專(zhuān)利名稱(chēng):低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的制作方法
本實(shí)用新型涉及一種把風(fēng)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置，特別是適用低風(fēng)速(年平均風(fēng)速2.5米／秒)的小型風(fēng)力發(fā)電裝置。
現(xiàn)有的小型風(fēng)力發(fā)電裝置一般由風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、機(jī)頭、尾翼、整流電路、蓄電池、塔架等組成，通過(guò)自然風(fēng)的吹力，使風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，通過(guò)整流電路整流，進(jìn)入蓄電池儲(chǔ)存，以供家用電器使用。目前的小型風(fēng)力發(fā)電裝置工作風(fēng)速不能低于3米／秒，額定風(fēng)速一般也在6米／秒以上，而且造價(jià)較高，對(duì)于占我國(guó)一半面積以上的低風(fēng)速區(qū)(季節(jié)風(fēng)能帶)來(lái)說(shuō)，這種風(fēng)力發(fā)電裝置顯得很不適用。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種在低風(fēng)速地區(qū)能使用發(fā)電的小型風(fēng)力發(fā)電裝置，以解決該地區(qū)，特別是廣大缺電農(nóng)村家庭用電問(wèn)題，從而為低風(fēng)速地區(qū)的風(fēng)能資源利用開(kāi)辟了一條新的途徑。
本實(shí)用新型含有風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、尾翼、蓄電池、塔架它的特征是安裝發(fā)電機(jī)的機(jī)頭上裝有三角支架，支架上有擋風(fēng)板；發(fā)電機(jī)輸出的三相交流電通過(guò)集電環(huán)同整流電路、蓄電池相連結(jié)，以防止電線(xiàn)的扭斷；安裝發(fā)電機(jī)的機(jī)頭安裝在集電環(huán)的外筒上，為了使強(qiáng)風(fēng)過(guò)后風(fēng)輪能正常工作，機(jī)頭和外筒之間還加有彈簧；正常情況下發(fā)電機(jī)輸出的三相交流電通過(guò)六個(gè)二極管組成的全波整流電路給蓄電池充電，而在充電電壓低于蓄電池電壓時(shí)，轉(zhuǎn)換電路使蓄電池的中點(diǎn)和三相交流電中的一相接通，這時(shí)發(fā)電機(jī)輸出的三相交流電，通過(guò)由四個(gè)二極管組成的整流電路分別給蓄電池由中點(diǎn)分成的二部分充電；為防止蓄電池的過(guò)充和過(guò)負(fù)而造成的損壞。在蓄電池中點(diǎn)和一端間接有防過(guò)充和虧電指示裝置，當(dāng)蓄電池的電壓過(guò)高時(shí)，裝置工作，使三相交流電壓相相之間加一負(fù)載，也即增加發(fā)電機(jī)的負(fù)載，降低充電電壓，當(dāng)蓄電池本身電壓過(guò)低時(shí)，裝置發(fā)出指示。
本實(shí)用新型的構(gòu)思新穎，設(shè)計(jì)合理，工作風(fēng)速小于現(xiàn)有同類(lèi)的風(fēng)力發(fā)電裝置，而且實(shí)現(xiàn)了風(fēng)輪啟動(dòng)后在1.5米／秒風(fēng)速也能正常工作，因而很好地利用了低風(fēng)速地區(qū)的風(fēng)能資源。本實(shí)用新型還避免了由于自然風(fēng)的方向多變而扭斷電線(xiàn)的現(xiàn)象。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，成本低，較同類(lèi)產(chǎn)品造價(jià)低30％以上。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述。
附圖1為低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的室外部分正常工作示意圖。
