專利名稱：風力供電廣告牌的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種風力供電廣告牌，屬于新能源技術領域，尤其涉及一種垂直軸高效率的風力發(fā)電的廣告牌。
背景技術：
隨著市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，公路兩側的廣告牌已經(jīng)成為體現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)文化的風景線。尤其在于高速公路兩側的大型廣告牌，其耗電之大，用電纜線附設供電的投資費用之高，是可以想象的，如果，采用風力發(fā)電機供電，其節(jié)能省錢的效果是不言而喻、毫無疑問的。但是，現(xiàn)有技術中，垂直軸風力發(fā)電機的發(fā)電效率并不高，其缺陷是體積大、效率低，風力發(fā)電的設計，僅限于對外界自然風力的利用，沒有將內(nèi)部的通風、散熱、引風力和外界自然風力與發(fā)電機內(nèi)部結構的設計溶于一體，加以綜合利用，以求更科學地發(fā)揮風能潛力和提高發(fā)電效果的理想目標。
在實際生活中，由于，自然界的風速始終處于不斷變化之中，大多數(shù)氣候和時間處在微風狀態(tài)，所以，設計和選擇優(yōu)良的發(fā)電機、運用微型計算機技術自動跟蹤風力，適時調(diào)控發(fā)電，是保證和提高風力發(fā)電效率的重要渡經(jīng)之一。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述目的，本發(fā)明的技術方案
一種風力供電廣告牌，包括發(fā)電機10的外轉子與球托7連接，主軸6
固定在機架9上，通過主軸承4支承風輪5和助動風輪2，頂部設有助動風口 3，機架9套接在支柱13上，支柱中設有風道14、進風口15、廣告牌11，燈具12通過導線31與控制盒16、光敏電阻17、發(fā)電機10連接，以及止動器8為主要
部件組成；特征是發(fā)電機10內(nèi)設有助動風道和自動跟蹤調(diào)速系統(tǒng)，所說助動風道，由鋼管制成主軸6中的助動風道141和主軸上的出風孔23以及下端蓋27中的進風孔22構成；風道通過發(fā)電機內(nèi)部帶走熱量，以克服運行時所產(chǎn)生的溫升和永磁體因過熱造成的退磁老化問題，同時，使風能利用率從下述渡經(jīng)得以提高1.利用地面空氣與支柱13上端空氣的溫差和高低壓差形成的引鳳力，從內(nèi)部推動風輪5和助動風輪2旋轉；2.發(fā)電機的溫升和散熱促使風道中的空氣加速循環(huán)上升，從助動出風口 3推動助動風輪2旋轉；3.自然界風力從外部推動風輪5和助動風輪2旋轉，因此，本發(fā)明的風能利用率與現(xiàn)有技術相比，優(yōu)點是顯而易見的。
上述所說自動跟蹤調(diào)速系統(tǒng)，由嵌裝在靜盤24上的霍爾元件28、溫度傳感器29和線圈25、以及控制盒16內(nèi)的單片機系統(tǒng)、為主要元件組成，線圈25是，可串、并聯(lián)連接的繞組或三相星形/三角形連接的繞組構成；當動盤19旋轉，霍爾元件28從永磁體20中感應霍爾信號，通過信號線30傳遞給控制盒16內(nèi)的單片機系統(tǒng)，運算處理、功率放大以后，由接觸器執(zhí)行自動切換上述線
圈繞組的接線方式，使之與外界風速相匹配，從而調(diào)節(jié)、控制和穩(wěn)定發(fā)電機的輸出功率。
上述所說的主軸6，由鋼管制成，長度可根據(jù)配置的風輪高度套接加長，主軸6的直徑至少是發(fā)電機外殼直徑的四分之一， 一般選擇比例在1: 0.25 0.6的范圍內(nèi)，有利于擴展通風量和縮短主軸與轉子、與定子之間的直徑距離，提高動態(tài)平衡度和穩(wěn)定性、減輕重量、降低成本、改善發(fā)電能力。
