專利名稱：自然能建筑物頂燈的制作方法
技術領域：
自然能建筑物頂燈技術領域[0001]自然能建筑物頂燈是一種高層建筑的防撞燈，又稱航空障礙燈和航空標志燈， 屬于建筑電器產(chǎn)品技術。
背景技術：
[0002]建筑物頂燈是由機載飛機防撞燈派生出來的民用產(chǎn)品，防止飛機與其相撞的信 號燈。自從二戰(zhàn)時期，一架b-25轟炸機撞擊美國國會大廈以后，高層建筑都會被安上一 個紅色的防撞燈。一般60米左右高的建筑都要裝。現(xiàn)在已廣泛用于高層建筑、廣播電 視塔、微波通信塔、工業(yè)高塔和煙 及機場周圍設施上。[0003]但是，以往的建筑物頂燈必須用架空電線或埋地電纜供電，用的是電網(wǎng)的電 能。這不僅是一個耗電大戶，而且其供電線路的建設成本高，特別是有些建筑物遠離電 網(wǎng)的城郊更是如此。況且，電網(wǎng)經(jīng)常會有停電現(xiàn)象，這樣會帶來一些安全問題。[0004]為了解決這問題，現(xiàn)有技術中出現(xiàn)了蓄電池供電，尤其是太陽能電池供電，都 是好方法，但也有一定的缺陷。蓄電池供電需要按時充電和更換，太陽能電但是不斷變 化的，有間隙性，遇到連續(xù)幾天的陰雨風霧天，就會造成燈光的暗淡和熄滅，而陰雨風 霧天是特別需要防撞燈的，不僅不應削弱，反而應該加強。發(fā)明內容[0005]本實用新型就是針對上述問題而設計生產(chǎn)的一種風能、光能和蓄電池互補的自 然能建筑物頂燈，一種低碳、節(jié)能、環(huán)保、安全的建筑電器。其方案是把電池、太陽 能電池和風力供電結合在一起，白天由太陽能和風能產(chǎn)生的電能轉化為化學能儲存于蓄 電池內，夜晚出風力發(fā)電機和蓄電池向建筑物頂燈供電。其特征是一根空心中軸連接 基座和托架，在托架內裝有電池、發(fā)光體和控制器并有透明燈罩蓋頂，在基座和托架之 間裝有永磁電機，在永磁電機的轉子外殼上裝有風葉。[0006]太陽能、風能是綠色能源，地球上，絕大多數(shù)地區(qū)平均日接收到的太陽能量在 4kW · h/(m2 · d)以上。近年來光伏電池制造技術日益完善，成本不斷下降，應用越 來越普及。風能無處不在，分布廣泛，是人類最熟悉的一種自然能，是最具活力的無污 染的可再生能源，只要有溫差存在就取之不盡，用之不竭。從多個地區(qū)大量的調查研究 表明，在一年365天中，既沒有太陽又沒有風的天氣是很短暫的。況且，居于建筑物頂 部，陽光和風沒有被阻擋。大量的實驗表明，小面積的太陽能電池、小功率的風力發(fā)電 機和蓄電池的互補組合，足夠維持建筑物頂燈的正常工作。所以建筑物頂燈采用蓄電 池、太陽能與風能的組合，能確保均衡供電，保障頂燈的正常工作。[0007]所述的發(fā)電機是將風能轉換為電能的裝置，采用功率小、重量輕、效率高的小 型永磁發(fā)電機，具有動平衡好、切割磁力線佳，對切入風速要求低，發(fā)電效率高的特 點。由磁鐵、鐵芯、線圈、軸承、中軸等組成。其特征是中軸為空心軸，連接基座和 托架，鐵芯、線圈固定在空心軸上；轉子內側裝有磁鐵外側設有風葉，由軸承與中軸連接。[0008]所述的風葉與發(fā)電機外殼聯(lián)為一體，采用垂直軸式葉片，可以接受來自任何方 向的風，不需要調向裝置，遇到強風時，離心限速裝置工作，轉速受到限止，避免轉速 過高而燒壞電機。