附圖2為低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的室外部分遇強(qiáng)風(fēng)時(shí)的示意圖。
附圖3為低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的工作原理示意圖。
附圖4為觸點(diǎn)Ⅰ型集電環(huán)。
附圖5為觸點(diǎn)Ⅱ型集電環(huán)。
附圖6為滑環(huán)式集電環(huán)。
在附圖1中，〔1〕為風(fēng)輪，遇到自然風(fēng)則旋轉(zhuǎn)；〔2〕為三相交流發(fā)電機(jī)，由風(fēng)輪〔1〕帶動(dòng)發(fā)電；〔3〕為尾翼；〔4〕三角支架，三角支架上固定有擋風(fēng)板〔5〕，支架〔4〕上方，擋風(fēng)板〔5〕前方有尖形金屬，起避雷針作用；〔6〕為集電環(huán)，它可以是觸點(diǎn)式，也可以是滑環(huán)式集電環(huán)；〔8〕為機(jī)頭，上面固定著發(fā)電機(jī)〔2〕和三角支架〔4〕，它本身固定在集電環(huán)〔6〕的外筒上；〔9〕為彈簧，它一頭固定在機(jī)頭〔8〕上，一頭固定在集電環(huán)〔6〕外筒上；〔10〕為集電環(huán)〔6〕的內(nèi)筒，具體地說(shuō)它可以是附圖4的〔15〕，或附圖5的〔24〕，或附圖6的〔26〕，內(nèi)筒10同塔架〔11〕相固定；〔7〕是機(jī)頭〔8〕上的活動(dòng)軸，它可以使風(fēng)輪〔1〕、發(fā)電機(jī)〔2〕機(jī)頭〔8〕上仰到尾翼〔3〕上方，如圖2所示，此作用是防止強(qiáng)風(fēng)損壞風(fēng)輪〔1〕等。本實(shí)用新型是為弱風(fēng)區(qū)設(shè)計(jì)的，遇強(qiáng)風(fēng) 時(shí)。強(qiáng)風(fēng)吹著風(fēng)輪〔1〕會(huì)使風(fēng)輪〔1〕帶動(dòng)發(fā)電機(jī)〔2〕、三角架〔4〕、機(jī)頭〔8〕上仰，這時(shí)擋風(fēng)板〔5〕也受到了強(qiáng)風(fēng)的作用，加速風(fēng)輪〔1〕等的上仰。直到快與尾翼成水平狀，這風(fēng)輪〔1〕雖還可以轉(zhuǎn)動(dòng)，但受到的阻力很小，保護(hù)了風(fēng)輪〔1〕，當(dāng)風(fēng)減弱后，由于彈簧〔9〕的作用使風(fēng)輪〔1〕恢復(fù)原狀，開(kāi)始正常工作。
附圖3是低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的工作原理示意圖。發(fā)電機(jī)〔2〕輸出A、B、C三相交流電，通過(guò)D1～D6六個(gè)二極管組成的整流電路給蓄電池E充電，當(dāng)風(fēng)速較低時(shí)，低于額定風(fēng)速(5米／秒)如1.5米／秒，發(fā)電機(jī)〔2〕輸出的電壓很低，這時(shí)，轉(zhuǎn)換電路F工作，將蓄電池E中點(diǎn)與A、B、C三相中一相，例如B相相接，這時(shí)，二極管D2D5不工作了，A、B、C三相交流電壓通過(guò)D1、D3、D4、D6分別給由蓄電池E中點(diǎn)分成的蓄電池E兩部分充電，由于充電負(fù)載不是整個(gè)蓄電池E，而是一半，故在低風(fēng)速時(shí)照樣能給蓄電池E充電，這是本實(shí)用新型區(qū)別于其他風(fēng)力發(fā)電裝置的特點(diǎn)之一。當(dāng)風(fēng)速轉(zhuǎn)高，接近額定風(fēng)速或高于額定風(fēng)速，即充電電壓升高時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路F，A、B、C三相又通過(guò)D1～D6六個(gè)二極管給整個(gè)蓄電池E充電。轉(zhuǎn)換電路F可以是一個(gè)含有電壓比較器的電子開(kāi)關(guān)。為防止蓄電池E的損壞，在蓄電池E一端及中點(diǎn)之間并有過(guò)充、虧電裝置G。當(dāng)蓄電池E的電壓較高時(shí)，裝置G使觸點(diǎn)G1、G2、G3接通，使A、B、C三相間有較重的負(fù)載R1、R2、R3，停止了充電，并起到風(fēng)輪限速目的。當(dāng)蓄電池E本身電壓過(guò)低或蓄電池E負(fù)載過(guò)重時(shí)，為防止損壞蓄電池E，這時(shí)裝置G里的虧電指示工作，告訴人們停止用電，需要充電正常后虧電指示不亮?xí)r再用電。過(guò)充、虧電指示裝置G內(nèi)含有電壓比較器和繼電器。