上述所說的風輪5和助動風輪2為渦輪式風輪由薄片金屬材料壓制成若干渦輪角度的葉片，下端圍成圓形固定在球托7上，上端與防雨蓋1固定，構成球形的渦輪式風輪，該渦輪式風輪運轉時，在內(nèi)部形成負壓，使內(nèi)部空氣與外部空氣形成對流，利用支柱上端與地面自然空氣引風力的作用，進一步推動風輪旋轉，達到良好的通風和發(fā)電效果。
上述所說發(fā)電機10，為永磁疊加型發(fā)電機，主要采用永磁體20，分別嵌裝固定在動盤19內(nèi)，靜盤24套裝在主軸6上，由端蓋18和27中的軸承21支承，端蓋上設有凹槽或凸槽，該凹槽與動盤19的凸槽卡接，螺栓26通過凹、凸槽將端蓋固定在動盤19上，靜盤24內(nèi)嵌裝線圈25、霍爾元件28、溫度傳感器29、導線31和信號線30穿過管路與控制盒16、光敏電阻17、以及燈具12連接組成。
實踐中，交流發(fā)電機的轉速與磁極數(shù)成反比，當磁極數(shù)確定以后，發(fā)電機的轉速與輸出電壓、頻率成正比；因此，可以使用改變磁場極數(shù)的接線法或改變輸出電壓的接線法，來實現(xiàn)發(fā)電機與風輪的轉速相匹配，單相發(fā)電機線圈25可用繞組串、并聯(lián)的接線方法；三相發(fā)電機則用星形/三角形轉換的接線方法解決。
例如，當發(fā)電機在20極，300轉/分時，線圈25的繞組是串聯(lián)接線，正常發(fā)電，由于外界風速增強，轉速超過600轉/分以上時，自動跟蹤調(diào)速系統(tǒng)就發(fā)出指令，控制盒16自動控制執(zhí)行切換，通過接觸器將線圈25切換成并聯(lián)的接線方法或者自動控制切換成星形/三角形的接線方式，進行匹配，使發(fā)電機在自然風速環(huán)境中的適用寬度提高一倍以上。
上述所說控制盒16內(nèi)設有單片機系統(tǒng)、功率放大電路、自動充電電路、以及接觸器、顯示電路板為主要元件組成的普通自動控制電路，附設鋰電池、超級電容以克服蓄電池使用壽命短的缺陷；制作較大功率的廣告牌燈可增設蓄電池組、超級電容器、逆變器，并另設電控箱，便于擴展和控制較大功率發(fā)電機的正常運轉。
上述所說的溫度傳感器29為1只或每片靜盤裝1只，采集到的溫度信息由信號線30傳遞給控制盒16的單片機系統(tǒng)、運算處理、功率放大，自動檢測線 圈和發(fā)電機溫升，若出現(xiàn)異常時，則自動存儲記錄、顯示報警、直至關閉該片 繞組的輸出電路，以確保發(fā)電機的運行安全。
上述所說機架9由不銹鋼材料制成，十字支架99外側與機架9的圓形圈片 焊接，內(nèi)側焊接可固定主軸6的空心圓盤999，主軸下端通過圓盤999中的橫 檔定位，由螺母固定，機架上裝置控制盒16、光敏電阻17、止動器8。
上述所說止動器8，由不銹鋼材料制成匚型，側面開有長孔，螺栓通過長 孔將止動器定位在機架9的外側，松動螺栓，移動止動器使上端與球托7下邊 凹槽缺口銜接，就能停止或鎖定風輪5轉動，以方便安裝檢修時使用。
上述所說燈具12為超高功率型大功率LED燈或超高功率型大功率LED投光 燈具，以求亮度高、射程遠、體積小、節(jié)能環(huán)保、穩(wěn)定性好等優(yōu)點；光敏電阻 15，自動控制燈具12在晚上開燈。
上述所說發(fā)電機10，并不只限于使用永磁疊加型發(fā)電機，也可以使用其他 類型的垂直軸風力發(fā)電機、永磁垂直軸風力發(fā)電機替代，只要采用上述發(fā)明中 所說的助動風道、自動跟蹤調(diào)速系統(tǒng)、大口徑鋼管制作主軸的方法、的任何 一項，加以適當改進，即可與之配套，因此，采用上述發(fā)明中所說的助動風 道、自動跟蹤調(diào)速系統(tǒng)、大口徑鋼管制作主軸的方法、的任何一項，制成的風 力供電廣告牌、廣告牌燈、均應列入本發(fā)明的保護范圍。