發(fā)電機轉子外殼與葉片的結合部設有風孔，用于通風散去電機渦流產(chǎn) 生的熱量。[0009]蓄電池是自然能照明燈能否廣泛推廣使用的重要部件，要求壽命長、耐高溫、 耐充放、綠色環(huán)保。采用磷酸鐵鋰電池為佳，其特點是1、穩(wěn)定性好充放電平臺十 分平穩(wěn)，充放電過程中結構穩(wěn)定，高溫充電的容量穩(wěn)定性好，儲存性能好等。2、循環(huán) 次數(shù)高標準充電使用，可達到2000次，這點是最大的優(yōu)點。3、環(huán)保所有原料都 無毒、無污染、安全性能好，整個生產(chǎn)過程清潔無毒，不像鈷是有毒的物質。4、價格 便宜磷酸鹽采用磷酸源、鋰源以及鐵源為材料，這些材料非戰(zhàn)略稀缺資源，都較為便且。[0010]所述的發(fā)光體要求能耗省、效率高、壽命長、光感好?？刹捎米兞髌鳌㈡?zhèn)流器 加各種發(fā)光體。也可采用恒壓恒流器加大功率發(fā)光二極管(LED)產(chǎn)品。[0011]所述的控制電路包括電腦芯片、光敏開關、脈動開關和控制調節(jié)器。主要起控 制、保護和調節(jié)作用。不管風力大小，陽光強弱，都能以適合的電壓供給發(fā)光體。確保 頂燈正常穩(wěn)定的工作。光敏開關主要能按面板上光敏元件監(jiān)測到的光線亮暗程度，每天 自動控制頂燈夜晚和陰霧天開啟、白天關閉。[0012]本實用新型利用無污染的太陽光和風力轉化獲得的電能，充分利用自然能量， 省去配電設備、輸電線電纜和電能，白天自動關閉，夜晚和大霧天自動開啟，使建筑物 頂燈供電自給，不耗能，不需要人工干預，安裝簡便、維護費低、安全可靠。具有節(jié) 能、環(huán)保、安全、低碳的優(yōu)點。


[0013]圖1為實施例1圓耳型葉片自然能建筑物頂燈的外型圖。[0014]圖2為實施例1圓耳型葉片自然能建筑物頂燈的內部結構圖。[0015]圖3為實施例2光伏電池外置的自然能建筑物頂燈的外型圖。[0016]圖4為實施例3肋型葉片自然能建筑物頂燈的外型圖。[0017]圖5為實施例3肋型葉片風葉的剖視圖。[0018]具體的實施方式[0019]
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。[0020]實施例1圓耳型葉片自然能建筑物頂燈是紅色慢閃，中、低亮度信號燈，其外 型如圖ι所示，由燈罩(1)、托架O)、發(fā)電機⑶風葉⑷及基座(5)組成。[0021]內部結構如圖2所示，一根空心中軸(18)連接基座(5)和托架⑵，在基座(5) 和托架( 之間裝有發(fā)電機(3)，在托架和燈罩內裝有電池(9)、發(fā)光體(6)和控制器 ⑶；發(fā)電機⑶的鐵芯(12)、線圈(14)固定在中軸(18)上，轉子(13)內側裝有永久 磁鐵(11)外側設有風葉G)，經(jīng)上軸承(10)下軸承(1 與中軸(18)連接。[0022]燈罩(1)同時是凸透鏡，固定在托架(2)上，燈罩內居中設置光伏電池(7)。由 聚丙烯酸塑料注塑成型，為非涅爾凸透鏡，不僅抗日光老化性好，而且具有良好的光學特性，能把自然光能集聚在光伏電池(7)上。[0023]風葉(4)和發(fā)電機轉子(1 外殼采用鋁鈦合金，鑄成一體。風輪效率高，工作 噪音低。