專(zhuān)利名稱(chēng)：小型高效垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，尤其是涉及一種小型高效垂直軸風(fēng)力發(fā) 電機(jī)，其主要用于風(fēng)力資源豐富的城市或居民區(qū)。
背景技術(shù)：
由于人們普遍認(rèn)為垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能利用率低于水平軸，因而導(dǎo)致垂直軸 風(fēng)力發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期得不到重視。隨著升力型風(fēng)葉的發(fā)展，使得垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能利用 率不再低于水平軸，并且與水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)相比，其具有維護(hù)方便，風(fēng)葉設(shè)計(jì)制造簡(jiǎn)單， 造價(jià)低，不需要對(duì)風(fēng)裝置，噪音低，對(duì)人眼的閃爍效應(yīng)低等優(yōu)點(diǎn)，使得垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng) 用在人口密集的居民區(qū)成為可能。另外，高轉(zhuǎn)速運(yùn)行的發(fā)電機(jī)其整體性能被普遍認(rèn)為較低轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)為優(yōu)；而以直 驅(qū)式為發(fā)電方式的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)又會(huì)加大風(fēng)力發(fā)電機(jī)的氣動(dòng)噪音。如何實(shí)現(xiàn) 低轉(zhuǎn)速而又能有效地高發(fā)電，是制約小型風(fēng)機(jī)應(yīng)用在人口密集區(qū)的技術(shù)瓶頸。

實(shí)用新型內(nèi)容為克服現(xiàn)有小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、機(jī)械傳遞效率差、發(fā)電效率低等問(wèn) 題，本實(shí)用新型提供一種小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，是一種在保持低轉(zhuǎn)速、低噪音的情況下高 效發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，不僅能夠在風(fēng)速較大時(shí)自動(dòng)限速，而且具有安全的防雷機(jī)構(gòu)和制動(dòng) 機(jī)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案一種小型高效垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它包括塔架，在塔架上部安裝支撐架，風(fēng)力發(fā)電 裝置安裝支撐架上，支撐架上還設(shè)有避雷裝置；同時(shí)風(fēng)力發(fā)電裝置與支撐架間還安裝有剎 車(chē)裝置。所述風(fēng)力發(fā)電裝置包括葉片，葉片安裝在外轉(zhuǎn)子上，外轉(zhuǎn)子套裝在定子外側(cè)，定子 則安裝在支撐架外側(cè)。所述支撐架為車(chē)輪形，定子和外轉(zhuǎn)子均為環(huán)形，定子套裝在支撐架外，外轉(zhuǎn)子套裝 在定子。所述葉片鉸接在外轉(zhuǎn)子上。所述葉片為機(jī)翼型葉片，與外轉(zhuǎn)子鉸接，并且鉸接處在葉片重心位置的正上方，葉 片在豎直平面內(nèi)繞鉸接軸擺動(dòng)。所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固定在塔架上的連桿I，連桿I的上端與滑塊連接，滑塊安裝在 導(dǎo)軌上，滑塊前端設(shè)有制動(dòng)蹄片，制動(dòng)蹄片與水平環(huán)狀的制動(dòng)鼓連接，制動(dòng)鼓安裝在外轉(zhuǎn)子 下部；連桿I下端與連桿II連接，連桿II上部與支座I和支座II連接，下部與扳手連接， 扳手與支座III連接。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)是把吸收風(fēng)能葉片直接連 接到發(fā)電部分的轉(zhuǎn)子上，省去了輪轂與葉片支撐架，避免了葉片支撐架隨葉片轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生氣動(dòng)阻力，極大地提高了從風(fēng)能到電能的轉(zhuǎn)化效率。大直徑的定(轉(zhuǎn))子又會(huì)使同等轉(zhuǎn)速下感 應(yīng)線圈可具有更高的(線)速度切割磁感線，從而可產(chǎn)生更大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，顯著提高了風(fēng) 力發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率。由于葉片與外轉(zhuǎn)子的鉸接處在葉片重心位置的正上方，葉片鉸接處 上下部所受的氣動(dòng)阻力不均，葉片在豎直平面內(nèi)產(chǎn)生一扭矩，微風(fēng)時(shí)葉片所受的扭矩小于 葉片的重力力矩，葉片幾乎不偏轉(zhuǎn)；當(dāng)強(qiáng)風(fēng)時(shí)葉片所受的氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于葉片的重力力矩，葉 片繞鉸接軸偏轉(zhuǎn)，從而達(dá)到了限速的目的，使葉片在強(qiáng)風(fēng)下仍能繼續(xù)發(fā)電。另外扳手通過(guò)連 桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)制動(dòng)蹄片擠壓制動(dòng)鼓，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)的制動(dòng)，增加了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的可維修性。在 支撐架上端安裝避雷針又會(huì)使風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有防雷的特征，增加了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的主要部件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為制動(dòng)機(jī)構(gòu)連接件結(jié)構(gòu)圖；圖3為風(fēng)力發(fā)電機(jī)在限速狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1避雷針、2葉片、3外轉(zhuǎn)子、4定子、5支撐架、6塔架、7制動(dòng)鼓、8制動(dòng)蹄片、9 導(dǎo)軌、10滑塊、11連桿1、12支座1、13支座11、14連桿11、15支座III、16扳手。