在附圖4中，〔12〕是螺栓；〔13〕是金屬?gòu)椈?；?4〕是外筒，由金屬制成；〔15〕是內(nèi)筒，內(nèi)筒〔15〕，外筒〔14〕均為金屬制成，間隙加黃油后互相可以轉(zhuǎn)動(dòng)；〔16〕是螺栓，它和螺栓〔12〕相應(yīng)；〔17〕為金屬圓片，金屬?gòu)椘?3〕可以在上滑動(dòng)；外筒〔14〕、金屬滑片〔13〕、螺栓〔12〕之間相互絕緣，而內(nèi)筒〔15〕、金屬圓片〔17〕、螺栓〔16〕之間也相互絕緣。發(fā)電機(jī)〔2〕輸出的A、B、C三相交流電通過(guò)電線(xiàn)分別在外筒〔14〕金屬滑片〔13〕、螺栓〔12〕上，再通過(guò)內(nèi)筒〔15〕、金屬圓片〔17〕、螺栓〔16〕傳輸?shù)秸麟娐芳靶铍姵兀捎诎l(fā)電機(jī)〔2〕固定在機(jī)頭〔8〕上，而機(jī)頭又與外筒〔14〕相固定，故不論風(fēng)輪〔1〕在任何方向即外筒〔14〕在任何方向都不會(huì)產(chǎn)生扭斷電線(xiàn)的現(xiàn)象。
附圖5是觸點(diǎn)Ⅱ型集電環(huán)。從發(fā)電機(jī)〔2〕輸出的A、B、C三相交流電通過(guò)電線(xiàn)分別與相互絕緣的外筒〔23〕、螺栓〔18〕、金屬圓環(huán)〔19〕相連，然后通過(guò)與之相對(duì)應(yīng)且相互之間又絕緣的內(nèi)筒〔24〕、金屬?gòu)椘?1〕、金屬?gòu)椘?0〕傳輸?shù)秸麟娐泛托铍姵?，與附圖4所不同的是內(nèi)筒〔24〕較長(zhǎng)，上部與外筒〔23〕的筒內(nèi)底部接觸，這樣重量是壓在內(nèi)筒〔24〕上，而不是象附圖4所示觸點(diǎn)式集電環(huán)那樣，重量壓在螺栓〔16〕，使螺栓〔16〕易損壞?！?2〕是螺栓。
附圖5是滑環(huán)式集電環(huán)，它是外筒〔25〕通過(guò)軸承〔28〕與內(nèi)筒〔26〕相固定并能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)筒〔26〕上有三個(gè)相互絕緣的圓環(huán)〔29〕(圓環(huán)〔29〕與內(nèi)筒〔26〕也是絕緣的)，外筒〔25〕上有三個(gè)彈片〔27〕與三個(gè)圓環(huán)相接觸，這樣內(nèi)筒〔26〕與外筒〔25〕之間轉(zhuǎn)動(dòng)較之前兩種集電環(huán)更靈活，發(fā)電機(jī)〔2〕輸出A、B、C三相交流電接在三個(gè)彈片上，再傳輸?shù)饺齻€(gè)圓環(huán)上，然后再傳輸?shù)秸麟娐泛托铍姵谽。此滑環(huán)式集電環(huán)適用大功率或上部較重的風(fēng)電機(jī)。
上述三種集電環(huán)都能有效地消除因風(fēng)向不斷變化形成的風(fēng)輪尾翼調(diào)向旋轉(zhuǎn)而扭斷電線(xiàn)的現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，含有風(fēng)輪[1]、發(fā)電機(jī)[2]、尾翼[3]、蓄電池E、塔架[11]，其特征在于a、安裝發(fā)電機(jī)[2]的機(jī)頭[8]上裝有三角支架[4]，支架[4]上裝有擋風(fēng)板[5]，b、發(fā)電機(jī)[2]輸出的A、B、C三相交流電通過(guò)集電環(huán)[6]同整流電路、蓄電池相接，c、安裝發(fā)電機(jī)[2]的機(jī)頭[8]通過(guò)彈簧[9]和集電環(huán)[6]的外筒相連，d、在風(fēng)速為額定風(fēng)速時(shí)或高于額定風(fēng)速時(shí)，發(fā)電機(jī)[2]輸出的A、B、C三相交流電通過(guò)六個(gè)二極管D1～D6組成的全波整流電路給蓄電池E充電，而在低于額定風(fēng)速時(shí)，轉(zhuǎn)換電路F使蓄電池E的中點(diǎn)和A、B、C三相中的一相B短接，發(fā)電機(jī)[2]輸出A、B、C三相交流電通過(guò)由二極管D1、D3、D4、D6組成的整流電路分別給蓄電池E由中點(diǎn)分成的二部分充電，e、在蓄電池E一端和中點(diǎn)之間并有過(guò)充、虧電裝置G，當(dāng)蓄電池電壓過(guò)高時(shí)，裝置G使觸點(diǎn)G1、G2、G3接通，A、B、C三相間接有電阻R1、R2、R3，當(dāng)蓄電池E，電壓過(guò)低，G內(nèi)有虧電指示。
