòng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，當(dāng)風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)速度低時(shí)，這種利用氣流阻力效應(yīng)的作用更加明 顯，有利于克服啟動(dòng)的阻力，增強(qiáng)風(fēng)輪的啟動(dòng)能力。
本發(fā)明所述的垂直軸風(fēng)車，系將復(fù)數(shù)個(gè)以上所述的帶有切口的圓弧狀葉片或圓環(huán) 狀葉片，呈徑向輻射狀均勻分布地安裝在一個(gè)輪轂的圓周上構(gòu)成的風(fēng)車，其中各葉片在軸 向上具有同等的高度，并使葉片的弦線與輪轂的圓周的切線有0 10度的夾角。
本發(fā)明所述的垂直軸風(fēng)車，還可以是由復(fù)數(shù)個(gè)以上所述的帶有切口的圓弧狀葉片 或圓環(huán)狀葉片，在軸向上分層、水平面上呈徑向輻射狀安裝在一個(gè)輪轂的圓周上構(gòu)成，構(gòu)成 一個(gè)串型風(fēng)車，各層風(fēng)輪葉片在垂直投影的水平面上，任意相鄰的兩個(gè)葉片橫截面，其弦線 中心點(diǎn)與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)的連線之間的夾角θ存在以下關(guān)系所有銳角(合直角)θ之和 大于120度，優(yōu)選條件為θ = 360/Σ y，其中y為葉片數(shù)。每層至少由一個(gè)葉片構(gòu)成，上下 兩層葉片在軸向上可以有交叉或無交叉，各層風(fēng)輪的最大直徑處相差不超過1/3，各層風(fēng)輪 高度差不超過50%，在安裝時(shí)葉片的弦線與輪轂的圓周的切線有0 10度的夾角。
本發(fā)明所述的垂直軸風(fēng)車，還可以是在以上用圓弧狀或圓環(huán)狀葉片構(gòu)成的風(fēng)車的 基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采用磁懸浮技術(shù)，構(gòu)成的磁懸浮垂直軸風(fēng)車。
本發(fā)明所述的磁懸浮垂直軸風(fēng)車，在采用外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)時(shí)，如圖6所示。該外轉(zhuǎn)子 發(fā)電機(jī)的定子軸69穿出外轉(zhuǎn)子600之上，風(fēng)輪的輪轂606套在定子軸69上，定子軸69穿出風(fēng)輪的輪轂606上端，吸升的磁體盤62安裝在定子軸69的頂端，在風(fēng)輪輪轂606上端安 裝受吸的磁體盤65，風(fēng)輪的輪轂下端則連在發(fā)電機(jī)的外轉(zhuǎn)子600上，其徑向的磁懸浮由安 裝在定子軸和輪轂間的徑向磁軸承67和605承擔(dān)。
本發(fā)明所述的磁懸浮風(fēng)車，在采用內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)時(shí)，如圖11所示。該發(fā)電機(jī)殼下 裝有吸升磁體盤，在轉(zhuǎn)子的下出軸上裝有受吸磁體盤，在轉(zhuǎn)子上出軸和電機(jī)殼體間安裝有 徑向磁軸承。
本發(fā)明所述的磁懸浮風(fēng)車，除了以上方式構(gòu)成外，還可以采用市售的磁懸浮發(fā)電 機(jī)來構(gòu)成。


附圖1是葉片橫截面和葉片形狀的示意圖。圖中
a.葉片橫截面形狀b.葉片立體形狀
附圖2是葉片體視圖的形狀
附圖3是由3個(gè)圓弧形葉片構(gòu)成的風(fēng)車示意圖，圖中
3a.風(fēng)車示意圖3b.風(fēng)輪及輪轂的垂直投影31.風(fēng)輪輪轂及轉(zhuǎn)軸32.圓弧形葉片 33.發(fā)電機(jī)
附圖4是用圓弧形葉片構(gòu)成的2層串型風(fēng)車的示意圖，圖中
4a.串型風(fēng)車示意圖4b.串型風(fēng)輪及輪轂的垂直投影示意圖41.風(fēng)輪輪轂及轉(zhuǎn)軸 42.上層圓弧形葉片43.下層圓弧形葉片44.發(fā)電機(jī)
