專(zhuān)利名稱(chēng)：導(dǎo)風(fēng)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
隨著地球能量資源日趨減少，人類(lèi)開(kāi)始不斷地尋求新能源。風(fēng)力發(fā)電作為補(bǔ)充能 源，有著非常廣闊的開(kāi)發(fā)利用前景。本發(fā)明“導(dǎo)風(fēng)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)”是一種具有特殊結(jié) 構(gòu)的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置。
二.
背景技術(shù)：
當(dāng)前的風(fēng)力發(fā)電裝置分為兩種類(lèi)型，一種是水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，另一種是垂直軸 風(fēng)力發(fā)電機(jī)。本發(fā)明“導(dǎo)風(fēng)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)”，通過(guò)特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠大大提高風(fēng)能 的利用率。它具有以下特點(diǎn)截風(fēng)面積大，風(fēng)能利用系數(shù)高，不受風(fēng)向的限制，能把來(lái)自任何 方向風(fēng)力轉(zhuǎn)化成可應(yīng)用的風(fēng)能。同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸出平穩(wěn)電流的目標(biāo)。
三.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的“導(dǎo)風(fēng)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)”，它是垂直軸風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的一種。由主機(jī)、 傳動(dòng)軸、支撐架、機(jī)房組成。請(qǐng)參考示意圖的圖1(此為略圖，實(shí)物較其更為復(fù)雜)圖1是雙層風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)，通過(guò)主機(jī)接收風(fēng)能作用，使安裝在主機(jī)內(nèi)的上、下兩個(gè)風(fēng) 輪同時(shí)旋轉(zhuǎn)，經(jīng)傳動(dòng)軸傳給機(jī)房?jī)?nèi)的發(fā)電機(jī)組發(fā)出電能(見(jiàn)圖8、圖9)。圖2是單層風(fēng)輪結(jié)構(gòu)，它的原理結(jié)構(gòu)與雙層風(fēng)輪相同，在同等條件與規(guī)格下，能夠 產(chǎn)生的風(fēng)能是雙層風(fēng)輪結(jié)構(gòu)的一半。本發(fā)明的“導(dǎo)風(fēng)式垂盲軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)”是通過(guò)安裝在主機(jī)上的多個(gè)導(dǎo)風(fēng)墻形成的 ‘導(dǎo)風(fēng)墻組’，將來(lái)自各方向的風(fēng)能引導(dǎo)入風(fēng)輪的一側(cè)，使風(fēng)輪按一個(gè)方向產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭矩，這 里強(qiáng)調(diào)的是形成‘導(dǎo)風(fēng)墻組’所需的導(dǎo)風(fēng)墻數(shù)量與每個(gè)導(dǎo)風(fēng)墻安裝在主機(jī)上的角度是不固 定的，這要根據(jù)風(fēng)輪的大小與實(shí)際情況來(lái)決定，風(fēng)輪直徑大“導(dǎo)風(fēng)墻”需要的數(shù)量就要多，反 之就要減少些?！皩?dǎo)風(fēng)墻”安裝在主機(jī)上的角度是根據(jù)它的數(shù)量來(lái)決定的，即所有都是按規(guī) 格大小來(lái)決定的。導(dǎo)風(fēng)墻組將來(lái)自各方向的風(fēng)能引導(dǎo)入風(fēng)輪的一側(cè)，使風(fēng)輪按一個(gè)方向產(chǎn) 生旋轉(zhuǎn)扭矩也能夠阻擋來(lái)風(fēng)吹向風(fēng)輪另一側(cè)而產(chǎn)生阻力。在每一個(gè)導(dǎo)風(fēng)墻上開(kāi)有足夠大的通風(fēng)口，通風(fēng)口的背后安裝“調(diào)速風(fēng)門(mén)”，“調(diào)速風(fēng) 門(mén)”軸的一方安裝了彈簧，通過(guò)調(diào)整彈簧拉力來(lái)穩(wěn)定風(fēng)輪相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。