專利名稱：導風塔式風力發(fā)電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及風力發(fā)電機，具體地說，是一種具有導風結構的垂直軸塔式風 力發(fā)電機組。
背景技術：
水平風力發(fā)電機、儲能和控制系統(tǒng)都很普及和成熟，應用也極為廣泛。但 是它占地廣、噪聲大，不便在城市內推廣使用；對于幾十 幾千瓦功率負載(路 燈、交通信號燈、攝像監(jiān)視器、數字信息亭、交通信息牌、無線通信中繼站、災 害避難區(qū)的照明和標志等)都不能直接使用水平軸風力發(fā)電機供電。對于野外用 戶(高速公路收費站、氣象站、環(huán)保檢測站、流動帳篷等)使用遠程供電也很不 經濟。為此，發(fā)明了垂直軸風力發(fā)電機，并且得到了應用。但大功率的垂直軸阻 力型風力發(fā)電機需要大風葉，或由多臺垂直軸風力發(fā)電機組成發(fā)電機組，就受到
安裝條件和占地大，造價高酌殿制- 一般的垂直軸組力型鳳力發(fā)電fL風力利用 率較低，啟動風速高。
為推廣使用再生能源的風力發(fā)電機，發(fā)明了便于安裝、占地少的導風塔式 風力發(fā)電機。由于電動車的輪轂電機的已經非常成熟和可靠，采用多臺輪轂電機 組成的垂直軸風力發(fā)電機組，即塔式風力發(fā)電機；在風力發(fā)電機的防護罩上安裝 導風葉片，提高了風力的利用率，實現微風速啟動。導風塔式風力發(fā)電機是這些 成熟的新技術、新部件的集成。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種與其它垂直軸阻力型風力發(fā)電機相比，占地少、 安裝方便、風力利用率高、發(fā)電功率大、風速小于1 ^i每秒就能啟動的低成本 的風力發(fā)電機。
本發(fā)明是按風力發(fā)電機的基本原理，而采用風葉水平放置，不考慮風向的 水平旋轉的阻力型風力發(fā)電機，也就是立式阻力型風力發(fā)電機SX稱垂直軸阻力型 風力發(fā)電機。采用多臺輪轂電機構成塔式風力發(fā)電機；為提高風力發(fā)電機在微風 條件下的發(fā)電能力，在防護罩上安裝了導風葉片。
所發(fā)明的導風塔式風力發(fā)電機可以在城市的社區(qū)、公園、街道兩側、樓群 通道、小區(qū)圍欄等地區(qū)安裝使用，也可以與交通信號燈、交通信息指示牌、數字 信息亭、路燈結合安裝使用；還可以安裝在鐵塔上，作為通信基站、中繼站的電 源。導風塔式風力發(fā)電機可以直接安裝在立柱上，也可以吊掛在門洞和隧道的頂
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導風塔式風力發(fā)電機直接提供負載所需的電源，還可以將工作蓄電池與充 電蓄電池倒換使用，提高蓄電池的充電效果和增加蓄電池的使用壽命，提高風力 發(fā)電機的電源輸出特性。這一切都由單片機控制、切換和管理。
本發(fā)明的導風塔式風力發(fā)電機如圖1所示，由支架l，發(fā)電機組2,導風護 罩4,蓄電器組5和控制電路6組成。
發(fā)電機組2由多臺發(fā)電機組成，提高風力發(fā)電機的能力；而導風護罩4既 加固了風力發(fā)電機，又有導風能力，從而提高風力發(fā)電機發(fā)電性能。
控制電路6和蓄電器組5放置在設備箱內，通過電纜64連接到發(fā)電機組2 的各臺發(fā)電機21。發(fā)電機的蓄能、并機和控制都是很成熟的技術。
支架1上安裝發(fā)電機組2和導風護罩4，組成導風塔式風力發(fā)電機主體。導 風塔式風力發(fā)電機由支架1固定在立柱或建筑物上，或吊掛在門洞或隧道頂上。
發(fā)電機組由多臺裝有風葉22的輪轂電機21組成。相鄰兩臺輪轂電機21 的軸，由套軸24連接固定，再由螺母25和彈簧墊圈26鎖定。發(fā)電機組2—端 的軸垂直固定在支架1的安裝軸套12內，也再由螺母25和彈簧墊圈26鎖定， 而另一端同樣固定在導風護罩4的軸套24內。