綜上所述，本發(fā)明所述風力供電廣告牌與眾不同之處在于1發(fā)電機內(nèi)部
設有助動風道，克服了發(fā)電機運行時所產(chǎn)生的散熱問題，解決了永磁體因過熱
造成的退磁老化問題，提高了發(fā)電能力和使用壽命。2.設置了自動跟蹤調(diào)速系
統(tǒng)，采用霍爾元件、溫度傳感器、單片機微型計算機技術，自動跟蹤和調(diào)節(jié)轉 速，穩(wěn)定輸出功率等手段，克服了風力發(fā)電機在低風速下難以啟動或高風速中發(fā)電效率低、輸出不穩(wěn)定、噪音大等現(xiàn)實問題，確保了發(fā)電機的運行安全。3. 采用了大口徑鋼管制作主軸6的方法，大大地縮小和減輕了發(fā)電機的重量和體 積，大幅度地降低了制造成本。4.采用超高功率型大功率LED燈，具有亮度高、 射程遠、體積小、節(jié)能環(huán)保、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。5.采用鋰電池、超級電容以 克服蓄電池使用壽命短的缺陷。根據(jù)上述發(fā)明優(yōu)點，風力供電廣告牌這一新能 源項目，得以全面推廣，將之成為現(xiàn)實。
本發(fā)明的有益效果是結構簡單、部件少、耗材小、重量輕、體積小、成 本低、節(jié)能環(huán)保、制作工藝簡單、易于流水線大批量生產(chǎn)，同時，發(fā)電效率高， 輸出功率穩(wěn)定、運行安全、使用壽命長、適用范圍廣闊。


附圖1， 一種風力供電廣告牌的結構原理剖示圖。 附圖2， 一種雙龍風力供電廣告牌的結構原理示意圖。 附圖3， 一種風力發(fā)電機的結構原理剖示圖。 附圖4， 一種風力發(fā)電機機架結構俯視圖。
具體實施例方式
以下實施例并不構成對本發(fā)明保護范圍的任何限制。
附圖1.2.3.4.中1.防雨罩，2.助動風輪，3.助動風口， 4.主軸承5. 風輪，6.主軸，7.球托，8.止動器，9.機架，10.發(fā)電機，11.廣告牌，12.燈具， 13.支柱，14.風道，15.進風口， 16.控制盒，17.光敏電阻，18.端蓋，19.動盤， 20.永磁體，21.軸承，22.進風孔，23.出風孔，24.靜盤，25.線圈，26.螺栓， 27.下端蓋，28.霍爾元件，29.溫度傳感器，30.信號線，31.導線。
實施例附圖1所示， 一種風力供電廣告牌的結構原理剖示圖。 作為優(yōu)選，主軸6為不銹鋼管制成，下端固定在機架9上，機架外側設有限止風輪轉動的止動器8，機架套接在支柱13上端，支柱下端開有進風口15，助動 風輪2通過主軸承4裝置在風輪5上部，主軸承4具有平衡和支撐風輪重量的 作用；弧型的助動風口3，套接在主軸6的加長管上端，利用空氣引風力，向 助動風輪吹風，促使助動風輪旋轉；制造較大功率的廣場燈時，由于風輪較大， 可以增設助動風機或助動器來解決。主軸6的加長管下端，裝防塵罩，以保護 發(fā)動機免受灰塵雨水污染，控制盒16和光敏電阻17設置在機架9上，廣告牌 11固定在支柱13上，燈具12由導線31與控制盒16、光敏電阻17、連接，控 制盒中附設鋰電池和超級電容器，以克服蓄電池使用壽命短的缺陷。
實施例附圖2所示， 一種雙龍風力供電廣告牌的結構原理示意圖。
制作比較大型的廣告牌，作為優(yōu)選，將上述圖1的風力發(fā)電機相同兩柱并 列安裝，好似雙龍并列，在支柱上設置大型廣告牌111和燈具12。