附圖5是用閉合環(huán)形葉片構(gòu)成的風(fēng)車示意圖，圖中
5a.風(fēng)車示意圖5b.風(fēng)輪及輪轂的垂直投影51.風(fēng)輪輪轂及轉(zhuǎn)軸52.環(huán)形葉片
53.水平支撐臂54.發(fā)電機(jī)
附圖6是外轉(zhuǎn)子式磁懸浮風(fēng)車結(jié)構(gòu)圖，圖中
61.推力軸承62.磁吸體盤63.磁吸體64.受吸磁體65.受吸磁體盤66.圓弧形 葉片67.徑向磁軸承68.徑向軸承69.定子軸600.外轉(zhuǎn)子601.外轉(zhuǎn)子磁體602.定子線 圈603.定子604.徑向軸承605.徑向磁軸承606.風(fēng)輪輪轂
附圖7是內(nèi)轉(zhuǎn)子式磁懸浮風(fēng)車結(jié)構(gòu)圖，圖中
701.上層風(fēng)輪圓弧形葉片702.風(fēng)葉斜支撐臂703.連接斜支撐臂的水平橫梁 704.連接下層風(fēng)輪葉片斜支撐臂的水平橫梁705.定子殼706.轉(zhuǎn)子707.磁吸體盤708.磁 吸體709.受吸磁體710.受吸磁體盤711.轉(zhuǎn)子下出軸712.下層風(fēng)輪圓弧形葉片713.轉(zhuǎn) 子線圈714.徑向磁軸承715.轉(zhuǎn)子軸具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施實(shí)例，進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行說明，但本發(fā)明不僅限于這些實(shí)例。
實(shí)例1 :3葉片式Φ型風(fēng)車
如圖3所示。該風(fēng)車的風(fēng)輪由3個(gè)具有切口的圓弧形風(fēng)葉與風(fēng)輪轂、發(fā)電機(jī)等構(gòu) 成。風(fēng)葉32圍繞著輪轂31圓周安裝，連接到輪轂上，葉片之間的夾角為120度，即3個(gè)葉 片均分輪轂圓周，發(fā)電機(jī)安裝在風(fēng)輪底部。
實(shí)例2 具有兩層Φ型風(fēng)輪的串型風(fēng)車
如圖4所示。該風(fēng)車的風(fēng)輪由上下兩層Φ型風(fēng)輪串聯(lián)而成，每層風(fēng)輪具有2個(gè)葉 片，上層風(fēng)輪與下層風(fēng)輪按優(yōu)選條件θ =90度布置，發(fā)電機(jī)置于風(fēng)輪底部。
實(shí)例3 由兩個(gè)閉合的圓環(huán)型葉片構(gòu)成的風(fēng)車
如圖5所示。該風(fēng)車的風(fēng)輪具有兩個(gè)圓環(huán)型的葉片52，對稱地置于風(fēng)輪輪轂及轉(zhuǎn) 軸51的兩側(cè)，水平支撐臂53穿過圓環(huán)型葉片52的中央，與環(huán)形葉片圓周上兩個(gè)點(diǎn)相連，發(fā) 電機(jī)M則安置水平支撐臂53的下方。
實(shí)例4 具有圓弧狀葉片的外轉(zhuǎn)子磁懸浮風(fēng)車
如圖6所示。該風(fēng)車的風(fēng)輪由葉片66、風(fēng)輪輪轂606、中心轉(zhuǎn)軸69以及發(fā)電機(jī)部 分的601 604等部分構(gòu)成。發(fā)電機(jī)的外轉(zhuǎn)子600上連接有風(fēng)輪葉片66和風(fēng)輪輪轂606， 風(fēng)輪輪轂606的上端安裝有受吸磁體盤65，受吸磁體64安裝在65上，與65相對應(yīng)的上方 安裝有磁吸體63，63固定在磁吸體盤62的下方，62固定安裝在定子軸69上，在62與65之 間安裝有推力軸承61，用于保證63和64之間留有一定的空隙，避免互相接觸；在風(fēng)輪輪轂 606和定子軸69之間安裝有徑向磁軸承67，以及保護(hù)性軸承68，用于保證磁軸承67的內(nèi)外 圈之間留有一定的空隙但又不會(huì)互相撞擊；徑向磁軸承605也起到相似的作用。