2.如權(quán)利要求
1所述的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于集電環(huán)〔6〕可以是觸點(diǎn)式集電環(huán)，也可以是滑環(huán)式集電環(huán)。
3.如權(quán)利要求
2所述的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于觸點(diǎn)式集電環(huán)中，從發(fā)電機(jī)〔2〕輸出的A、B、C三相電通過(guò)電線(xiàn)分別與外筒〔14〕、螺栓〔12〕、金屬?gòu)椈?3〕相連，外筒〔14〕、螺栓〔12〕、金屬?gòu)椈?3〕之間相互絕緣，且分別與相互絕緣的內(nèi)筒〔15〕、螺栓〔16〕、金屬圓片〔17〕滑動(dòng)接觸，將A、B、C三相交流電傳送到整流電路。
4.如權(quán)利要求
2所述的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于在觸點(diǎn)集電環(huán)中，從發(fā)電機(jī)〔2〕輸出的A、B、C三相電通過(guò)電線(xiàn)分別與外筒〔23〕、螺栓〔18〕、金屬圓片〔19〕相連，外筒〔23〕螺栓〔18〕、金屬圓片〔19〕之間相互絕緣，且分別與相互絕緣的內(nèi)筒〔24〕、金屬?gòu)椘?1〕、金屬?gòu)椈?0〕滑動(dòng)接觸，內(nèi)筒〔24〕的上部與外筒〔23〕的內(nèi)底部相接觸。
5.如權(quán)利要求
2所述的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于內(nèi)筒〔26〕有三條相互絕緣的金屬環(huán)〔29〕，金屬環(huán)同時(shí)與內(nèi)筒〔26〕也是絕緣的，外筒〔25〕上裝有三個(gè)金屬?gòu)椘?7〕并與外筒〔25〕絕緣，金屬?gòu)椘?7〕與金屬環(huán)〔29〕滑動(dòng)接觸，外筒〔25〕與內(nèi)筒〔26〕之間裝有上下兩個(gè)軸承〔28〕、發(fā)電機(jī)〔2〕輸出的A、B、C三相通過(guò)電線(xiàn)分別與金屬?gòu)椘?7〕相接，然后通過(guò)金屬環(huán)接通三根導(dǎo)線(xiàn)接至整流電路及蓄電池。
6.如權(quán)利要求
1所述的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于轉(zhuǎn)換電路F為一含有電壓比較器的電子開(kāi)關(guān)。
7.如權(quán)利要求
1所述的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于過(guò)充、虧電裝置含有電壓比較器及繼電器。
專(zhuān)利摘要
本實(shí)用新型涉及一種把風(fēng)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置，特別適用于低風(fēng)速(年平均風(fēng)速為2.5米/秒)的小型風(fēng)力發(fā)電裝置。本實(shí)用新型構(gòu)思新穎，給蓄電池充電獨(dú)特，因而實(shí)現(xiàn)了風(fēng)輪啟動(dòng)后在1.5米/秒風(fēng)速也能正常工作，較好地利用了低風(fēng)速地區(qū)的風(fēng)能資源。本實(shí)用新型還采用了集電環(huán)，防止了因風(fēng)向多變而扭斷電線(xiàn)現(xiàn)象。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造容易。
文檔編號(hào)F03D9/00GK87206813SQ87206813
公開(kāi)日1988年7月20日 申請(qǐng)日期1987年4月24日
發(fā)明者劉心民, 劉心敏 申請(qǐng)人:劉心民導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan