專利名稱：磁力可變攻角水輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
磁力可變攻角水輪機(jī)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及潮流能發(fā)電的水輪機(jī)，特別是一種磁力可變攻角水輪機(jī)。
背景技術(shù)：
[0002]目前，潮流能水輪機(jī)中水平軸和豎直軸水輪機(jī)應(yīng)用較多。根據(jù)水輪機(jī)具體形式的不同，水平軸水輪機(jī)大致可分為“風(fēng)車”式、導(dǎo)流罩式、“空心”式，已成為水平軸式潮流能水輪機(jī)是現(xiàn)在技術(shù)較為成熟的一種。豎直軸潮流能水輪機(jī)基本原理為依靠翼型葉片的升力和阻力提取流體動(dòng)能，發(fā)展到現(xiàn)在主要有直葉片和螺旋形葉片兩種形式，豎直軸潮流能水輪機(jī)最大特點(diǎn)是適應(yīng)各向來流，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向始終不變。[0003]為提高豎直軸潮流能水輪機(jī)獲能效率和降低啟動(dòng)流速，可以實(shí)現(xiàn)葉片的可變攻角。以往的可變攻角式的水輪機(jī)包括一套水輪機(jī)機(jī)座、一根主軸、一個(gè)或兩個(gè)轉(zhuǎn)盤箱、若干個(gè)葉片、葉片軸以及與之配套的葉片軸承座、彈簧及相關(guān)附件。在潮流方向穩(wěn)定后，無論漲潮還是退潮，葉片在水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)的不同位置借助彈簧力可自主地將葉片的攻角調(diào)整至較佳值，進(jìn)而改善了水輪機(jī)的特性曲線，使之接近于機(jī)構(gòu)復(fù)雜的擺線式可變攻角的直葉水輪機(jī)性能，性能價(jià)格比可提高30%左右，其利用彈簧結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)豎軸潮流能水輪機(jī)葉片攻角的功能。[0004]以往的利用彈簧改變攻角的水輪機(jī)利用彈簧調(diào)整，其本身具有疲勞強(qiáng)度，長(zhǎng)時(shí)間工作容易產(chǎn)生疲勞損壞。發(fā)明內(nèi)容[0005]為解決上述技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種磁力可變攻角水輪機(jī)，以利于控制直葉片豎直軸水輪機(jī)的葉片攻角，改善水輪機(jī)的性能，并且簡(jiǎn)化控制機(jī)構(gòu)， 增加水輪機(jī)穩(wěn)定性。[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是提供一種磁力可變攻角水輪機(jī)， 所述水輪機(jī)包括有主軸，主軸通過主軸軸承與水輪機(jī)機(jī)座連接，其中所述主軸固定連接在轉(zhuǎn)盤的中心，在轉(zhuǎn)盤上均布有多個(gè)固定連接葉片的連接孔，相對(duì)于每個(gè)連接孔的一側(cè)對(duì)稱設(shè)有固定磁鐵，每個(gè)連接孔內(nèi)設(shè)有軸承，通過軸承將連接葉片的葉片軸固定在轉(zhuǎn)盤的邊緣， 葉片能夠以葉片軸為中心自由轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片軸上連接有一個(gè)或兩個(gè)平行于轉(zhuǎn)盤的擺桿的一端，擺桿的另一端設(shè)有擺桿磁鐵；葉片軸上連接有兩個(gè)擺桿，則擺桿分別設(shè)在二固定磁鐵外側(cè)，擺桿另一端的擺桿磁鐵與固定磁鐵磁性相斥；葉片軸上連接有一個(gè)擺桿，則擺桿設(shè)在兩個(gè)固定磁鐵中間，擺桿另一端的擺桿磁鐵與固定磁鐵磁性相斥。[0007]本實(shí)用新型的效果是該結(jié)構(gòu)是利用永磁鐵或電磁鐵控制葉片攻角，疲勞問題大大降低，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)，性能更加穩(wěn)定。葉片控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，磁鐵性能相對(duì)穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)，穩(wěn)定性高。固定在轉(zhuǎn)盤上的磁鐵既可以是永磁鐵，也可以是電磁鐵，所以可以做成主動(dòng)式變攻角水輪機(jī)，大大簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的主動(dòng)式變攻角水輪機(jī)復(fù)雜的葉片控制結(jié)構(gòu)。


[0008]圖I是本實(shí)用新型的磁力可變攻角水輪機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；[0009]圖2是本實(shí)用新型的磁力可變攻角水輪機(jī)一實(shí)施例磁控部分示意圖；[0010]圖3是本實(shí)用新型的磁力可變攻角水輪機(jī)另一實(shí)施例磁控部分示意圖；[0011]圖4是本實(shí)用新型的磁力可變攻角水輪機(jī)的葉片平衡位置示意圖。[0012]圖中[0013]I、葉片2、葉片軸3、轉(zhuǎn)盤4、葉片軸承5、擺桿6、擺桿磁鐵[0014]7、固定磁鐵8、主軸軸承9、水輪機(jī)主軸10、水輪機(jī)機(jī)座具體實(shí)施方式
[0015]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的磁力可變攻角水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)加以詳細(xì)描述。[0016]如圖I所示，葉片I的數(shù)量為3到4個(gè)。葉片I與葉片軸2連接，葉片軸2通過葉片軸承4固定在轉(zhuǎn)盤3的邊緣，葉片I可以以葉片軸2為中心自由轉(zhuǎn)動(dòng)，擺桿5平行于轉(zhuǎn)盤 3的，一端與葉片軸2連接，另一端固定永磁鐵6。水輪機(jī)主軸9與轉(zhuǎn)盤3的中心固定連接并通過主軸軸承8與水輪機(jī)機(jī)座10連接。[0017]第一種技術(shù)方案如圖2所示，在沒有約束的條件下葉片I可以以葉片軸2中心線為中心自由轉(zhuǎn)動(dòng)，兩根擺桿5分別與葉片軸2上端的同一部位連接，平行于轉(zhuǎn)盤3，兩根擺桿5另一端分別固定擺桿磁鐵6，兩根擺桿5之間的角度和長(zhǎng)度根據(jù)轉(zhuǎn)盤3的半徑而定，以便于充分利用空間。每一組的角度可以不一樣，以便充分利用轉(zhuǎn)盤3的空間，長(zhǎng)度應(yīng)小于葉片軸2與水輪機(jī)主軸9之間的距離。兩塊固定磁鐵7為永磁鐵或者電磁鐵，固定在轉(zhuǎn)盤3 上，分別與擺桿5上的擺桿磁鐵6相互排斥并保持一定的距離，固定磁鐵7極性分別與擺桿 5上的擺桿磁鐵6的極性相同，于是兩組磁鐵之間分別產(chǎn)生排斥力，兩組排斥力產(chǎn)生的力矩使葉片軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，調(diào)節(jié)兩組磁鐵之間的距離或者大小以達(dá)到平衡。[0018]當(dāng)葉片受到外界力，如水流沖擊力時(shí)，葉片軸會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，兩組磁鐵之間的距離會(huì)改變，一組增大，一組減小，距離增大的一組之間的排斥力會(huì)減小，距離減小的一組之間的排斥力會(huì)增大，從而會(huì)產(chǎn)生使葉片軸恢復(fù)到原來位置的恢復(fù)力矩。兩組排斥力使得葉片軸 2向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)兩組磁鐵的磁性大小以及距離，使得葉片I在平衡位置，當(dāng)葉片I 在平衡位置時(shí)，葉片I的翼型斷面弦線與葉片軸2和轉(zhuǎn)盤3圓心的連線垂直，如圖4所示。[0019]第二種技術(shù)方案如圖3所不,磁鐵布局方式與第一種方案不同,其它布局和第一種方案相同。一個(gè)擺桿5與葉片軸2上端連接，擺桿5與葉片I的翼型斷面弦線垂直，平行于轉(zhuǎn)盤3,擺桿5另一端固定擺桿磁鐵6,兩塊固定磁鐵7為永磁鐵或者電磁鐵,固定在轉(zhuǎn)盤 3上，相隔一定距離并且相互吸引，將擺桿磁鐵6位于兩塊固定磁鐵7之間并分別與其排斥， 調(diào)節(jié)磁鐵的磁性大小以及距離，使得葉片I在平衡位置，平衡位置如圖4所示。兩個(gè)固定的磁鐵之間相吸并保持一定的距離。擺桿磁鐵位于這組磁鐵之間，并分別與兩邊的磁鐵排斥。 于是當(dāng)葉片受到水流沖擊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)。[0020]水輪機(jī)工作時(shí)，水流沖擊葉片，帶動(dòng)水輪機(jī)以主軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片在圍繞主軸轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，也會(huì)圍繞葉片軸擺動(dòng)，擺桿上的磁鐵與兩塊固定磁鐵之間的距離會(huì)改變，從而產(chǎn)生恢復(fù)力矩從而改變與水流的夾角。