專利名稱：換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機，屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種將建筑通風(fēng)換氣和照明溶于一體的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，風(fēng)力發(fā)電機只限于發(fā)電功能，沒有將室內(nèi)通風(fēng)換氣和照明功能溶于一體，以發(fā)揮更大的節(jié)能潛力和應(yīng)用范圍。由于自然界的風(fēng)速始終處于不斷變化之中，大多數(shù)氣候和時間處在微風(fēng)狀態(tài)，所以，設(shè)計和選擇優(yōu)良的發(fā)電機和風(fēng)輪、以及兩者結(jié)構(gòu)之間的有機結(jié)合是實現(xiàn)上述目標(biāo)的首要條件之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)方案
一種換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機，包括主機9的外轉(zhuǎn)子與球托8連接，主
軸6固定在機架10上，上端通過主軸承4支承風(fēng)輪5和助動風(fēng)輪2，頂部設(shè)有助動風(fēng)口 3，機架10上裝置控制盒13、止動器14、照明燈具16通過導(dǎo)線15
與控制盒連接，機架套接在機座12上組成；特征是主機9內(nèi)設(shè)有通風(fēng)冷卻裝
置和自動監(jiān)控調(diào)速系統(tǒng)，通風(fēng)冷卻裝置，由設(shè)在主軸6上的出風(fēng)孔22、設(shè)在下端蓋26上的進(jìn)風(fēng)孔21、風(fēng)道30構(gòu)成，風(fēng)道通過主機內(nèi)部帶走熱量，同時，
使風(fēng)能利用率和通風(fēng)換氣率從下述哮經(jīng)得以提高1.利用室內(nèi)空氣與屋頂空氣
的溫差和高低壓差形成的引鳳力，從內(nèi)部推動風(fēng)輪5和助動風(fēng)輪2旋轉(zhuǎn)；2.主
機的溫升、散熱、和照明燈熱量、促使風(fēng)道中的空氣加速循環(huán)上升，從助動風(fēng)
口 3推動助動風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)；3.屋頂外自然界風(fēng)力從外部推動風(fēng)輪5和助動風(fēng)輪2旋轉(zhuǎn)。
上述所說自動監(jiān)控調(diào)速裝置，由嵌裝在靜盤23上的霍爾元件27、溫度傳感器28、線圈24、以及控制盒13中的單片機系統(tǒng)、為主要元件組成，線圈24是，可串、并聯(lián)連接的繞組或可三相星形/三角形連接的繞組或者可雙速或三速連接的繞組構(gòu)成；當(dāng)動盤18旋轉(zhuǎn)，霍爾元件27從永磁體19中感應(yīng)霍爾信號，通過信號線29傳遞給控制盒13的單片機系統(tǒng)，經(jīng)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(fēng)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。
上述所說主軸6，由大口徑鋼管制成，長度可根據(jù)配置的風(fēng)輪高度套接加長，直徑至少是主機外殼直徑的四分之一以上，選擇比例在1: 0.25 0.6的范圍，有利于擴展通風(fēng)量和縮短轉(zhuǎn)子與定子之間的直徑距離，提高動態(tài)平衡、減輕重量、降低成本、快速散熱，改善換氣和發(fā)電能力。
上述所說風(fēng)輪5和助動風(fēng)輪2為渦輪式風(fēng)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8上，上端與防雨蓋1固定，構(gòu)成球形的渦輪式風(fēng)輪，該渦輪式風(fēng)輪運轉(zhuǎn)時，在內(nèi)部形成負(fù)壓，使內(nèi)部空氣與外部空氣形成對流，進(jìn)一步推動風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，達(dá)到良好的通風(fēng)和發(fā)電效果。
上述所說主機9，選擇永磁疊加型發(fā)電機，主要采用永磁體19，嵌裝固定在動盤18內(nèi)，靜盤23套裝在主軸6上，由端蓋17和26中的軸承20支承，端蓋上設(shè)有凹槽或凸槽，該凹槽與動盤18的凸槽卡接，螺栓25將端蓋固定在動盤上，靜盤23內(nèi)嵌裝線圈24、霍爾元件27、溫度傳感器28、導(dǎo)線15和信號線29穿過管路與控制盒13以及負(fù)載連接。
實踐中，交流發(fā)電機的轉(zhuǎn)速與磁極數(shù)成反比，當(dāng)磁極數(shù)確定以后，發(fā)電機的轉(zhuǎn)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(fēng)輪的轉(zhuǎn)速相匹配，所以，單相發(fā)電機線圈23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(zhuǎn)換的接線方法解決。
例如，當(dāng)發(fā)電機在20極，300轉(zhuǎn)/分時，線圈25的繞組是串聯(lián)接線，正常 發(fā)電，由于外界風(fēng)速增強，轉(zhuǎn)速超過600轉(zhuǎn)/分以上吋，自動監(jiān)控調(diào)速裝置就發(fā) 出指令，控制盒13自動控制執(zhí)行切換，通過接觸器將線圈24切換成并聯(lián)的接 線方法或者星形/三角形的接線方式，進(jìn)行匹配，使發(fā)電機在自然風(fēng)速環(huán)境中的 適用寬度提高一倍以上。
