一種利用風能進行發(fā)電和產(chǎn)生推力的馬格納斯效應轉(zhuǎn)子的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種利用風能進行發(fā)電和產(chǎn)生推力的馬格納斯效應轉(zhuǎn)子，包括主轉(zhuǎn)軸、主轉(zhuǎn)筒組件、若干組風葉組件和風葉驅(qū)動組件，在主轉(zhuǎn)筒內(nèi)部安裝了若干繞圓周均勻分布的風葉，采用安裝于伺服驅(qū)動電機上的風葉收放控制主齒輪與所有風葉夾套轉(zhuǎn)動軸端部的風葉收放控制從動齒輪嚙合配合，使得伺服控制電機可同時控制所有風葉伸出或收入主轉(zhuǎn)筒。當風葉位于主轉(zhuǎn)筒內(nèi)部時，主轉(zhuǎn)筒依靠外部電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動，從而在來流的條件下產(chǎn)生較大推力；當無需主轉(zhuǎn)筒產(chǎn)生推力時，風葉伸出主轉(zhuǎn)筒，在風力驅(qū)動下帶動主轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，驅(qū)動外部發(fā)電機實現(xiàn)風力發(fā)電。這使得該轉(zhuǎn)子既可作為提供推力的推進器，又可在無需提供推力時用以發(fā)電，充分利用風能，具備很高的經(jīng)濟性。
【專利說明】一種利用風能進行發(fā)電和產(chǎn)生推力的馬格納斯效應轉(zhuǎn)子
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于推進【技術領域】，具體為一種利用風能進行發(fā)電和產(chǎn)生推力的馬格納斯效應轉(zhuǎn)子。
【背景技術】
[0002]經(jīng)典的馬格納斯效應是指在粘性不可壓縮流體中運動的旋轉(zhuǎn)圓柱受到舉力的一種現(xiàn)象。比如，足球在氣流中運動時，若其上球面的旋轉(zhuǎn)方向與氣流同向，則會帶動上球面附近的氣流運動，使得上球面的流速增加，產(chǎn)生低壓；反之，與氣流速度方向相反的下球面則會產(chǎn)生高壓,從而產(chǎn)生舉力。
[0003]目前馬格納斯效應的應用有作為船舶的推進裝置和風力發(fā)電的轉(zhuǎn)子。
[0004]由于海上風力較強，馬格納斯效應轉(zhuǎn)子可作為船舶的推進系統(tǒng)。由J.P.溫克勒等人申請的中國專利CN102803065A公開了包括裝載式馬格納斯效應轉(zhuǎn)子的船舶。該發(fā)明提供的船舶方案包括船體和甲板，豎直安裝于甲板上的圓筒形轉(zhuǎn)子有可繞著自身縱向中心線旋轉(zhuǎn)的圓筒壁，并具有上部端板。該轉(zhuǎn)子在不運轉(zhuǎn)時上部端板位于甲板附近，端板設置有可動邊緣區(qū)段，邊緣區(qū)段在轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)時從周邊壁徑向向外地延伸，并在轉(zhuǎn)子不運轉(zhuǎn)時縮回至靠近周邊壁的位置。該方案的優(yōu)點是可以充分利用海上風力，為船舶提供部分推力；其局限在于，利用與船舶航向垂直的側(cè)向風力，而若風向與航向相同時產(chǎn)生的是側(cè)向力，無益于船舶推進，此時該馬格納斯效應轉(zhuǎn)子不能起到推進作用，對于船體而言成為附加重量，使得該方案對于風向具有較高要求；另外，當船舶靠岸停泊期間不能充分利用風能發(fā)電，上述不足降低了其經(jīng)濟性和實用性。
[0005]由村上信博等人申請的中國專利CN1846056公開了一種馬格納斯型風力發(fā)電裝置。該發(fā)明提供了一種從低風速區(qū)域到高風速區(qū)域均可發(fā)電的馬格納斯型風力發(fā)電裝置。該裝置具有:向發(fā)電機構(gòu)部傳遞旋轉(zhuǎn)力矩的水平旋轉(zhuǎn)軸；從該水平旋轉(zhuǎn)軸上呈放射狀配設的旋轉(zhuǎn)圓柱；以及驅(qū)動各旋轉(zhuǎn)圓柱繞著這些旋轉(zhuǎn)圓柱的軸旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動馬達。通過由各旋轉(zhuǎn)圓柱的旋轉(zhuǎn)與風力的相互作用產(chǎn)生的馬格納斯升力使水平旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，用以驅(qū)動發(fā)電機構(gòu)部。在旋轉(zhuǎn)圓柱的外周表面上設置空氣流動單元，用于產(chǎn)生空氣流動，并使馬格納斯升力增大。該裝置的不足是:用以驅(qū)動水平旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)發(fā)電的各放射狀旋轉(zhuǎn)圓柱并不能主動繞自身圓柱中心軸線轉(zhuǎn)動，提供的馬格納斯力十分有限，在低風速時的發(fā)電效率可能不如常規(guī)水平軸風力發(fā)電機。