葉片采用圓型流線結構，既增加了風輪掃掠面積，又加強了連接強度，低速性 能好，有風就能發(fā)電。[0024]永久磁鐵(11)選用高導磁、耐高溫材料，采用超強釹鐵硼永磁體及優(yōu)化磁路設 計，發(fā)電機(3)定子組件的鐵芯(12)、線圈(14)經(jīng)真空浸漆工藝處理，使絕緣性能及使 用壽命大為提高。轉子(1 外殼設有風孔縫，用于通風冷卻。在發(fā)電機C3)轉子(13) 外殼與基座( 之間，設有離心式自動減速裝置，該裝置在遇到超強風時利用自身高速 旋轉的離心力，自動對風機進行減阻，降低轉速，保護風機、電氣設備不受超強陣風的 損害。[0025]發(fā)光體(6)采用LED，LED系列燈光以其亮麗、新穎的色彩，能耗低，發(fā)光率高，款式多樣著稱。[0026]電池⑶)采用磷酸鐵鋰電池，在動力電池領域磷酸基正極材料依其超長的循環(huán) 壽命，極好的安全性能，較好的高溫性能，極其低廉的價格，而且低溫性能和倍率放電 已經(jīng)可以達到鈷酸鋰的水平，其優(yōu)點在于1、超長壽命即使長壽命鉛酸電池，其充 放循環(huán)壽命在300次左右，最高也就500次，通常是“新半年、舊半年、維護維護又半 年”，最多也就2 3年時間的壽命，而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用，可達到2000 次以上12年的壽命。2、使用安全鈷酸鋰和錳酸鋰在強烈的碰撞下會產(chǎn)生爆炸，而磷 酸鐵鋰經(jīng)過嚴格的安全測試，即使在最惡劣的事故中也不會爆炸。3、可大電流和快速 充放電在1.5C充電40分鐘內即可使電池充滿，更可長時間緩慢充放電，起動電流可 達2C。4、耐高溫，磷酸鐵鋰電熱峰值可達350°C-500°C而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200°C左 右。5、還有大容量、無記憶效應、綠色環(huán)保、體積小、重量輕等特性。[0027]控制器(8)包括電腦芯片、光敏開關、脈動開關和恒壓恒流器。主要起控制、 保護和調節(jié)作用。不管風力大小，陽光強弱，都能以限定的匹配電流與電壓供給，以保 證LED的長期穩(wěn)定工作，確保建筑物頂燈正?？煽康墓ぷ?。光敏開關主要能按面板上 光敏元件監(jiān)測到的光線亮暗程度，自動控制頂燈開啟和關閉。當環(huán)境亮度小于IOLux時 自動開燈，當環(huán)境亮度大于20Lux時自動關燈。設有防閃電干擾裝置環(huán)境亮度大于 20Lux、而且持續(xù)時間大于1分鐘后才能關燈。[0028]托架( 和基座( 采用鋁鈦合金材料澆鑄、加工成型，表面噴塑，具有良好的 機械強度和抗腐蝕性。中軸(18)與基座( 基座用螺帽(17)固定，基座( 底部設有 固定螺孔(16)。[0029]實施例2:光伏電池外置的自然能建筑物頂燈，對功率較大的建筑物頂燈采 用，如圖3所示。[0030]外置光伏電池板(19)由可調支架固定于頂燈的向陽側位置，并根據(jù)緯度的 不同，用角度頂桿00)調整一定的傾角；電線經(jīng)基座(5)、中軸(18)通向托架O)。[0031]實施例3:肋型葉片自然能建筑物頂燈，如圖4所示，肋型葉片風葉如圖5所 示。風葉(4)為肋型葉片與發(fā)電機轉子(1 外殼聯(lián)為一體，轉子(1 內側裝有永久磁 鐵(11)。