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，支撐架5為車(chē)輪狀，并水平置于豎直的塔架6上，支撐架5的頂端豎 直放置避雷針1，定子4水平安置在支撐架5上，外轉(zhuǎn)子3只能繞其水平旋轉(zhuǎn)；葉片2為機(jī) 翼型葉片，與外轉(zhuǎn)子3鉸接，并且鉸接處在葉片3重心位置的正上方，葉片3可以在豎直平 面內(nèi)繞鉸接軸擺動(dòng)。如圖2所示，外轉(zhuǎn)子3下部固定一水平環(huán)狀的制動(dòng)鼓7也可以把制動(dòng)鼓7集成在 外轉(zhuǎn)子3內(nèi)，與制動(dòng)鼓7相對(duì)應(yīng)的制動(dòng)蹄片8固定在滑塊10上，滑塊10置于固定在支撐架 5下部的導(dǎo)軌9上；支座112與支座III15置于塔架6上，支座112、支座11115、連桿111、 連桿1114、扳手16與塔架6構(gòu)成平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)，滑塊10與平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)通過(guò) 連桿111相連。如圖1所示，支撐架5水平放置豎直的塔架6上，其頂端豎直放置避雷針1，塔架6 與大地相連，以便能夠及時(shí)的引雷。如圖1所示，風(fēng)輪葉片2捕捉風(fēng)能，帶動(dòng)外轉(zhuǎn)子3與制動(dòng)鼓7水平轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn) 從風(fēng)能到機(jī)械能最后到電能的轉(zhuǎn)化。如圖1、圖3所示，風(fēng)輪葉片2與外轉(zhuǎn)子3的鉸接處關(guān)于葉片2不對(duì)稱(chēng)，而是在葉 片2的偏上方，從而在風(fēng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩；當(dāng)微風(fēng)工作時(shí)，葉片2所受的氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩小 于葉片的重力力矩，葉片2輕微側(cè)偏；當(dāng)強(qiáng)風(fēng)工作時(shí)，葉片2所受的氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于葉片的重 力力矩，葉片2明顯的側(cè)偏，從而降低了葉片2的捕風(fēng)面積，達(dá)到了自動(dòng)限速的效果。如圖2、圖3所示，扳手16通過(guò)平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)，與連桿111和滑塊10來(lái)推動(dòng) 制動(dòng)蹄片8擠壓制動(dòng)鼓7，以達(dá)到制動(dòng)的目的。
權(quán)利要求一種小型高效垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于它包括塔架(6)，在塔架(6)上部安裝支撐架(5)，風(fēng)力發(fā)電裝置安裝支撐架(5)上，支撐架(5)上還設(shè)有避雷裝置；同時(shí)風(fēng)力發(fā)電裝置與支撐架(5)間還安裝有剎車(chē)裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的小型高效垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述風(fēng)力發(fā)電裝置 包括葉片(2)，葉片(2)安裝在外轉(zhuǎn)子(3)上，外轉(zhuǎn)子(3)套裝在定子(4)外側(cè)，定子(4)則 安裝在支撐架(5)外側(cè)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的小型高效垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述支撐架(5) 為車(chē)輪形，定子(4)和外轉(zhuǎn)子(3)均為環(huán)形，定子(4)套裝在支撐架(5)外，外轉(zhuǎn)子(3)套 裝在定子⑷。
4.如權(quán)利要求2所述的小型高效垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述葉片(2)鉸接 在外轉(zhuǎn)子⑶上。
5.如權(quán)利要求4所述的小型高效垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述葉片(2)為機(jī) 翼型葉片，與外轉(zhuǎn)子(3)鉸接，并且鉸接處在葉片(2)重心位置的正上方，葉片(2)在豎直 平面內(nèi)繞鉸接軸擺動(dòng)。
6.如權(quán)利要求1所述的小型高效垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)包括 固定在塔架(6)上的連桿1(11)，連桿1(11)的上端與滑塊(10)連接，滑塊(10)安裝在導(dǎo) 軌(9)上，滑塊(10)前端設(shè)有制動(dòng)蹄片(8)，制動(dòng)蹄片⑶與水平環(huán)狀的制動(dòng)鼓(7)連接， 制動(dòng)鼓(7)安裝在外轉(zhuǎn)子(3)下部；連桿1(11)下端與連桿II (14)連接，連桿11(14)上部 與支座1(12)和支座II (13)連接，下部與扳手(16)連接，扳手(16)與支座III (15)連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種小型高效垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。它包括塔架，在塔架上部安裝支撐架，風(fēng)力發(fā)電裝置安裝支撐架上，支撐架上還設(shè)有避雷裝置；同時(shí)風(fēng)力發(fā)電裝置與支撐架間還安裝有剎車(chē)裝置。本實(shí)用新型安裝方便，經(jīng)濟(jì)美觀；既無(wú)噪音、無(wú)絞線現(xiàn)象、無(wú)閃爍效應(yīng)，又安全防雷。非常適合在人口密度高的建筑屋頂上使用。
文檔編號(hào)F03D3/06GK201582054SQ200920165190
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者楊寶昆, 齊保良, 齊天 申請(qǐng)人:山東建筑大學(xué)