葉片在水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)的不同位置借助磁鐵之間的排斥力可自主地將葉片的攻角調(diào)整至較佳值，如果安裝的是電磁鐵，則可以通過改變電流大小來調(diào)節(jié)排斥力，進(jìn)而改變?nèi)~片攻角；如果安裝的是永磁鐵，則是通過水流沖擊力來被動(dòng)改變?nèi)~片攻角，進(jìn)而改善了水輪機(jī)的性能曲線，提高能量利用效率。
權(quán)利要求1.一種磁力可變攻角水輪機(jī)，所述水輪機(jī)包括有主軸(9)，主軸(9)通過主軸軸承(8)與水輪機(jī)機(jī)座(10 )連接，其特征是所述主軸(9 )固定連接在轉(zhuǎn)盤(3 )的中心，在轉(zhuǎn)盤(3 )上均布有多個(gè)固定連接葉片(I)的連接孔，相對(duì)于每個(gè)連接孔的一側(cè)對(duì)稱設(shè)有固定磁鐵(7)，每個(gè)連接孔內(nèi)設(shè)有軸承(4)，通過軸承(4)將連接葉片(I)的葉片軸(2)固定在轉(zhuǎn)盤(3)的邊緣，葉片(I)能夠以葉片軸(2 )為中心自由轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片軸(2 )上連接有一個(gè)或二個(gè)平行于轉(zhuǎn)盤(3)的擺桿(5)的一端，擺桿(5)的另一端設(shè)有擺桿磁鐵(6);葉片軸(2)上連接有一個(gè)擺桿(5 )，則擺桿(5 )設(shè)在二固定磁鐵(7 )中間，擺桿(5 )另一端的擺桿磁鐵(6 )與固定磁鐵(7)磁性相斥；葉片軸(2)上連接有二個(gè)擺桿(5)，則擺桿(5)分別設(shè)在二固定磁鐵(7)外側(cè)，擺桿(5 )另一端的擺桿磁鐵(6 )與固定磁鐵(7 )磁性相斥。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁力可變攻角水輪機(jī)，其特征是所述固定磁鐵(7)為永磁鐵或者電磁鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁力可變攻角水輪機(jī)，其特征是所述葉片軸(2)上連接有一個(gè)擺桿(5)，當(dāng)葉片(I)在平衡位置時(shí)，擺桿(5)與葉片(I)的翼型斷面弦線垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁力可變攻角水輪機(jī)，其特征是所述葉片軸(2)上連接有二個(gè)擺桿(5)，當(dāng)葉片(I)在平衡位置時(shí)，葉片(I)的翼型斷面弦線與葉片軸(2)和轉(zhuǎn)盤(3)圓心的連線垂直。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種磁力可變攻角水輪機(jī)，水輪機(jī)的主軸固定連接在轉(zhuǎn)盤的中心，在轉(zhuǎn)盤上均布有多個(gè)固定連接葉片的連接孔，相對(duì)于每個(gè)連接孔的一側(cè)對(duì)稱設(shè)有固定磁鐵，每個(gè)連接孔內(nèi)設(shè)有軸承，通過軸承將連接葉片的葉片軸固定在轉(zhuǎn)盤的邊緣，葉片能夠以葉片軸為中心自由轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片軸上連接有一個(gè)或二個(gè)平行于轉(zhuǎn)盤的擺桿的一端，擺桿的另一端設(shè)有擺桿磁鐵。有益效果是該結(jié)構(gòu)是利用永磁鐵或電磁鐵控制葉片攻角，疲勞問題降低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)，性能穩(wěn)定。固定在轉(zhuǎn)盤上的磁鐵既可以是永磁鐵，也可以是電磁鐵，可以做成主動(dòng)式變攻角水輪機(jī)，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的主動(dòng)式變攻角水輪機(jī)復(fù)雜的葉片控制結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)F03B3/14GK202811167SQ20122043443
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者趙小林, 劉冬冬, 白新建, 吳騰, 胡宇峰 申請(qǐng)人:天津修船技術(shù)研究所