上述所說控制盒13內(nèi)設(shè)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(shè)鋰電池、超 級電容蓄電池以克服蓄電池使用壽命短的缺陷。
上述所說的溫度傳感器28為1只或每片靜盤裝1只，采集到的溫升信息由 信號線29傳遞給控制盒13內(nèi)的單片機系統(tǒng)，自動檢測線圈和主機溫升，若出 現(xiàn)異常時，則自動存儲記錄、顯示報警、直至關(guān)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10由不銹鋼材料制成，十字支架化1外側(cè)與機架10的圓形 圈片焊接，內(nèi)側(cè)與空心圓盤1011焊接，主軸6通過圓盤1011中的橫檔定位， 由螺母固定。
上述所說止動器14，由不銹鋼材料制成匚型，側(cè)面開有長孔，螺栓通過長 孔將止動器定位在機架10的外側(cè)，松動螺栓，移動止動器使上端與球托8下邊 凹槽缺口銜接，就能停止或鎖定風(fēng)輪5轉(zhuǎn)動，以方便安裝檢修時使用。
上述所說燈具16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(yuǎn)、體積小、節(jié)能環(huán)保、穩(wěn)定性好等優(yōu)點；燈具電路 和光敏電阻11與控制盒13連接，燈具16由光敏電阻自動控制。上述所說主機9，并不只限于使用永磁疊加型發(fā)電機，也可以使用其他類 型的垂直軸發(fā)電機、永磁垂直軸發(fā)電機、垂直軸磁浮式發(fā)電機替代，只要采用 上述通風(fēng)冷卻裝置、助動風(fēng)口裝置、自動監(jiān)控調(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(dāng)改進(jìn)，即可與之配套，因此，采用上述發(fā)明中 所說的任何一項，制成的換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機均應(yīng)列入本發(fā)明的保護范圍。
綜上所述，本發(fā)明所述換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機與眾不同之處在于1.發(fā) 電主機內(nèi)部設(shè)有通風(fēng)冷卻裝置，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(shè)置了 助動風(fēng)口裝置，促使發(fā)電機在微風(fēng)下啟動和運行，擴大了風(fēng)力發(fā)電機的使用范
圍。3.設(shè)置了自動監(jiān)控調(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(shù)，自動監(jiān)控和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，穩(wěn)定輸出功率等手段，克服了風(fēng)力發(fā)電機在 低風(fēng)速下難以啟動或高風(fēng)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。4.采用了大口徑鋼管制作主軸的方法，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。5.采用鋰電池、 超級電容蓄電池以克服現(xiàn)有電解蓄電池使用壽命短的缺陷。根據(jù)上述發(fā)明優(yōu)點， 換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機這一新能源項目，得以全面推廣，進(jìn)一步造福人類， 必將成為現(xiàn)實。
本發(fā)明的換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機適用于工廠、候車室、公共場所、醫(yī)
院、值班室、衛(wèi)生間、公共廁所、等等需要通風(fēng)換氣和照明的場所，產(chǎn)品不僅 具有廣闊的市場潛力，而且，一機多能、免費通風(fēng)換氣、免費供電照明、對于 緩解目前，與日俱增的城市用電量來說，具有事半功倍的效果。 本發(fā)明的有益效果是結(jié)構(gòu)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，換氣照明效率高，輸出功率穩(wěn)定、運行安全、使用壽命長、適用范圍廣闊。


附圖1，一種換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)原理剖示圖。
附圖2， 一種換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機主機的結(jié)構(gòu)原理剖示圖。 附圖3， 一種換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機機架的結(jié)構(gòu)俯視圖。
具體實施方式
以下實施例并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的任何限制。
附圖1 2中1.防雨罩，2.助動風(fēng)輪，3.助動風(fēng)口， 4.主軸承，5.風(fēng)輪， 6.主軸，7.防塵罩，8.球托，9.主機，10.機架，11.光敏電阻，12.機座，13. 控制盒，14.止動器，15.導(dǎo)線，16.燈具，17.端蓋，18.動盤，19.永磁體，20. 主軸承，21.進(jìn)風(fēng)孔，22.通風(fēng)孔，23.靜盤，24.線圈，25.螺栓，26.下端蓋， 27.霍爾元件，28.溫度傳感器，29.信號線，30.風(fēng)道。