各臺發(fā)電機安裝3 8個風葉22,其為阻力型的平板、弧形板或碗形板，固 定在輪轂電機21的外緣211上，多片風葉按水平均勻地按左旋和右旋排列。
導風護罩4有2個作用固定發(fā)電機組2和改變風向。發(fā)電機組2—端固 定在支架1上，另一端固定在導風護罩4頂部的軸套24的軸套內；圖5是風力 作用示意圖，導風護罩4改變了作用到發(fā)電機風葉22的風向，減少了對風葉22 的逆向風力。
導風塔式風力發(fā)電機的導風護罩4由罩架41、連接桿42和套軸24組成， 連接桿42連接固定套軸24和罩架41。
導風葉片413安裝在罩架41的兩層法蘭盤411之間，它與罩架半徑的夾角 在30° 60°之間；相鄰兩層的導風葉片413分別按左旋、右旋安裝，它與風葉 22的旋向相一致，以降低作用在風罩上的扭向風力。
導風葉片413是平板或弧形板。
導風塔式風力發(fā)電機與以往技術的區(qū)別，是在一臺風力發(fā)電機上采用了多 臺輪轂電機組成發(fā)電機組，充分利用垂直空間，與其它垂直軸發(fā)電機相比，提高 了發(fā)電能力，減少占用水平空間；另一個區(qū)別是采用了導風護罩，增強了對風葉 的正向風力，同時減少了反向風力，提高了風力利用率，增強了微風發(fā)電效率。
圖1是導風塔式風力發(fā)電機的示意圖 圖2是支架的結構圖
圖2a是支架的裝配圖
圖2b是支架的零件圖 圖3是風力發(fā)電機的結構示意
圖3a是發(fā)電機的示意圖
圖3b是輪轂電機外形圖
圖3c是安裝了兩片風葉的裝配圖 圖4是導風護罩的結構示意
圖4a是導風護罩的立體示意圖和安裝零件圖
圖4b是左、右旋風葉安裝示意圖 圖5是風力作用示意圖
圖5a有導風罩的風力作用示意圖
圖5b無導風罩的風力作用示意圖
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明進行詳細描述
如圖l所示，導風塔式風力發(fā)電機由支架l，發(fā)電機組2，導風護罩4，蓄 電器組5和控制電路6組成；
其支架1將整個發(fā)電機安裝固定在立柱上。而發(fā)電機組2和導風護罩4分 別固定在支架1上，成為導風塔式風力發(fā)電機的主體。
圖2是一種支架1的例舉，支架中心有輪轂電機21的安裝軸套12，在支架 的法蘭盤13上安裝導風護罩4，圓套桶l(fā)l用以固定在立柱上。圓套桶l(fā)l、軸套 12、法蘭盤13焊接成支架1。其支架1的結構按發(fā)電機的功率大小、生產工藝 不同、安裝條件的差別，制作成多種式樣。
圖2b-2是圓套桶l(fā)l示意圖，它套在立柱上后，再用3 4個螺釘調整固定， 使導風塔式風力發(fā)電機的中心線與立柱的中心線在同一線上，以保持發(fā)電機在強 風中的穩(wěn)定。
圖2b-l安裝套軸12示意圖，其套軸的內孔為內螺紋，它與輪轂電機21軸 的螺紋相匹配，便于輪轂電機21的軸213直接固定在套軸12內。
法蘭盤13可有多種方案。方案l是采用整個大盤，直接安裝導風護罩4的 法蘭盤411;方案2是采用一個小盤，再用連接桿131連接固定導風護罩4的法 蘭盤411;方案3是將導風護罩4的導風葉片413和立桿412直接安裝固定在法 蘭盤13上，取消底部的法蘭盤411，等等。
發(fā)電機組2由多臺輪轂電機21垂直固定組成。圖3是輪轂發(fā)電機的結構示 意圖，它由輪轂電機2K 3-8片風葉22和固定環(huán)23裝配而成。
圖3b是輪轂電機21外形圖，電機外緣211用以安裝風葉22， 212是電機 引線一側的軸，另一側是無引線的軸213，電機引線為214。
采用了導風措施，對風葉22要求比較簡單，它可以是阻力型的平板，也可 以是弧形板或碗形板，風葉22固定在輪轂電機21的輪轂外緣211上，多片風頁 均勻順向排列。圖3d是一種阻力型風葉。