同時(shí)調(diào)速風(fēng)門(mén)還能起 到減少剎車(chē)能量損耗。需要停機(jī)的情況下，可以將調(diào)速風(fēng)門(mén)完全關(guān)閉，風(fēng)輪得不到風(fēng)能的推 動(dòng)，用很小的剎車(chē)阻力就可以實(shí)現(xiàn)停機(jī)。聚風(fēng)帽與聚風(fēng)底的形狀像兩個(gè)上下相反對(duì)應(yīng)著的盆狀，它們都有一個(gè)按底面向外 傾斜45度角的封閉面，它們也是主機(jī)上所有部件的固定基礎(chǔ)件(見(jiàn)圖13) (1)聚風(fēng)帽(2) 聚風(fēng)底。由于它們都有向外傾斜45° (夾角為135° )的斜面，這就增加了接收風(fēng)能面積， 將來(lái)自各方向的風(fēng)能聚集到風(fēng)輪的一側(cè)，給風(fēng)輪增加了扭矩。見(jiàn)圖3、圖4(俯視圖，聚風(fēng)帽 被拆除)、圖5、圖6 (俯視圖，聚風(fēng)帽被拆除)，其中圖3、圖4是雙層風(fēng)輪結(jié)構(gòu)，圖5、圖6是 單層風(fēng)輪結(jié)構(gòu)。主機(jī)的外形可以制作成多邊形，也可以制作成圓形。見(jiàn)圖1、圖2，其中圖1外形為多邊形、圖2外形為圓形。本發(fā)明“導(dǎo)風(fēng)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)”風(fēng)輪，可以制作成單層風(fēng)輪、雙層風(fēng)輪以及多 層風(fēng)輪結(jié)構(gòu)。見(jiàn)圖8、圖9(俯視圖)、圖10、圖11(俯視圖)，其中多層風(fēng)輪結(jié)構(gòu)無(wú)附圖。每個(gè)風(fēng)輪由三個(gè)風(fēng)斗組成，見(jiàn)圖11，(風(fēng)斗的數(shù)量暫定為三個(gè)，實(shí)施時(shí)可根據(jù)具體 情況增加調(diào)整)。當(dāng)風(fēng)輪上的風(fēng)斗在“ 1，，位置時(shí)，風(fēng)斗受來(lái)自對(duì)面的風(fēng)能的推動(dòng)，使風(fēng)輪按 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)輪上的風(fēng)斗旋轉(zhuǎn)到“2”位置時(shí)，因在流體的作用下它有一個(gè)按順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 的升力(見(jiàn)圖12)；當(dāng)風(fēng)輪上的風(fēng)斗在“3”位置時(shí)，因有“導(dǎo)風(fēng)墻”遮擋了對(duì)面的來(lái)風(fēng)，在風(fēng) 斗旋轉(zhuǎn)方向沒(méi)有阻力，風(fēng)輪就很通暢地旋轉(zhuǎn)。風(fēng)斗的幾何形狀，以風(fēng)輪軸向外的風(fēng)斗，有兩個(gè)角度。第一個(gè)為頂角暫定為45° 角，(以后的實(shí)施中可能有變化)；第二個(gè)α角為迎風(fēng)角，也是旋轉(zhuǎn)升角，α角度與“導(dǎo)風(fēng) 墻”安裝在主機(jī)上的角度有密切關(guān)系。
四.


(一)圖1是雙層風(fēng)輪結(jié)構(gòu)_“導(dǎo)風(fēng)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)”的整機(jī)示意圖。圖2是單層風(fēng)輪結(jié)構(gòu)_ “導(dǎo)風(fēng)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)”的整機(jī)示意圖。它彳門(mén)由⑴主機(jī)、(2)傳動(dòng)軸、(3)支撐架、⑷機(jī)房、(5)發(fā)電機(jī)組、傳感系統(tǒng)組 成。1.主機(jī)它是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的動(dòng)力來(lái)源，主要結(jié)構(gòu)在圖3、圖4、圖5、圖6。稍后有詳細(xì)解釋。2.傳動(dòng)軸它是由傳動(dòng)桿、上下連軸器構(gòu)成，它的功能就是將風(fēng)輪得到的扭矩傳 給發(fā)電機(jī)組。3.支撐架它由上下法蘭組成連接在主機(jī)與機(jī)房之間，將主機(jī)架于中空接受來(lái)自 各方向的風(fēng)能。4.機(jī)房所有的發(fā)電設(shè)備都安裝在機(jī)房?jī)?nèi)，如發(fā)電機(jī)、變速機(jī)構(gòu)、離合器、剎車(chē)機(jī) 構(gòu)、所有的電器設(shè)備和傳感器件等。5.發(fā)電機(jī)通過(guò)風(fēng)輪帶動(dòng)傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)傳給發(fā)電機(jī)組發(fā)出電能。