實施例附圖1所示， 一種換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)原理剖示圖。 將主機9固定在機架10上，機架外側(cè)設(shè)有一個限止風(fēng)輪轉(zhuǎn)動的止動器14，機 架10套接在機座12上端，機座下端固定在屋頂上、構(gòu)成通風(fēng)道，主軸6由大 口徑不銹鋼管制成，主軸上裝有防塵罩7，主軸的加長管通過主軸承4裝置在 風(fēng)輪5上端，助動風(fēng)輪2裝置在風(fēng)輪5上面，主軸承4具有平衡和支撐風(fēng)輪重 量的作用；弧型的助動風(fēng)口3，套接在主軸6的加長管頂端，利用空氣引風(fēng)力， 向助動風(fēng)輪吹風(fēng)，促使助動風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)；制造較大功率的發(fā)電機，由于風(fēng)輪較大， 可以增設(shè)助動風(fēng)機或助動器來解決?？刂坪?3設(shè)置在機架10上，控制盒內(nèi)設(shè) 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 要元件組成的普通輸出控制電路，并附設(shè)鋰電池、超級電容蓄電池以克服現(xiàn)有 蓄電池使用壽命短的缺陷。制作較大功率的發(fā)電機可另設(shè)電控箱和附設(shè)超級電容、蓄電池組、逆變器，便于控制大型發(fā)電機的正常運轉(zhuǎn)。
實施例附圖2所示， 一種換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機主機的結(jié)構(gòu)原理剖示
圖。作為優(yōu)選，主機9選擇永磁疊加型發(fā)電機，磁鋼體19，采用釹鐵硼磁鋼， 固定在動盤18內(nèi)，靜盤23套裝在設(shè)有風(fēng)道的主軸6上，由端蓋17和下端蓋 26中的軸承20支承，端蓋上設(shè)有凹槽或凸槽，凹槽與動盤18的凸槽卡接，螺 栓25將端蓋固定在動盤18上，靜盤23內(nèi)嵌裝線圈24、霍爾元件27，溫度傳 感器28，導(dǎo)線15和信號線29穿過管路與控制盒13以及負(fù)載電路連接；風(fēng)道 30與進(jìn)風(fēng)孔21、通風(fēng)孔22、助動風(fēng)口3、球托8、機架10、機座12內(nèi)的通風(fēng) 道相通。
實施例附圖3所示， 一種換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機機架的結(jié)構(gòu)俯視圖。
機架10由不銹鋼材料制成，十字支架101外側(cè)與機架10的圓形圈片焊接，內(nèi) 側(cè)與可固定主軸6的空心圓盤1011焊接，主軸6下端通過圓盤1011中的橫檔 定位，由螺母固定。
止動器14，由不銹鋼材料制成匚型，上端可以與球托8下邊缺口凹槽銜接， 側(cè)面開有長孔，螺栓通過長孔將止動器14定位在機架10的外側(cè)，松動螺栓， 上下移動止動器14就能夠停止或松開風(fēng)輪5，扭緊螺栓就能鎖定風(fēng)輪轉(zhuǎn)動，以 供安裝、檢修吋使用。
實施例作為優(yōu)選，燈具16選擇超高功率型大功率LED燈或超高功率型大 功率LED投光燈具，當(dāng)然也可以選擇其他類型相適應(yīng)的燈具使用，燈具電路和 光敏電阻11與控制盒13連接，燈具16由光敏電阻自動控制。
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(quán)利要求
1.一種換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機，包括主機(9)的外轉(zhuǎn)子與球托(8)連接，主軸6固定在機架(10)上，上端通過主軸承(4)支承風(fēng)輪(5)和助動風(fēng)輪(2)，頂部設(shè)有助動風(fēng)口(3)，機架(10)上裝置控制盒(13)、止動器(14)、照明燈具(16)通過導(dǎo)線(15)與控制盒連接，機架套接在機座(12)上組成；特征是主機(9)內(nèi)設(shè)有通風(fēng)冷卻裝置和自動監(jiān)控調(diào)速系統(tǒng)，通風(fēng)冷卻裝置，由設(shè)在主軸(6)上的出風(fēng)孔(22)、設(shè)在下端蓋(26)上的進(jìn)風(fēng)孔(21)、風(fēng)道(30)構(gòu)成，所說自動監(jiān)控調(diào)速裝置，由嵌裝在靜盤(23)上的霍爾元件(27)、溫度傳感器(28)、線圈(24)、以及控制盒(13)中的單片機系統(tǒng)、為主要元件組成，線圈(24)是，可串、并聯(lián)連接的繞組或可三相星形/三角形連接的繞組或者可雙速或三速連接的繞組構(gòu)成；當(dāng)動盤(18)旋轉(zhuǎn)，霍爾元件(27)從永磁體(19)中感應(yīng)霍爾信號，通過信號線(29)傳遞給控制盒(13)的單片機系統(tǒng)，經(jīng)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(fēng)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。