實施例附圖3所示， 一種風力發(fā)電機機的結構原理剖示圖。作為優(yōu)選， 使用永磁疊加型發(fā)電機永磁體20，采用釹鐵硼磁鋼，分別嵌裝固定在動盤19 內(nèi)，靜盤24套裝在主軸6上，由端蓋18和27中的軸承21支承，端蓋上設有 凹槽或凸槽，凹槽與動盤19的凸槽卡接，螺栓26將端蓋固定在動盤19上，靜 盤24內(nèi)嵌裝線圈25、霍爾元件28、溫度傳感器29、導線31和信號線30穿過 管路與控制盒16以及燈具12電路連接。
實施例附圖4所示， 一種風力發(fā)電機機架的結構俯視圖。 作為優(yōu)選，機架9由不銹鋼材料制成，十字支架99外側與機架9的圓形圈片焊 接，內(nèi)側焊接可固定主軸6的空心圓盤999，主軸6下端通過圓盤999中的橫 檔定位，由螺母固定。
作為優(yōu)選，止動器8，由不銹鋼材料制成匚型，上端可以與托架下邊凹槽 缺口銜接，側面開有長孔，螺栓通過長孔將止動器8定位在機架9的外側，松動螺栓，上下移動止動器8就能夠停止或松開風輪5，上移后扭緊螺栓就能鎖 定風輪轉動，以供安裝、檢修時使用。
綜上所述，本發(fā)明的特征和優(yōu)點是顯而易見的，具有巨大的經(jīng)濟效益和市 場潛力。
根據(jù)上述實施例和工作原理，有些聰明的制造商稍微改變或試圖減少某一 另件而制造的雷同產(chǎn)品，也屬于本發(fā)明的保護范疇之例。
權利要求
1.一種風力供電廣告牌，包括發(fā)電機(10)的外轉子與球托(7)連接，主軸(6)固定在機架(9)上，通過主軸承(4)支承風輪(5)和助動風輪(2)，頂部設有助動風口(2)，機架(9)套接在支柱(13)上，支柱中設有風道(14)、進風口(15)、廣告牌(11)，燈具(12)通過導線(31)與控制盒(16)、光敏電阻(17)、發(fā)電機(10)連接，以及止動器(8)為主要部件組成；特征是發(fā)電機(10)內(nèi)設有助動風道和自動跟蹤調(diào)速系統(tǒng)，所說助動風道，由鋼管制成主軸(6)中的助動風道(141)和主軸上的出風孔(23)以及下端蓋(27)中的進風孔(22)構成；風道通過發(fā)電機內(nèi)部帶走熱量，同時，使風能利用率從下述渡經(jīng)得以提高1.利用地面空氣與支柱(13)上端空氣的溫差和高低壓差形成的引鳳力，從內(nèi)部推動風輪(5)和助動風輪(2)旋轉；2.發(fā)電機的溫升和散熱促使風道中的空氣加速循環(huán)上升，從助動風口(3)推動助動風輪旋轉；3.自然界風力從外部推動風輪(5)和助動風輪(2)旋轉。
2. 根據(jù)權利要求1所述的風力供電廣告牌，特征是所說自動跟蹤調(diào)速系統(tǒng)，由嵌裝在靜盤(24)上的霍爾元件(28)、溫度傳感器(29)和線圈(25)、以 及控制盒(16)內(nèi)的單片機系統(tǒng)、為主要元件組成，線圈(25)是，可串、并聯(lián)連 接的繞組或三相星形/三角形連接的繞組構成；當動盤(19)旋轉，霍爾元件(28) 從永磁體(20)中感應霍爾信號，通過信號線(30)傳遞給控制盒(16)內(nèi)的單片機 系統(tǒng)，運算處理、功率放大以后，由接觸器執(zhí)行自動切換上述線圈繞組的接線 方式，使之與外界風速相匹配，從而調(diào)節(jié)、控制和穩(wěn)定發(fā)電機的輸出功率。
3. 根據(jù)權利要求1所述的風力供電廣告牌，特征是所說的主軸(6)，由 鋼管制成，長度可根據(jù)配置的風輪高度套接加長，主軸(6)的直徑至少是發(fā)電 機外殼直徑的四分之一，有利于擴展通風量和縮短轉子與定子之間的直徑距離， 提高動態(tài)平衡和穩(wěn)定性、減輕重量、降低成本、改善發(fā)電能力。