實(shí)例5 具有圓弧狀葉片的內(nèi)轉(zhuǎn)子串型磁懸浮風(fēng)車
如圖7所示。該風(fēng)車為具有兩層單體風(fēng)輪的串型風(fēng)車，葉片為本發(fā)明所述的圓弧 形葉片，圖中701為上層單體風(fēng)輪葉片，712為下層單體風(fēng)輪葉片，702為葉片的斜支撐臂， 703、704為斜支撐臂之間的水平橫梁，它們共同組成了風(fēng)輪；705為定子外殼，706為轉(zhuǎn)子磁 體，713為轉(zhuǎn)子線圈，711為轉(zhuǎn)子軸，它們共同組成了風(fēng)力發(fā)電機(jī)；707為磁吸體盤，即磁吸體 磁軛，708為磁吸體，709為受吸磁體，710為受吸磁體盤，它固定在711上，它們共同組成了 磁懸浮的主要部分，將風(fēng)輪及發(fā)電轉(zhuǎn)子拉抬起來；714則是徑向磁軸承，為一套環(huán)結(jié)構(gòu)，目 的是減少風(fēng)輪徑向的摩擦力。
以上實(shí)例說明了如何利用這種具有后緣切口的圓弧形葉片來構(gòu)建風(fēng)輪及磁懸浮 串型風(fēng)車的方法，但本發(fā)明并不僅限于上述實(shí)例，由于本發(fā)明的葉片可以互相進(jìn)行組合，構(gòu) 建出多種形式的風(fēng)輪，尤其是采用串聯(lián)風(fēng)輪的形式，可以構(gòu)建出一系列的串型風(fēng)輪，因此用 本發(fā)明的原理來組合出的風(fēng)輪形式是非常多的。具有本領(lǐng)域內(nèi)專業(yè)知識(shí)的人員，完全可以 利用本發(fā)明的技術(shù)原理構(gòu)建出更多的風(fēng)輪，同時(shí)在磁懸浮風(fēng)車方面也可以做出非常多的造 型，但只要不脫離本發(fā)明給定的必要條件和思路，不會(huì)超出本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
此外，在磁懸浮風(fēng)車方面，用市售的磁懸浮發(fā)電機(jī)配合本發(fā)明的葉片構(gòu)建出風(fēng)輪， 也可以方便地制造出磁懸浮風(fēng)車，在此不再舉例，但是亦不應(yīng)超出本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種具圓弧狀葉片的垂直軸風(fēng)車，其特征在于，所述圓弧狀葉片為一段圓弧形或一 個(gè)圓環(huán)形，其橫截面為魚型，為一空腔結(jié)構(gòu)，該橫截面處于圓弧凸出的一側(cè)，其后緣的一部 分被切去，切口位于葉片厚度最大處之后，切去部分的長度為占弦長的45 65%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具圓弧狀葉片的垂直軸風(fēng)車，其特征在于，風(fēng)車的風(fēng)輪系將 復(fù)數(shù)個(gè)以上所述的帶有切口的圓弧狀葉片，呈徑向輻射狀均勻分布地安裝在一個(gè)輪轂的圓 周上，構(gòu)成一個(gè)風(fēng)輪，其中各葉片在軸向上具有同等的高度，并使葉片的弦線與輪轂的圓周 的切線有0 10度的夾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具圓弧狀葉片的垂直軸風(fēng)車，其特征在于，風(fēng)車的風(fēng)輪系將 復(fù)數(shù)個(gè)以上所述的帶有切口的圓弧狀葉片，在軸向上分層、水平面上呈徑向輻射狀安裝在 一個(gè)輪轂的圓周上構(gòu)成，各層風(fēng)輪葉片在垂直投影的水平面上，任意相鄰的兩個(gè)葉片橫截 面，其弦線中心點(diǎn)與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)的連線之間的夾角θ存在以下關(guān)系所有銳角(含直 角)θ之和大于120度，優(yōu)選條件為θ = 360/Σ y，其中y為葉片數(shù)；每層至少由一個(gè)葉 片構(gòu)成，上下兩層葉片在軸向上可以有交叉或無交叉，各層風(fēng)輪的最大直徑處相差不超過 1/3，各層風(fēng)輪高度差不超過50 %，在安裝時(shí)葉片的弦線與輪轂的圓周的切線有0 10度的 夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具圓弧狀葉片的垂直軸風(fēng)車，其特征在于，權(quán)利要求1和權(quán)利 要求2所述風(fēng)輪可以采用磁懸浮的辦法構(gòu)成磁懸浮風(fēng)車，所構(gòu)成的磁懸浮風(fēng)車發(fā)電機(jī)可以 使用外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)和內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具圓弧狀葉片的垂直軸風(fēng)車，其特征在于，采用外轉(zhuǎn)子發(fā)電 機(jī)構(gòu)成磁懸浮風(fēng)車時(shí)，該風(fēng)車具有以下的結(jié)構(gòu)外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的定子軸穿出外轉(zhuǎn)子之上，風(fēng) 輪的輪轂套在定子軸上，定子軸穿出風(fēng)輪的輪轂上端，吸升的磁體盤安裝在定子軸的頂端， 在風(fēng)輪輪轂上端安裝受吸的磁體盤，風(fēng)輪的輪轂下端則連在發(fā)電機(jī)的外轉(zhuǎn)子上，在定子軸 和輪轂間安裝有徑向磁軸承，徑向磁軸承分別安裝在風(fēng)輪輪轂的上端和下端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具圓弧狀葉片的垂直軸風(fēng)車，其特征在于，采用內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電 機(jī)構(gòu)成磁懸浮風(fēng)車時(shí)，該風(fēng)車具有以下的結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)殼下裝有吸升磁體盤，在轉(zhuǎn)子的下出 軸上裝有受吸磁體盤，在轉(zhuǎn)子上出軸和電機(jī)殼體間安裝有徑向磁軸承。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具圓弧狀葉片的垂直軸風(fēng)車，其特征在于，可以采用目前市 售的內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子磁懸浮發(fā)電機(jī)構(gòu)成磁懸浮風(fēng)車。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種圓弧狀葉片以及由此葉片構(gòu)成的垂直軸風(fēng)車。所述葉片為一段圓弧形或一個(gè)圓環(huán)形，其橫截面為魚型，為一空腔結(jié)構(gòu)，該橫截面處于圓弧凸起側(cè)的一邊，其后緣的一部分被切去，切口位于葉片厚度最大處之后，切去部分的長度為占弦長的45～70％。將復(fù)數(shù)個(gè)以上所述的帶有切口的圓弧狀葉片或圓環(huán)狀葉片，呈徑向輻射狀均勻分布地安裝在一個(gè)輪轂的圓周上構(gòu)成風(fēng)輪，并使葉片的弦線與輪轂的圓周的切線有0～10度的夾角，這些葉片可以單層安裝或多層安裝，所構(gòu)成的風(fēng)輪可以通過利用磁拉力的作用使之被拉升懸空，進(jìn)而構(gòu)成磁懸浮的垂直軸風(fēng)車，根據(jù)發(fā)電機(jī)類型的不同有外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子兩種結(jié)構(gòu)模式。
文檔編號(hào)H02N15/00GK102032101SQ201110020070
公開日2011年4月27日 申請日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月18日
發(fā)明者李永平 申請人:李永平