圖1是雙層風(fēng)輪的 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的示意圖；圖2是單層風(fēng)輪的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的示意圖，它們的基本 結(jié)構(gòu)是相同的。(二)雙層風(fēng)輪主機(jī)圖3是雙層風(fēng)輪實(shí)用新型的主機(jī)示意圖(圖中將‘聚風(fēng)帽蓋 板’拆除觀察內(nèi)部)⑴風(fēng)輪組；⑵聚風(fēng)帽；(3)上調(diào)速風(fēng)門(mén)；⑷上導(dǎo)風(fēng)墻；(5)隔板；(6) 下導(dǎo)風(fēng)墻；⑵下調(diào)速風(fēng)門(mén)；⑶聚風(fēng)底。圖4是雙層風(fēng)輪實(shí)用新型的主機(jī)的俯視示意圖(圖中將‘聚風(fēng)帽’拆除觀察各部 件在俯視示意圖的位置)。(1)風(fēng)輪組；(2)調(diào)速風(fēng)門(mén)；(3)導(dǎo)風(fēng)墻；(4)隔板(三)對(duì)雙層風(fēng)輪主機(jī)，圖3、圖4各個(gè)部件功能簡(jiǎn)要說(shuō)明(1)風(fēng)輪組它包括風(fēng)輪、風(fēng)輪軸、上下軸承。它的作用就是將來(lái)自各方向的風(fēng)能 轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。(2)聚風(fēng)帽組它包括聚風(fēng)帽、聚風(fēng)帽蓋板、上軸承座。它有兩個(gè)作用，—個(gè)作用是起到固定零部件的作用，安裝在主機(jī)上各種零部件均固定在聚風(fēng)帽 上；
4
另一個(gè)作用是因它有一個(gè)向外傾斜45° (夾角為135° )的斜面，能將來(lái)自各方 向的風(fēng)能聚集到風(fēng)輪的一側(cè)，以此增加風(fēng)斗的受風(fēng)量。(見(jiàn)圖3)(3)上下風(fēng)門(mén)它包括風(fēng)門(mén)、風(fēng)門(mén)軸、調(diào)整彈簧、彈簧拉桿、上下軸承。它的作用就 是調(diào)整通往主機(jī)的進(jìn)風(fēng)量，適時(shí)地調(diào)整風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)速及獲得穩(wěn)定風(fēng)能。(4)上下導(dǎo)風(fēng)墻它的第一個(gè)作用是它將聚風(fēng)帽與聚風(fēng)底牢固地連接在主機(jī)的上 下部位；第二個(gè)作用是能將來(lái)自各方向的風(fēng)能，引導(dǎo)入風(fēng)輪的一側(cè)，使風(fēng)輪按一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。(5)隔板它主要是將上下部位分隔開(kāi)，也增加導(dǎo)風(fēng)墻組固的定強(qiáng)度。此隔板只有 雙層風(fēng)輪用該工件，單層風(fēng)輪沒(méi)有該部件。(6)聚風(fēng)底它包括聚風(fēng)底、下軸承座、(感應(yīng)件)，它與聚風(fēng)帽的功能相同。(四)圖5是單層風(fēng)輪實(shí)用新型的主機(jī)示意圖(圖中將‘聚風(fēng)帽蓋板’拆除觀察 各部件)⑴風(fēng)輪組；⑵聚風(fēng)帽；(3)導(dǎo)風(fēng)墻；(4)調(diào)速風(fēng)門(mén)；(5)聚風(fēng)底。圖6是單層風(fēng)輪實(shí)用新型的主機(jī)俯視示意圖(圖中將‘聚風(fēng)帽’拆除觀查內(nèi)部各 個(gè)部件的位置的俯視示意圖)。(1)風(fēng)輪組；⑵調(diào)速風(fēng)門(mén)；(3)導(dǎo)風(fēng)墻；(4)聚風(fēng)底。圖5、圖6所有的零部件在主機(jī)上的作用與圖3、圖4的零部件在主機(jī)上的作用是 相同的。(五)圖7是單層風(fēng)輪主機(jī)的裝配關(guān)系示意圖，無(wú)論是單層風(fēng)輪、雙層風(fēng)輪和三層 風(fēng)輪，它們的裝配關(guān)系是相同的。圖7包括(1)上軸承座、(2)聚風(fēng)帽蓋板、(3)聚風(fēng)帽、 ⑷風(fēng)輪組(5)導(dǎo)風(fēng)墻組、(6)調(diào)速風(fēng)門(mén)、(7)下軸承座、⑶聚風(fēng)底。(六)圖8是雙層風(fēng)輪的示意圖。(1)上軸承；(2)上風(fēng)輪；(3)風(fēng)輪軸；(4)下風(fēng) 輪；(5)下軸承。其中每個(gè)風(fēng)輪由三個(gè)風(fēng)斗組成。圖9是雙層風(fēng)輪的俯視示意圖。(1)風(fēng)斗(七)圖10是單層風(fēng)輪示意圖。(1)上軸承；(2)風(fēng)輪；(3)風(fēng)輪軸；(4)下軸承。圖11是單層風(fēng)輪的俯視示意圖。