轉子(13)外殼與葉片的結合部設有風孔，用于通風冷卻發(fā)電機(3)。[0032]本實用新型適用于城市高層建筑、機場、廣播通訊電視塔、工業(yè)煙囪、電力鐵塔等各種建筑物上，當飛機等飛行物經(jīng)過上空時起到安全警示作用以及城市夜晚的景觀 效果。[0033] 本實用新型是集環(huán)保和節(jié)能于一體的產(chǎn)品，符合低碳經(jīng)濟的要求，具有安全無 隱患、節(jié)能無消耗、綠色環(huán)保、安裝簡便、自動控制和免維護等特性。隨著全球常規(guī)能 源短缺和溫室效應的加劇，風能和太陽能這種清潔可再生的自然能源的利用將會普及， 市場前景看好。
權利要求1.一種自然能建筑物頂燈，由燈罩、托架、發(fā)電機、風葉及基座組成，其特征是 一根空心中軸連接基座和托架，在托架內裝有電池、發(fā)光體和控制器并有透明燈罩蓋 頂，在基座和托架之間裝有永磁電機，在永磁電機的轉子外殼上裝有風葉；內部結構是 一根空心中軸(18)連接基座(5)和托架0)，在基座(5)和托架⑵之間裝有發(fā)電機 (3)，在托架和燈罩內裝有電池(9)、發(fā)光體(6)和控制器⑶；發(fā)電機(3)的鐵芯(12)、 線圈(14)固定在中軸(18)上，轉子(13)內側裝有永久磁鐵(11)外側設有風葉G)，經(jīng) 上軸承與中軸(18)連接。
2.如權利要求1所述的自然能建筑物頂燈其特征是燈罩(1)同時是凸透鏡，固定在 托架(2)上，燈罩內居中設置光伏電池(7)。
3.如權利要求1所述的自然能建筑物頂燈其特征是風葉(4)和發(fā)電機轉子(13)外 殼采用鋁鈦合金鑄成一體。
4.如權利要求1所述的自然能建筑物頂燈其特征是在發(fā)電機C3)轉子(1 外殼與 基座( 之間，設有離心式自動減速裝置。
5.如權利要求1所述的自然能建筑物頂燈其特征是發(fā)光體(6)采用LED。
6.如權利要求1所述的自然能建筑物頂燈其特征是控制器(8)包括電腦芯片、光敏 開關、脈動開關和恒壓恒流器。
7.如權利要求1所述的自然能建筑物頂燈其特征是外置光伏電池板(19)由可調支 架固定于頂燈的向陽側，電線經(jīng)基座(5)、中軸(18)通向托架
8.如權利要求1所述的自然能建筑物頂燈其特征是轉子(13)外殼與葉片的結合部 設有風孔。
專利摘要自然能建筑物頂燈，一種低碳、節(jié)能、環(huán)保、安全的建筑電器。由燈罩、托架、發(fā)電機風葉及基座組成。其方案是利用無污染的太陽光和風力轉化獲得的自然能量，省去配電設備、輸電線電纜和電能，白天自動關閉，夜晚和大霧天自動開啟，使建筑物頂燈供電自給，不耗能，不需要人工干預。集環(huán)保和節(jié)能于一體，符合低碳經(jīng)濟的要求，具有安全無隱患、節(jié)能無消耗、綠色環(huán)保、安裝簡便、自動控制和免維護等特性。廣泛適用于高層建筑、廣播電視塔、微波通信塔、工業(yè)高塔和煙囪及機場周圍的各種建筑物上。
文檔編號F21V17/00GK201811132SQ20102015748
公開日2011年4月27日 申請日期2010年4月13日 優(yōu)先權日2010年4月13日
發(fā)明者樂挺, 范超, 鄭彬理, 陶松壘, 陶鈞炳, 韓群超, 黃鉅海 申請人:浙江科技學院