一种利用风能进行发电和产生推力的马格纳斯效应转子制造技术

本发明专利技术提出了一种利用风能进行发电和产生推力的马格纳斯效应转子，包括主转轴、主转筒组件、若干组风叶组件和风叶驱动组件，在主转筒内部安装了若干绕圆周均匀分布的风叶，采用安装于伺服驱动电机上的风叶收放控制主齿轮与所有风叶夹套转动轴端部的风叶收放控制从动齿轮啮合配合，使得伺服控制电机可同时控制所有风叶伸出或收入主转筒。当风叶位于主转筒内部时，主转筒依靠外部电机驱动转动，从而在来流的条件下产生较大推力；当无需主转筒产生推力时，风叶伸出主转筒，在风力驱动下带动主转轴转动，驱动外部发电机实现风力发电。这使得该转子既可作为提供推力的推进器，又可在无需提供推力时用以发电，充分利用风能，具备很高的经济性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提出了一种利用风能进行发电和产生推力的马格纳斯效应转子，包括主转轴、主转筒组件、若干组风叶组件和风叶驱动组件，在主转筒内部安装了若干绕圆周均匀分布的风叶，采用安装于伺服驱动电机上的风叶收放控制主齿轮与所有风叶夹套转动轴端部的风叶收放控制从动齿轮啮合配合，使得伺服控制电机可同时控制所有风叶伸出或收入主转筒。当风叶位于主转筒内部时，主转筒依靠外部电机驱动转动，从而在来流的条件下产生较大推力；当无需主转筒产生推力时，风叶伸出主转筒，在风力驱动下带动主转轴转动，驱动外部发电机实现风力发电。这使得该转子既可作为提供推力的推进器，又可在无需提供推力时用以发电，充分利用风能，具备很高的经济性。【专利说明】一种利用风能进行发电和产生推力的马格纳斯效应转子
本专利技术属于推进
，具体为一种利用风能进行发电和产生推力的马格纳斯效应转子。
技术介绍
经典的马格纳斯效应是指在粘性不可压缩流体中运动的旋转圆柱受到举力的一种现象。比如，足球在气流中运动时，若其上球面的旋转方向与气流同向，则会带动上球面附近的气流运动，使得上球面的流速增加，产生低压；反之，与气流速度方向相反的下球面则会产生高压,从而产生举力。目前马格纳斯效应的应用有作为船舶的推进装置和风力发电的转子。由于海上风力较强，马格纳斯效应转子可作为船舶的推进系统。由J.P.温克勒等人申请的中国专利CN102803065A公开了包括装载式马格纳斯效应转子的船舶。该专利技术提供的船舶方案包括船体和甲板，竖直安装于甲板上的圆筒形转子有可绕着自身纵向中心线旋转的圆筒壁，并具有上部端板。该转子在不运转时上部端板位于甲板附近，端板设置有可动边缘区段，边缘区段在转子运转时从周边壁径向向外地延伸，并在转子不运转时缩回至靠近周边壁的位置。该方案的优点是可以充分利用海上风力，为船舶提供部分推力；其局限在于，利用与船舶航向垂直的侧向风力，而若风向与航向相同时产生的是侧向力，无益于船舶推进，此时该马格纳斯效应转子不能起到推进作用，对于船体而言成为附加重量，使得该方案对于风向具有较高要求；另外，当船舶靠岸停泊期间不能充分利用风能发电，上述不足降低了其经济性和实用性。由村上信博等人申请的中国专利CN1846056公开了一种马格纳斯型风力发电装置。该专利技术提供了一种从低风速区域到高风速区域均可发电的马格纳斯型风力发电装置。该装置具有:向发电机构部传递旋转力矩的水平旋转轴；从该水平旋转轴上呈放射状配设的旋转圆柱；以及驱动各旋转圆柱绕着这些旋转圆柱的轴旋转的驱动马达。通过由各旋转圆柱的旋转与风力的相互作用产生的马格纳斯升力使水平旋转轴旋转，用以驱动发电机构部。在旋转圆柱的外周表面上设置空气流动单元，用于产生空气流动，并使马格纳斯升力增大。该装置的不足是:用以驱动水平旋转轴旋转发电的各放射状旋转圆柱并不能主动绕自身圆柱中心轴线转动，提供的马格纳斯力十分有限，在低风速时的发电效率可能不如常规水平轴风力发电机。由J.赛费特申请的中国专利CN102661241A公开了一种风力混合转子方案，其具有横流转子、引导装置以及马格纳斯转子。横流转子以绕旋转轴线旋转的方式保持并且具有多个轴向地伸延的转子叶片。引导装置具有罩壳区段，其在周向上部分地如此包围横流转子，即可通过流入的风驱动横流转子。马格纳斯转子布置在横流转子之内，其中，马格纳斯转子轴线在旋转轴线的方向上伸延。马格纳斯转子具有封闭的周面，并且可通过驱动装置以绕所述马格纳斯转子轴线旋转的方式驱动马格纳斯转子。该方案中马格纳斯效应在风力发电中仅起到辅助作用。总之，综合来看，根据马格纳斯效应特点，马格纳斯效应在未来的工业和能源领域具有广泛的应用潜力，特别是在海洋和高空环境下，由于风不会受到遮挡，风力稳定，且风能资源丰富，马格纳斯效应具有很大的应用前景。然而，目前的马格纳斯效应转子仍是单独应用于推进装置或者风力发电装置，风能利用率有限，还没有充分利用马格纳斯效应的特点，最大限度地发挥其效能。
技术实现思路
要解决的技术问题为解决现有技术存在的问题，使马格纳斯效应转子在有风情况下可以产生推力，也可进行风力发电的特点结合起来，本专利技术提出了一种利用风能进行发电和产生推力的马格纳斯效应转子。技术方案本专利技术的技术方案为:所述一种利用风能进行发电和产生推力的马格纳斯效应转子，其特征在于:包括主转轴、主转筒组件、若干组风叶组件和风叶驱动组件；所述主转筒组件包括主转筒和两个主转筒盖板；主转筒两端分别与主转筒盖板固定连接；主转筒侧面开有若干轴向的风叶伸缩缝，风叶伸缩缝个数与风叶组件个数相同；两个主转筒盖板与主转轴同轴固定连接；两个主转筒盖板的内侧端面上开有若干风叶夹套安装孔；所述风叶组件包括风叶和风叶夹套；所述风叶由平板风叶板和圆弧风叶板组成，平板风叶板的宽度等于圆弧风叶板的圆弧半径；平板风叶板两端固连风叶夹套，风叶夹套与风叶夹套安装孔转动配合，其中风叶夹套的转动轴处于对应圆弧风叶板的圆弧圆心位置；当风叶夹套绕转动轴转动时，风叶夹套带动圆弧风叶板沿自身圆弧在主转筒侧面对应的风叶伸缩缝内伸缩；所述风叶驱动组件包括驱动电机和主齿轮；驱动电机安装在一个主转筒盖板的外侧端面，驱动电机驱动主齿轮转动，主齿轮与主转筒同轴；主齿轮与所有风叶夹套转动轴端部的从动齿轮啮合配合。所述一种利用风能进行发电和产生推力的马格纳斯效应转子，其特征在于:风叶驱动组件上套有副转筒，副转筒与主转筒盖板固定连接，副转筒与主转筒同轴。有益效果本专利技术的有益效果为:在主转筒内部安装了若干绕圆周均匀分布的风叶，充分利用了主转筒圆柱形内部空间；采用安装于伺服驱动电机上的风叶收放控制主齿轮与所有风叶夹套转动轴端部的风叶收放控制从动齿轮啮合配合，使得伺服控制电机可同时控制所有风叶伸出或收入主转筒。当风叶位于主转筒内部时，主转筒可作为推力装置，此时主转轴依靠外部电机驱动转动，带动主转筒转动，从而在来流的条件下产生较大推力；当无需主转筒作为推进器产生推力时，风叶伸出主转筒，在风力驱动下带动主转筒和主转轴转动，主转轴可驱动外部发电机实现风力发电。这使得该马格纳斯效应转子既可作为提供推力的推进器，又可在无需提供推力时用以发电，充分利用风能，进行储能，具备很高的经济性。【专利附图】【附图说明】图1:风叶未伸出主转筒的转子结构示意图图2:风叶未伸出主转筒的转子结构正视图图3:风叶未伸出主转筒的转子结构侧视图图4:风叶未伸出主转筒的转子结构剖视图图5:风叶伸出主转筒的转子结构示意图图6:风叶伸出主转筒的转子结构侧视图图7:风叶伸出主转筒的转子结构正视图图8:风叶伸出主转筒的转子结构剖视图图9:主转轴与主转筒内侧盖板连接示意图图10:主转轴结构示意图图11:主转筒内侧盖板连接件侧视图图12:主转筒内侧盖板连接件剖视图图13:主转筒内侧盖板正视图图14:主转筒内侧盖板轴测图图15:风叶与主转筒内侧盖板连接示意图图16:主转筒内侧盖板风叶连接夹套示意图图17:主转筒内侧盖板风叶连接夹套剖视图图18:风叶结构示意图图19:风叶结构正视图图20:风叶与主转筒外侧盖板风叶连接夹套和主转筒内侧盖板风叶连接夹套连接示意图图21:风叶与主转筒外侧盖板连接示意图图22:主转筒外侧盖板轴测示意图一图23:主转筒外侧盖板轴测示意图二图24本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用风能进行发电和产生推力的马格纳斯效应转子，其特征在于：包括主转轴、主转筒组件、若干组风叶组件和风叶驱动组件；所述主转筒组件包括主转筒和两个主转筒盖板；主转筒两端分别与主转筒盖板固定连接；主转筒侧面开有若干轴向的风叶伸缩缝，风叶伸缩缝个数与风叶组件个数相同；两个主转筒盖板与主转轴同轴固定连接；两个主转筒盖板的内侧端面上开有若干风叶夹套安装孔；所述风叶组件包括风叶和风叶夹套；所述风叶由平板风叶板和圆弧风叶板组成，平板风叶板的宽度等于圆弧风叶板的圆弧半径；平板风叶板两端固连风叶夹套，风叶夹套与风叶夹套安装孔转动配合，其中风叶夹套的转动轴处于对应圆弧风叶板的圆弧圆心位置；当风叶夹套绕转动轴转动时，风叶夹套带动圆弧风叶板沿自身圆弧在主转筒侧面对应的风叶伸缩缝内伸缩；所述风叶驱动组件包括驱动电机和主齿轮；驱动电机安装在一个主转筒盖板的外侧端面，驱动电机驱动主齿轮转动，主齿轮与主转筒同轴；主齿轮与所有风叶夹套转动轴端部的从动齿轮啮合配合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐继伟，胡峪，宋笔锋，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
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