(1)風(fēng)斗。(八)圖12是風(fēng)輪上風(fēng)斗的截面的示意圖。在朝向風(fēng)輪軸第一個(gè)角為頂角，它是 兩個(gè)實(shí)體面的交點(diǎn)，暫定為45度角(以后在實(shí)施中可能略有變化)；第二個(gè)角α為迎風(fēng)角 也稱(chēng)旋轉(zhuǎn)升角，它的角度與“導(dǎo)風(fēng)墻”安裝在主機(jī)上的角度有關(guān)。(九)圖13、圖14是主機(jī)中的主要部件的圖樣(圖紙)。圖13(1)聚風(fēng)帽，上圖是正視圖下圖是俯視圖。(2)聚風(fēng)底，上圖是正視圖下圖是 俯視圖。圖14(1)導(dǎo)風(fēng)墻，上圖是正視圖下圖是俯視圖。(2)調(diào)速風(fēng)門(mén)，(是1 2放大圖) 上圖是正視圖下圖是俯視圖。(十)所有附圖都是以小型“導(dǎo)風(fēng)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)”為例。對(duì)于大型與超大型 的實(shí)用新型在原理上是一致的，只是在造型上要根據(jù)實(shí)際規(guī)格而定。
五.
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的導(dǎo)風(fēng)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在實(shí)施中有小型、大型、超大型的不同方式。(一 )小型實(shí)施方式
1、風(fēng)輪的材料可用玻璃鋼類(lèi)、碳纖維類(lèi)和其它工程塑料。在加工工藝上可采取手 工加工或注射成形等方式。2、聚風(fēng)帽、導(dǎo)風(fēng)壁、調(diào)速風(fēng)門(mén)、聚風(fēng)底，加工材料也可選用玻璃鋼類(lèi)、碳纖維類(lèi)和其 它工程塑料。加工工藝可采取手工加工或注射成形等方式。3、其它工件可用金屬材料和任意非金屬材料，這需要在使用工件的允許強(qiáng)度下選 擇。4、實(shí)用新型的小型實(shí)施安裝過(guò)程(1)安裝時(shí)首先將風(fēng)輪與風(fēng)輪軸、上軸承、下軸 承安裝成風(fēng)輪組。(見(jiàn)圖8、圖10) ； (2)然后再將聚風(fēng)帽、導(dǎo)風(fēng)墻、調(diào)速風(fēng)門(mén)、聚風(fēng)底加工安 裝成一體；(3)所有部件均準(zhǔn)備齊全后，再將軸承座安裝在聚風(fēng)底上。接著將風(fēng)輪組的下軸 承安裝在聚風(fēng)底的承座上，在聚風(fēng)帽上面安裝上聚風(fēng)帽蓋板，上軸承座也安裝在聚風(fēng)帽蓋 板上。將風(fēng)輪組的上軸承扣在上軸承座內(nèi)。這樣主機(jī)安裝完畢(見(jiàn)圖5、圖7) (4)將傳動(dòng) 軸安裝上、下連軸器，成為傳動(dòng)軸組。傳動(dòng)軸組上端的連軸器安裝在風(fēng)輪軸的下端，傳動(dòng)軸 組下端的連軸器與機(jī)房?jī)?nèi)的發(fā)電機(jī)組相連接。(5)將支撐架安裝上、下法蘭成為支撐架組。 支撐架上法蘭與主機(jī)聚風(fēng)底相連接，支撐架的下法蘭與機(jī)房的上蓋相連接(見(jiàn)圖1、圖2)。 整結(jié)構(gòu)安裝完畢。( 二)大型與超大型實(shí)施方式1、由于大型和超大型的體積龐大，其中的部分固定件如；機(jī)房、支撐架、聚風(fēng)帽、導(dǎo) 風(fēng)壁、聚風(fēng)底，在制造時(shí)都可以選用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這樣可以節(jié)省大量的鋼材，當(dāng)然有些 部件采用金屬結(jié)構(gòu)更為堅(jiān)固。2、大型與超大型的風(fēng)輪的制造材料，選材時(shí)要求重量輕強(qiáng)度高的金屬或非金的材 料，其制造工藝可采用薄殼骨架式工藝，或其它可行性工藝。3、大型與超大型的主機(jī)安裝過(guò)程與小型“導(dǎo)風(fēng)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)”安裝過(guò)程相 同，其它的器件要按它的規(guī)格大小的可行性安裝。4、無(wú)論小型，大型還是超大型，在制造和安裝的各個(gè)工序過(guò)程中，需要有相應(yīng)的工 裝夾具輔助完成。
權(quán)利要求
一種導(dǎo)風(fēng)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主機(jī)，它由垂直軸旋轉(zhuǎn)的風(fēng)輪組(1)、聚風(fēng)帽(2)、上調(diào)速風(fēng)門(mén)(3)、上導(dǎo)風(fēng)墻組(4)、隔板(5)、下導(dǎo)風(fēng)墻組(6)、下調(diào)速風(fēng)門(mén)(7)、聚風(fēng)底(8)組成的導(dǎo)風(fēng)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主機(jī)部分其特征在于，它由聚風(fēng)帽(2)、上導(dǎo)風(fēng)墻組(4)、隔板(5)、下導(dǎo)風(fēng)墻組(6)、聚風(fēng)底(8)組成一個(gè)牢固圓形的整體，風(fēng)輪組(1)安裝在組成后圓形整體的中心部位，聚風(fēng)帽(2)、聚風(fēng)底(8)、中心部位安裝有軸承座，風(fēng)輪組的主軸上下軸承就安裝在它們的軸承座上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)風(fēng)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主機(jī)，其特征是它包含的導(dǎo)風(fēng)墻 是以‘導(dǎo)風(fēng)墻組’安裝到主機(jī)上，每組按所需要的數(shù)量，按所需的角度以圓周排列安裝在聚 風(fēng)帽與聚風(fēng)底之間兩個(gè)45°角的斜面上，而且垂直于上下兩個(gè)斜面，導(dǎo)風(fēng)墻上開(kāi)有足夠大 的通風(fēng)孔，在它的背面安裝了調(diào)速風(fēng)門(mén)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)風(fēng)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主機(jī)，其特征是它包含的風(fēng)輪組 可以加工為單層、雙層、三層，每層風(fēng)輪組安裝有三個(gè)以上的風(fēng)斗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的導(dǎo)風(fēng)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)主機(jī)，其特征是它包含的風(fēng)輪 組上的風(fēng)斗外形在朝向風(fēng)輪軸，第一個(gè)角為頂角，它是兩個(gè)實(shí)體面的交點(diǎn)為45°角，第二個(gè) α角為迎風(fēng)角，它的角度與導(dǎo)風(fēng)墻的數(shù)量有關(guān)，風(fēng)斗的兩側(cè)也有與兩個(gè)實(shí)體面相交的連接 面，當(dāng)然內(nèi)有加強(qiáng)筋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)風(fēng)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主機(jī)，其特征它包含的聚風(fēng)帽外 形是在一個(gè)平面上，包含有第二個(gè)封閉的圓周斜面，該第二個(gè)圓周封閉的斜面于第一個(gè)平 面的夾角為135°角，它的外形可以制做為多邊形也可以制做為圓形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的“導(dǎo)風(fēng)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主機(jī)”其特征它包含的聚風(fēng)底 外形是在一個(gè)平面上包含有第二個(gè)圓周封閉的斜面，該第二個(gè)圓周封閉的斜面于第一個(gè)平 面的夾角為135°度角，它的外形可以制做為多邊形也可以制做為圓形。
全文摘要
本發(fā)明“導(dǎo)風(fēng)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)”是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置。解決的問(wèn)題與途徑是1導(dǎo)風(fēng)墻與聚風(fēng)帽、聚風(fēng)底連接為一體使整體造型堅(jiān)固，風(fēng)輪組在導(dǎo)風(fēng)墻組的中央位置，能接有效提高風(fēng)能的利用系數(shù)。2導(dǎo)風(fēng)墻上開(kāi)有足夠大的通孔，在它的背面安裝上調(diào)速風(fēng)門(mén)可以調(diào)解風(fēng)輪瞬間增速，使風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)速度平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)輸出平穩(wěn)電流的目標(biāo)。3導(dǎo)風(fēng)墻組能夠?qū)⒂娲祦?lái)的風(fēng)力引導(dǎo)入風(fēng)輪的一側(cè)，不受風(fēng)向的約束，有效提高風(fēng)能的利用系數(shù)。
文檔編號(hào)F03D3/04GK101949356SQ20101017036
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者宋永財(cái) 申請(qǐng)人:宋永財(cái)