4. 根據(jù)權利要求1所述的風力供電廣告牌，特征是所說的風輪(5)和助動 風輪(2)為渦輪式風輪由薄片金屬材料壓制成若干渦輪角度的葉片，下端圍成 圓形固定在球托(7)上，上端與防雨蓋(1)固定，構成球形的渦輪式風輪， 該渦輪式風輪運轉時，在內(nèi)部形成負壓，使內(nèi)部空氣與外部空氣形成對流，進 一步推動風輪旋轉，達到良好的通風和發(fā)電效果。
5. 根據(jù)權利要求1所述的風力供電廣告牌，特征是所說發(fā)電機(10)，為永磁疊加型發(fā)電機，主要采用永磁體(20)，嵌裝固定在動盤(19)內(nèi)，靜盤(24) 套裝在主軸(6)上，由端蓋(18)和(27)中的軸承(21)支承，螺栓(26)將端蓋 固定在動盤上，靜盤(24)內(nèi)嵌裝線圈(25)、霍爾元件(28)、溫度傳感器(29)、 導線(31)和信號線(30)穿過管路與控制盒(16)、光敏電阻(17)、以及燈具(12) 連接。
6. 根據(jù)權利要求1所述的風力供電廣告牌，特征是所說控制盒(16)內(nèi)設 有單片機系統(tǒng)、功率放大電路、自動充電電路、以及接觸器、顯示電路板為主 要元件組成的普通自動控制電路，附設鋰電池、超級電容以克服蓄電池使用壽 命短的缺陷；制作較大功率的廣告牌燈可增設蓄電池組、超級電容器、逆變器， 并另設電控箱，便于控制較大功率發(fā)電機的正常運轉。
7. 根據(jù)權利要求1所述的風力供電廣告牌，特征是所說機架(9)由不銹鋼 材料制成，十字支架(99)外側與機架(9)的圓形圈焊接，內(nèi)側焊接可固定主軸(6) 的空心圓盤(999)，主軸下端通過圓盤(999)中的橫檔定位，由螺母固定。
8. 根據(jù)權利要求1所述的風力供電廣告牌，所說止動器(8)，由不銹鋼材料 制成匚型，側面開有長孔，螺栓通過長孔將止動器定位在機架(9)的外側，松動 螺栓，移動止動器使上端與球托(7)下邊凹槽缺口銜接，就能停止或鎖定風輪 (3)轉動，以方便安裝檢修時使用。
9. 根據(jù)權利要求1所述的風力供電廣告牌，特征是所說燈具(12)為超高 功率型大功率LED燈或超高功率型大功率LED投光燈具，以求亮度高、射程遠、 體積小、節(jié)能環(huán)保、穩(wěn)定性好的優(yōu)點；光敏電阻(17)，自動控制燈具在晚上開燈。
10. 根據(jù)權利要求1所述的風力供電廣告牌，特征是所說發(fā)電機(10)， 并不只限于使用永磁疊加型發(fā)電機，也可以使用其他類型的垂直軸風力發(fā)電機、 永磁垂直軸風力發(fā)電機替代，只要采用上述發(fā)明中所說的助動風道、自動跟 蹤調(diào)速系統(tǒng)、大口徑鋼管制作主軸的方法、的任何一項，加以適當改進，即可 與之配套
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風力供電廣告牌，屬于新能源供電系統(tǒng)設備技術領域，包括風力發(fā)電機10的外轉子與球托7連接，主軸6固定在機架9上，通過主軸承4支承風輪5和助動風輪2，頂部設有助動風口3，機架套裝在支柱13上，支柱中設有風道14、進風口15、導線與控制盒16、光敏電阻17，燈具12連接，以及止動器為主要部件組成；特征是電機中設有助動風道、自動跟蹤調(diào)速系統(tǒng)，采用大口徑鋼管制作主軸的方法和超高功率型大功率LED燈，具有亮度高、射程遠、節(jié)能環(huán)保、自動控制、免費供電等優(yōu)點；對于緩解目前與日俱增的城市用電量來說，具有立竿見影的效果。
文檔編號G09F7/22GK101645216SQ200910099018
公開日2010年2月10日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權日2009年5月27日
發(fā)明者陳鴻雁 申請人:陳鴻雁