圖3c是安裝了兩片風葉22的示意圖，風葉22可以是圖3d所示的弧形板， 也可以是平板、半球形或其它形狀。其固定環(huán)23根據風葉22的安裝強度，可有 可無,也可多可少。
輪轂電機21之間由套軸24連接。套軸24如圖3e所示，套軸242的內孔 是螺紋孔，它與軸212、 213的螺紋相匹配，在輪轂電機21的軸旋轉到套軸242 內后，再由螺母25和彈簧墊圈26鎖定；法蘭盤241是通過連接桿42與導風護 罩4的法蘭盤411連接固定；以保證發(fā)電機組2的穩(wěn)定。孔243是輪轂電機21 引線214的出線孔。
圖4是導風護罩4的示意圖，其由罩架41、套軸24和連接桿42組成，它 有兩個作用——導風和固定輪轂電機21。導風護罩4分為多層，每層裝一臺或 兩臺輪轂電機21。
導風葉片413安裝在罩架41的兩層法蘭盤411之間，它與罩架(橫截面) 半徑的夾角在30° ~60°之間；如圖4b-l和圖4b-2所示，導風葉片413的安裝 分為左旋和右旋(相對而言)，以降低作用在風罩上的扭向風力。
導風葉片413與風葉22的的風力作用方向相一致，導風葉片413可以采用 平板或弧型板。導風葉片413的數量按法蘭盤411的寬度而定，達到以最大的風 力正向作用在風葉22上，而作用在風葉的背面的風力為最小。
其罩架41由法蘭盤411、立桿412、和導風葉片413等組成。多根立桿412 連接固定各層法蘭盤411。導風護罩4的底部固定在支架1上，每層的法蘭盤411 通過連接桿42與套軸24的法蘭盤241連接固定。
罩架41 (包括法蘭盤411)可以用角鋼或鋁合金材料焊接、鉚接而成。
圖5是有、無導風護罩的風力作用的區(qū)別，從5a中可以看出，導風護罩4 增強了對風葉的正向(發(fā)電機發(fā)電的旋轉方向)作用力，而減少了反向作用力， 也就是提高了風力的發(fā)電效率。
風力發(fā)電機的蓄電器與控制電路都很成熟，發(fā)電機組合成發(fā)電機組的技術 也很成熟，且種類繁多，可以根據具體情況進行選擇。
綜上所述，本發(fā)明采用導風護罩和輪轂電機組構成的導風塔式風力發(fā)電機， 它占用空間小，噪聲低，微風啟動和低成本的特點，便于在城市內分散安裝，就 地供電。也適合在風口、海邊建立大功率風力發(fā)電場。
權利要求
1.一種導風塔式風力發(fā)電機，其特征在于，所述導風塔式風力發(fā)電機包括支架(1)，發(fā)電機組(2)，導風護罩(4)，蓄電器組(5)和控制電路(6)。
4. 如權利要求1所述的風力發(fā)電機，其特征在于，所述導風護罩(4)包括 罩架(41)、連接桿(42)和套軸(24),連接桿(42)連接固定套軸(24) 和罩架(41)。
5. 如權利要求4所述的風力發(fā)電機，其特征在于，所述罩架(41)的兩層法蘭 盤(411)之間裝有導風葉片(413)，導風葉片(413)與罩架半徑的夾角在 30° 60°之間；相鄰兩層的導風葉片(413)分別按左旋、右旋安裝，它與風葉(22)的 旋向相一致，以降低作用在風罩上的扭向風力。 &如權利要求5所述的風力發(fā)電機，其特征在于，導風葉片(413)是平板或 弧形板。
全文摘要
導風塔式風力發(fā)電機是在一臺風力發(fā)電機上采用多臺輪轂電機組成的風力發(fā)電機組，充分利用垂直空間，與其它垂直軸發(fā)電機相比，提高了發(fā)電能力，減少占用水平空間；另外，采用了導風護罩，不僅增加了抗風強度，還增強了對風葉的正向風力，同時減少了反向風力，提高了風力利用率，增強了微風發(fā)電效率。導風塔式風力發(fā)電機占用空間小，噪聲低，微風啟動和低成本的特點，便于在城市內分散安裝，就地供電。也適合在風口、海邊建立大功率風力發(fā)電場。
文檔編號F03D11/00GK101358582SQ200810147318
公開日2009年2月4日 申請日期2008年8月7日 優(yōu)先權日2008年8月7日
發(fā)明者沈豪杰 申請人:沈豪杰