[0006]由J.賽費特申請的中國專利CN102661241A公開了一種風力混合轉(zhuǎn)子方案，其具有橫流轉(zhuǎn)子、引導裝置以及馬格納斯轉(zhuǎn)子。橫流轉(zhuǎn)子以繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的方式保持并且具有多個軸向地伸延的轉(zhuǎn)子葉片。引導裝置具有罩殼區(qū)段，其在周向上部分地如此包圍橫流轉(zhuǎn)子，即可通過流入的風驅(qū)動橫流轉(zhuǎn)子。馬格納斯轉(zhuǎn)子布置在橫流轉(zhuǎn)子之內(nèi)，其中，馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線在旋轉(zhuǎn)軸線的方向上伸延。馬格納斯轉(zhuǎn)子具有封閉的周面，并且可通過驅(qū)動裝置以繞所述馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)的方式驅(qū)動馬格納斯轉(zhuǎn)子。該方案中馬格納斯效應在風力發(fā)電中僅起到輔助作用。[0007]總之，綜合來看，根據(jù)馬格納斯效應特點，馬格納斯效應在未來的工業(yè)和能源領域具有廣泛的應用潛力，特別是在海洋和高空環(huán)境下，由于風不會受到遮擋，風力穩(wěn)定，且風能資源豐富，馬格納斯效應具有很大的應用前景。然而，目前的馬格納斯效應轉(zhuǎn)子仍是單獨應用于推進裝置或者風力發(fā)電裝置，風能利用率有限，還沒有充分利用馬格納斯效應的特點，最大限度地發(fā)揮其效能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]要解決的技術問題
[0009]為解決現(xiàn)有技術存在的問題，使馬格納斯效應轉(zhuǎn)子在有風情況下可以產(chǎn)生推力，也可進行風力發(fā)電的特點結(jié)合起來，本發(fā)明提出了一種利用風能進行發(fā)電和產(chǎn)生推力的馬格納斯效應轉(zhuǎn)子。
[0010]技術方案
[0011]本發(fā)明的技術方案為:
[0012]所述一種利用風能進行發(fā)電和產(chǎn)生推力的馬格納斯效應轉(zhuǎn)子，其特征在于:包括主轉(zhuǎn)軸、主轉(zhuǎn)筒組件、若干組風葉組件和風葉驅(qū)動組件；
[0013]所述主轉(zhuǎn)筒組件包括主轉(zhuǎn)筒和兩個主轉(zhuǎn)筒蓋板；主轉(zhuǎn)筒兩端分別與主轉(zhuǎn)筒蓋板固定連接；主轉(zhuǎn)筒側(cè)面開有若干軸向的風葉伸縮縫，風葉伸縮縫個數(shù)與風葉組件個數(shù)相同；兩個主轉(zhuǎn)筒蓋板與主轉(zhuǎn)軸同軸固定連接；兩個主轉(zhuǎn)筒蓋板的內(nèi)側(cè)端面上開有若干風葉夾套安裝孔；
[0014]所述風葉組件包括風葉和風葉夾套；所述風葉由平板風葉板和圓弧風葉板組成，平板風葉板的寬度等于圓弧風葉板的圓弧半徑；平板風葉板兩端固連風葉夾套，風葉夾套與風葉夾套安裝孔轉(zhuǎn)動配合，其中風葉夾套的轉(zhuǎn)動軸處于對應圓弧風葉板的圓弧圓心位置；當風葉夾套繞轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動時，風葉夾套帶動圓弧風葉板沿自身圓弧在主轉(zhuǎn)筒側(cè)面對應的風葉伸縮縫內(nèi)伸縮；
[0015]所述風葉驅(qū)動組件包括驅(qū)動電機和主齒輪；驅(qū)動電機安裝在一個主轉(zhuǎn)筒蓋板的外側(cè)端面，驅(qū)動電機驅(qū)動主齒輪轉(zhuǎn)動，主齒輪與主轉(zhuǎn)筒同軸；主齒輪與所有風葉夾套轉(zhuǎn)動軸端部的從動齒輪嚙合配合。
[0016]所述一種利用風能進行發(fā)電和產(chǎn)生推力的馬格納斯效應轉(zhuǎn)子，其特征在于:風葉驅(qū)動組件上套有副轉(zhuǎn)筒，副轉(zhuǎn)筒與主轉(zhuǎn)筒蓋板固定連接，副轉(zhuǎn)筒與主轉(zhuǎn)筒同軸。
[0017]有益效果
[0018]本發(fā)明的有益效果為:在主轉(zhuǎn)筒內(nèi)部安裝了若干繞圓周均勻分布的風葉，充分利用了主轉(zhuǎn)筒圓柱形內(nèi)部空間；采用安裝于伺服驅(qū)動電機上的風葉收放控制主齒輪與所有風葉夾套轉(zhuǎn)動軸端部的風葉收放控制從動齒輪嚙合配合，使得伺服控制電機可同時控制所有風葉伸出或收入主轉(zhuǎn)筒。當風葉位于主轉(zhuǎn)筒內(nèi)部時，主轉(zhuǎn)筒可作為推力裝置，此時主轉(zhuǎn)軸依靠外部電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動，帶動主轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動，從而在來流的條件下產(chǎn)生較大推力；當無需主轉(zhuǎn)筒作為推進器產(chǎn)生推力時，風葉伸出主轉(zhuǎn)筒，在風力驅(qū)動下帶動主轉(zhuǎn)筒和主轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，主轉(zhuǎn)軸可驅(qū)動外部發(fā)電機實現(xiàn)風力發(fā)電。這使得該馬格納斯效應轉(zhuǎn)子既可作為提供推力的推進器，又可在無需提供推力時用以發(fā)電，充分利用風能，進行儲能，具備很高的經(jīng)濟性?！緦＠綀D】
【附圖說明】
[0019]圖1:風葉未伸出主轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖
[0020]圖2:風葉未伸出主轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)正視圖
[0021]圖3:風葉未伸出主轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)側(cè)視圖
[0022]圖4:風葉未伸出主轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)剖視圖
[0023]圖5:風葉伸出主轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖
[0024]圖6:風葉伸出主轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)側(cè)視圖
[0025]圖7:風葉伸出主轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)正視圖
[0026]圖8:風葉伸出主轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)剖視圖
[0027]圖9:主轉(zhuǎn)軸與主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板連接示意圖
[0028]圖10:主轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)示意圖
[0029]圖11:主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板連接件側(cè)視圖
[0030]圖12:主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板連接件剖視圖
[0031]圖13:主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板正視圖
[0032]圖14:主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板軸測圖
[0033]圖15:風葉與主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板連接示意圖
[0034]圖16:主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板風葉連接夾套示意圖
[0035]圖17:主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板風葉連接夾套剖視圖
[0036]圖18:風葉結(jié)構(gòu)示意圖
[0037]圖19:風葉結(jié)構(gòu)正視圖
[0038]圖20:風葉與主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板風葉連接夾套和主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板風葉連接夾套連接示意圖
[0039]圖21:風葉與主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板連接示意圖
[0040]圖22:主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板軸測示意圖一
[0041]圖23:主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板軸測示意圖二
[0042]圖24:主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板與主轉(zhuǎn)軸連接示意圖一
[0043]圖25:主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板與主轉(zhuǎn)軸連接示意圖二
[0044]圖26:主轉(zhuǎn)筒正視圖
[0045]圖27:主轉(zhuǎn)筒側(cè)視圖
[0046]圖28:主轉(zhuǎn)筒剖視圖
[0047]圖29:伺服控制電機、主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板、風葉收放控制大齒輪與風葉收放控制小齒輪配合連接示意圖
[0048]圖30:伺服控制電機、主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板、風葉收放控制大齒輪與風葉收放控制小齒輪配合連接側(cè)視圖
[0049]圖31:伺服控制電機、風葉收放控制大齒輪與風葉收放控制小齒輪配合連接后視圖
[0050]圖32:副轉(zhuǎn)筒示意圖
[0051]圖33:轉(zhuǎn)子作為推進器時風葉位于主轉(zhuǎn)筒內(nèi)的示意圖
[0052]圖34:轉(zhuǎn)子作為發(fā)電用時圓弧風葉段位于主轉(zhuǎn)筒外的示意圖[0053]其中:1.主轉(zhuǎn)軸；2.主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板連接件；3.主轉(zhuǎn)筒；4.主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板；5.風葉；6.主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板連接件；7.主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板；8.風葉收放控制小齒輪；9.風葉收放控制大齒輪；10.伺服控制電機；11.副轉(zhuǎn)筒；12.蓋板軸承；13.連接件軸筒；14.蓋板連接部；15.軸承安裝孔；16.主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板風葉連接夾套；17.主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板風葉連接夾套；18.內(nèi)側(cè)風葉收放控制轉(zhuǎn)軸；19.夾套U型夾槽；20.風葉連接夾套圓形凸臺；
21.外側(cè)風葉收放控制轉(zhuǎn)軸；22.蓋板凸蓋；23.蓋板凸臺；24.蓋板沉孔；25.平板風葉段；26.圓弧風葉段；27.風葉伸縮縫；28.風葉螺釘孔；29.風葉收放控制大齒輪空心軸套；30.蓋板連接部螺釘孔；31.主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板軸向連接螺釘；32.伺服控制電機連接螺釘；33.副轉(zhuǎn)筒連接螺釘；34.主轉(zhuǎn)筒連接螺釘；35.主轉(zhuǎn)軸螺紋孔；36.連接件軸筒螺釘孔；37.蓋板連接部螺釘孔；38.主轉(zhuǎn)筒蓋板螺紋孔；39.主轉(zhuǎn)筒蓋板中間通孔；40.風葉收放控制轉(zhuǎn)軸通孔；41.蓋板徑向螺紋孔；42.風葉連接螺釘；43.伺服控制電機螺紋孔；44.軸套螺釘；45.主轉(zhuǎn)筒螺釘孔；46.伺服電機安裝螺；47.伺服控制電機軸；48.副轉(zhuǎn)筒螺釘孔。
【具體實施方式】
[0054]下面結(jié)合具體實施例描述本發(fā)明:
[0055]本實施例中的利用風能進行發(fā)電和產(chǎn)生推力的馬格納斯效應轉(zhuǎn)子包括主轉(zhuǎn)軸1、主轉(zhuǎn)筒組件、六組風葉組件和風葉驅(qū)動組件。
[0056]所述主轉(zhuǎn)筒組件包括主轉(zhuǎn)筒3、主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板4和主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板7。參照附圖9，主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板4通過主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板連接件2與主轉(zhuǎn)軸I連接固定，主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板7通過主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板連接件6與主轉(zhuǎn)軸I連接固定。參照附圖10，主轉(zhuǎn)軸I采用碳纖維復合材料制造，軸長1220mm,外徑為40mm,壁厚3mm,在距其一端面182mm處開有一直徑為6mm的螺紋通孔，用以與主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板連接件2通過螺釘連接，在距其另一端面25mm處開有直徑同樣為6_的另一螺紋通孔35，用以與主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板連接件6連接。
[0057]參照附圖11和附圖12，主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板連接件2采用鋁合金材料制造，連接件2的軸筒13的內(nèi)徑與主轉(zhuǎn)軸I的外徑相同，壁厚3_，長33_，在軸筒13中部沿徑向開有直徑為6_的螺釘孔通孔，用以通過螺釘連接套緊固定在主轉(zhuǎn)軸I上；主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板連接件2的蓋板連接部14呈圓環(huán)形,厚度5mm,外徑為75mm,并在直徑為60mm的圓周上沿軸向開有4個直徑為6mm的螺釘通孔37，用以與主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板4上的主轉(zhuǎn)筒蓋板螺紋孔38通過螺釘連接，從而使得主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板4與主轉(zhuǎn)軸I的位置固定并套緊。
[0058]參照附圖13、附圖14、附圖15、附圖22、附圖23、附圖24和附圖25，主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板4和主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板7均采用尼龍材料制造，呈圓板型，總厚度為20mm，其中用以擋住主轉(zhuǎn)筒3的蓋板凸蓋22的厚度為5mm，直徑為240mm，與主轉(zhuǎn)筒的外徑相同；蓋板凸臺23的厚度為15mm,直徑為230mm,與主轉(zhuǎn)筒3的孔徑相同。在蓋板凸臺23距離中心半徑為30mm的圓周上沿軸向開有4個直徑為6mm的主轉(zhuǎn)筒蓋板螺紋孔38，用以與主轉(zhuǎn)筒蓋板通過螺釘連接。在蓋板凸臺23上半徑為105mm的圓周上均布有6個直徑為16mm、深度為6mm的軸承安裝孔15，用以安放蓋板軸承12，在每個軸承安裝孔15的中心處又開有一個直徑比蓋板軸承12內(nèi)徑略大的風葉收放控制轉(zhuǎn)軸通孔40，在蓋板凸臺23的環(huán)形側(cè)壁上的軸向中部位置，有沿周向均布的6個直徑為3_，深度為8_的蓋板徑向螺紋孔41，用以通過螺釘使得主轉(zhuǎn)筒3固定套緊于其上。參照附圖13和附圖14，主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板4的中心開有與主轉(zhuǎn)軸I外徑相同的主轉(zhuǎn)筒蓋板中間通孔，使得主轉(zhuǎn)軸I得以穿過；而參照附圖22和附圖23，主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板7的中心開的主轉(zhuǎn)筒蓋板中間通孔39孔徑比主轉(zhuǎn)軸I外徑大6mm，使得套緊固定在主轉(zhuǎn)軸I上的主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板連接件6的連接件軸筒13得以穿過，進入主轉(zhuǎn)筒I內(nèi)部；而主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板7的另一側(cè)開有與蓋板連接部14外徑相同、深IOmm的蓋板沉孔24，使得主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板連接件6的蓋板連接部14能夠沉入此孔，而用以連接蓋板連接部14和主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板7的主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板軸向連接螺釘31的螺釘頭不會凸出在主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板7外部，便于伺服控制電機10在主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板7上的安裝。
[0059]參照附圖26、附圖27和附圖28，主轉(zhuǎn)筒3采用碳纖維復合材料制造，其內(nèi)徑為230mm,外徑為240mm,長度為1000mm。距離主轉(zhuǎn)筒3兩端面7.5mm的壁面上沿周向分別均布有6個直徑為6_的螺釘通孔45，用以通過螺釘與主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板4和主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板7配合固定連接；在其壁面周向上還均布有6個沿軸向的風葉伸縮縫27，此風葉伸縮縫27距離主轉(zhuǎn)筒3的軸向兩端端面距離均為17mm，其長度為966mm，略長于風葉5的長度，寬度也略大于風葉5的厚度，使得風葉5可以通過此風葉伸縮縫進行伸出或收入主轉(zhuǎn)筒3。
[0060]所述風葉組件包括風葉5和風葉夾套。參考附圖18、附圖19和附圖20，風葉5采用碳纖維材料制造，厚度為3mm，風葉由平板風葉段25和圓弧風葉段26組成，其圓弧風葉段26的半徑與平板風葉段25的寬度相同，使得在風葉收放控制轉(zhuǎn)軸18轉(zhuǎn)動時，圓弧風葉段26剛好沿其自身圓弧面做圓周運動，得以從主轉(zhuǎn)筒3上的風葉伸縮縫27中伸出或收入，且圓弧風葉段26的圓弧面的扇形夾角為90°。在平板風葉段25的兩端距離端面4mm處各開有兩個風葉螺釘孔28，用以與主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板風葉連接夾套16和主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板風葉連接夾套17通過螺釘連接。
[0061]風葉夾套分為主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板風葉連接夾套16和主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板風葉連接夾套17。參照附圖16、附圖17、附圖20，主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板風葉連接夾套16和主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板風葉連接夾套17均采用鋁合金材料制造。如圖16、圖17所示，主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板風葉連接夾套16 —側(cè)有U型夾槽19,槽深6.5mm,槽寬3mm,風葉5的平板風葉段兩端分別卡在主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板風葉連接夾套2和主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板風葉連接夾套17的夾套U型夾槽19內(nèi)；夾套U型夾槽19的一側(cè)開有貫穿的螺紋孔，另一側(cè)開有貫穿的光孔，通過風葉連接螺釘42與風葉5上的風葉螺釘孔28連接，從而固定風葉5。在夾套U型夾槽19的另一側(cè)有一個比蓋板軸承12內(nèi)徑略大的風葉連接夾套圓形凸臺20，用以頂住蓋板軸承12，風葉連接夾套圓形凸臺20上有軸徑與蓋板軸承12內(nèi)徑相同的風葉收放控制轉(zhuǎn)軸21，主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板風葉連接夾套16上的風葉收放控制轉(zhuǎn)軸21的長度比蓋板軸承12的厚度大14mm，使得其與蓋板軸承12緊密配合的同時端面剛好與主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板4的一面平齊。而參照附圖20和附圖21，主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板風葉連接夾套17上的風葉收放控制轉(zhuǎn)軸21的長度比蓋板軸承12的厚度大14mm，使得其與蓋板軸承12緊密配合的同時，伸出主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板7的長度為75mm，用以與風葉收放控制小齒輪8套緊配合，且風葉收放控制轉(zhuǎn)軸21處于對應風葉的圓弧風葉段圓心位置處。通過上述連接方式，實現(xiàn)了風葉5的定位，且風葉5可跟隨風葉收放控制轉(zhuǎn)軸21轉(zhuǎn)動而不碰著主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板7和主轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)蓋板4。
[0062]參考附圖29、附圖30和附圖31，伺服控制電機10通過伺服控制電機連接螺釘32固定連接在主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板7上，可隨主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板7轉(zhuǎn)動；伺服控制電機10的伺服控制電機軸47與風葉收放控制大齒輪9的風葉收放控制大齒輪空心軸套29通過螺釘套緊固定；六個風葉收放控制小齒輪8分別通過緊釘螺釘套緊固定于主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板風葉連接夾套17上的風葉收放控制轉(zhuǎn)軸18，并與風葉收放控制大齒輪9嚙合配合。風葉收放控制小齒輪8和風葉收放控制大齒輪9的端面平齊，均采用碳鋼制造，傳動比為15。風葉收放控制大齒輪與主轉(zhuǎn)筒同軸。
[0063]參照附圖1和附圖32，副轉(zhuǎn)筒11采用碳纖維材料制造，呈筒狀。副轉(zhuǎn)筒11的筒深100mm,內(nèi)徑為240mm,壁厚3mm。在其靠近主轉(zhuǎn)筒一側(cè)、距離其端面5mm處的側(cè)壁上沿周向均布有6個徑向的副轉(zhuǎn)筒螺釘孔48。這樣，主轉(zhuǎn)筒3和副轉(zhuǎn)筒11通過螺釘連接固定套緊于主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板7上，且副轉(zhuǎn)筒11可以罩住風葉收放控制轉(zhuǎn)軸18、風葉收放控制小齒輪8、和風葉收放控制大齒輪9、伺服控制電機10等位于主轉(zhuǎn)筒3軸向外部的機構(gòu)。
[0064]參照附圖1、附圖4、附圖21、附圖29和附圖33，對各風葉5進行初始裝配安裝時，可通過伺服控制電機10對風葉5的轉(zhuǎn)動角度進行微調(diào)，具體為:伺服控制電機10的電機軸轉(zhuǎn)動一定角度，從而通過套緊于其上的風葉收放控制大齒輪9帶動與其嚙合配合的風葉收放控制小齒輪8轉(zhuǎn)動，使得主轉(zhuǎn)筒外側(cè)蓋板風葉連接夾套17的風葉收放控制轉(zhuǎn)軸18轉(zhuǎn)動，帶動圓弧風葉段26繞著風葉收放控制轉(zhuǎn)軸18的軸線轉(zhuǎn)動一定角度，直到圓弧風葉段26的末端端面與風葉伸縮縫27的縫口平齊，然后伺服控制電機10的電機軸鎖死，以使得風葉5位置固定。此時由于風葉5位于主轉(zhuǎn)筒3內(nèi)，該轉(zhuǎn)子可作為推進器，根據(jù)馬格納斯效應，在有風條件下，當外部電機驅(qū)動主轉(zhuǎn)軸I轉(zhuǎn)動時在主轉(zhuǎn)筒3和副轉(zhuǎn)筒11上均可產(chǎn)生推力。
[0065]此后，參照附圖5、附圖8、附圖21、附圖29和附圖34，當無需將轉(zhuǎn)子作為推進裝置產(chǎn)生推力，而需要利用風能進行發(fā)電時，伺服控制電機10的電機軸逆時針轉(zhuǎn)動6°，由于風葉收放控制大齒輪9與風葉收放控制小齒輪9之間的傳動比為15，則可使得每個風葉收放控制小齒輪8順時針轉(zhuǎn)動90°，從而使得每個風葉5的圓弧風葉段25均沿風葉伸縮縫27伸出主轉(zhuǎn)筒3外，在風力驅(qū)動下帶動主轉(zhuǎn)筒3轉(zhuǎn)動，從而帶動套緊有發(fā)電轉(zhuǎn)子的主轉(zhuǎn)軸I轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)發(fā)電功能；反之，當需要再從發(fā)電模式轉(zhuǎn)換為推進模式時，伺服控制電機反向轉(zhuǎn)動6°，則可使得每個風葉收放控制小齒輪8逆時針轉(zhuǎn)動90°，從而使風葉5的圓弧風葉段26收入主轉(zhuǎn)筒3內(nèi)，而圓弧風葉段26的末端端面與風葉伸縮縫27的縫口平齊，使其轉(zhuǎn)變?yōu)橥屏D(zhuǎn)子。這樣就實現(xiàn)了本方案轉(zhuǎn)子在推進和發(fā)電模式下的轉(zhuǎn)換，滿足不同狀態(tài)下的需要。
【權(quán)利要求】
1.一種利用風能進行發(fā)電和產(chǎn)生推力的馬格納斯效應轉(zhuǎn)子，其特征在于:包括主轉(zhuǎn) 軸、主轉(zhuǎn)筒組件、若干組風葉組件和風葉驅(qū)動組件； 所述主轉(zhuǎn)筒組件包括主轉(zhuǎn)筒和兩個主轉(zhuǎn)筒蓋板；主轉(zhuǎn)筒兩端分別與主轉(zhuǎn)筒蓋板固定連接；主轉(zhuǎn)筒側(cè)面開有若干軸向的風葉伸縮縫，風葉伸縮縫個數(shù)與風葉組件個數(shù)相同；兩個主轉(zhuǎn)筒蓋板與主轉(zhuǎn)軸同軸固定連接；兩個主轉(zhuǎn)筒蓋板的內(nèi)側(cè)端面上開有若干風葉夾套安裝孔； 所述風葉組件包括風葉和風葉夾套；所述風葉由平板風葉板和圓弧風葉板組成，平板風葉板的寬度等于圓弧風葉板的圓弧半徑；平板風葉板兩端固連風葉夾套，風葉夾套與風葉夾套安裝孔轉(zhuǎn)動配合，其中風葉夾套的轉(zhuǎn)動軸處于對應圓弧風葉板的圓弧圓心位置；當風葉夾套繞轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動時，風葉夾套帶動圓弧風葉板沿自身圓弧在主轉(zhuǎn)筒側(cè)面對應的風葉伸縮縫內(nèi)伸縮； 所述風葉驅(qū)動組件包括驅(qū)動電機和主齒輪；驅(qū)動電機安裝在一個主轉(zhuǎn)筒蓋板的外側(cè)端面，驅(qū)動電機驅(qū)動主齒輪轉(zhuǎn)動，主齒輪與主轉(zhuǎn)筒同軸；主齒輪與所有風葉夾套轉(zhuǎn)動軸端部的從動齒輪哨合配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用風能進行發(fā)電和產(chǎn)生推力的馬格納斯效應轉(zhuǎn)子，其特征在于:風葉驅(qū)動組件上套有副轉(zhuǎn)筒，副轉(zhuǎn)筒與主轉(zhuǎn)筒蓋板固定連接，副轉(zhuǎn)筒與主轉(zhuǎn)筒同軸。
【文檔編號】F03D3/06GK103437948SQ201310374803
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月25日
【發(fā)明者】唐繼偉, 胡峪, 宋筆鋒 申請人:西北工業(yè)大學