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機，特征是所說主軸(6)，由大口徑鋼管制成，長度可根據(jù)配置的風(fēng)輪高度套接加長，直徑至少是主機外殼直徑的四分之一以上，選擇比例在1: 0.25 0.6的范圍，有利于擴展通風(fēng)量和縮短轉(zhuǎn)子與定子之間的直徑距離，提高動態(tài)平衡、減輕重量、降低成本、快速散熱，改善換氣和發(fā)電能力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機，特征是所說風(fēng)輪(5)和助動風(fēng)輪(2)為渦輪式風(fēng)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(8)上，上端與防雨蓋1固定，構(gòu)成球形的渦輪式風(fēng)輪，該渦輪式風(fēng)輪運轉(zhuǎn)時，在內(nèi)部形成負(fù)壓，使內(nèi)部空氣與外部空氣形成對流，進(jìn)一步推動風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，達(dá)到良好的通風(fēng)和發(fā)電效果。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機，特征是所說主機(9)，選擇永磁疊加型發(fā)電機，主要采用永磁體(19)，嵌裝固定在動盤(18)內(nèi)，靜 盤(23)套裝在主軸(6)上，由端蓋(17)和(26)中的軸承(20)支承，端 蓋上設(shè)有凹槽或凸槽，該凹槽與動盤(18)的凸槽卡接，螺栓(25)將端蓋固 定在動盤上，靜盤(23)內(nèi)嵌裝線圈(24)、霍爾元件(27)、溫度傳感器(28)、 導(dǎo)線(15)和信號線(29)穿過管路與控制盒(13)以及負(fù)載連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機，特征是所說控制盒(13) 內(nèi)設(shè)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(shè)鋰電池、超級電容蓄鬼池以 克服蓄電池使用壽命短的缺陷。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機，特征是所說的溫度 傳感器(28)為1只或每片靜盤裝1只，采集到的溫升信息由信號線(29)傳 遞給控制盒(13)內(nèi)的單片機系統(tǒng)，自動檢測線圈和主機溫升，若出現(xiàn)異常時， 則自動存儲記錄、顯示報警、直至關(guān)閉該片繞組的輸出電路，以確保發(fā)電機的 運行安全。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機，特征是所說機架(10)由不銹鋼材料制成，十字支架(101)外側(cè)與機架(10)的圓形圈片焊接，內(nèi)側(cè) 與空心圓盤(1011)焊接，主軸(6)通過圓盤(1011)中的橫檔定位，由螺母 固定。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機，特征是所說止動器(14) ，由不銹鋼材料制成匚型，側(cè)面開有長孔，螺栓通過長孔將止動器定位在 機架10的外側(cè)，松動螺栓，移動止動器使上端與球托(8)下邊凹槽缺口銜接，就能停止或鎖定風(fēng)輪(5)轉(zhuǎn)動，以方便安裝檢修時使用。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機，特征是所說燈具(16)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(yuǎn)、體積小、節(jié)能環(huán)保、穩(wěn)定性好等優(yōu)點；燈具電路和光敏電阻(11)與 控制盒(13)連接，燈具(16)由光敏電阻自動控制。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機，特征是所說主機(9)， 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發(fā)電機、永 磁垂直軸發(fā)電機、垂直軸磁浮式發(fā)電機替代，只要采用上述通風(fēng)冷卻裝置、助 動風(fēng)口裝置、自動監(jiān)控調(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(dāng)改進(jìn)，即可與之配套。
全文摘要
本發(fā)明公開一種換氣照明兩用風(fēng)力發(fā)電機，屬于新能源供電系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，包括主機9與球托8連接，主軸6固定在機架10上，上端通過主軸承4支承風(fēng)輪5和助動風(fēng)輪2，頂部連接助動風(fēng)口3，機架10套接在機座12上，以及控制盒、止動器、為主要部件組成；特征是主機內(nèi)設(shè)有通風(fēng)冷卻裝置和自動監(jiān)控調(diào)速系統(tǒng)，克服了永磁體因溫升過熱造成的退磁老化問題，風(fēng)力發(fā)電機在低風(fēng)速下難以啟動或高風(fēng)速中發(fā)電效率低、輸出不穩(wěn)定、噪音大等問題，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。產(chǎn)品不僅具有廣闊的市場潛力，而且，一機多能、免費通風(fēng)換氣、免費供電照明、對于緩解目前與日俱增的城市用電量來說，具有事半功倍的效果。
文檔編號F03D9/00GK101644231SQ20091009901
公開日2010年2月10日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者陳鴻達(dá) 申請人:陳鴻達(dá)