專利名稱：風(fēng)葉帶太陽能電池的垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，尤其涉及太陽能風(fēng)能集成一體的風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置。
背景技術(shù)：
照射在地球上的太陽能非常巨大，大約40分鐘照射在地球上的太陽能，便足以供 全球人類一年能量的消費(fèi)?？梢哉f，太陽能是真正取之不盡、用之不竭的能源。而且太陽能 發(fā)電絕對干凈，不產(chǎn)生公害。所以太陽能發(fā)電被譽(yù)為是理想的能源。從太陽能獲得電力,需通過太陽電池進(jìn)行光電變換來實(shí)現(xiàn)。它同以往其他電源發(fā) 電原理完全不同，具有以下特點(diǎn)①無枯竭危險(xiǎn)；②絕對干凈(無公害)；③不受資源分布 地域的限制；④可在用電處就近發(fā)電；⑤能源質(zhì)量高；⑥使用者從感情上容易接受；⑦獲取 能源花費(fèi)的時(shí)間短。不足之處是①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積；②獲得的 能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)。但總的說來，瑕不掩瑜，作為新能源，太陽能具有 極大優(yōu)點(diǎn)，因此受到世界各國的重視。地球上的風(fēng)能資源非常豐富，開發(fā)潛力巨大，可利用的風(fēng)能資源達(dá)到200億千瓦， 是地球上可利用的水能20倍，風(fēng)能也是可再生的清潔能源，不會污染環(huán)境，全球已有不少 于70個(gè)國家在利用風(fēng)能，風(fēng)力發(fā)電是風(fēng)能的主要利用形式。近年來，風(fēng)電裝機(jī)容量增長迅猛。到2008年底，全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)總量已超過12080萬千瓦，中國風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)總 量突破1300萬千瓦。從2003年到2008年，中國風(fēng)電裝機(jī)容量快速增長累計(jì)裝機(jī)容量從 2003年末的56. 7萬千瓦增加到了 2008年末的1324. 22萬千瓦，增加了 22. 3倍；年新增裝 機(jī)容量從2003年的9. 8萬千瓦增加到了 2008年的719. 02萬千瓦，增加了 72. 4倍。風(fēng)力發(fā)電機(jī)有多種多樣，但歸納起來可分為兩類①水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)輪的旋 轉(zhuǎn)軸與風(fēng)向平行；②垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面或者氣流方向，垂直軸風(fēng) 力發(fā)電機(jī)又分為，在風(fēng)對準(zhǔn)的葉片上產(chǎn)生風(fēng)阻差的阻力型和葉片上產(chǎn)生的升力而旋轉(zhuǎn)的升 力發(fā)電機(jī)兩種?，F(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)以水平軸式為主，有許多不足之處。如要求按裝高度高， 占用空間大，需要迎風(fēng)的偏航系統(tǒng)，抗風(fēng)能力差，運(yùn)行時(shí)噪音大，啟動風(fēng)速高。啟動后易產(chǎn)生 高速轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致電壓急劇變化，對發(fā)電機(jī)造成沖擊。與水平相比，垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)按裝高度 很低，占用空間小，整體穩(wěn)定好，抗風(fēng)性好?，F(xiàn)有的風(fēng)光互補(bǔ)風(fēng)力太陽能發(fā)電設(shè)備的風(fēng)力發(fā)電與太陽能發(fā)電板是兩個(gè)不同的 組件分立的，安裝不方便，總的裝配成本高，占地大，另外要有特殊的架子可按裝太陽能板 與風(fēng)力發(fā)電機(jī)。另外，太陽能板上的灰塵與污染，影響太陽能發(fā)電，并很難清洗。本發(fā)明目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，風(fēng)葉上裝有太陽能電池片的垂直風(fēng)力發(fā) 電機(jī)本發(fā)明技術(shù)方案是，在現(xiàn)有的垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)的每個(gè)葉片上粘接多個(gè)太陽能電池片， 風(fēng)葉即是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片，也是收集太陽光發(fā)電的太陽能電池板，太陽能板的電通過電 刷將電引到中心軸的電線引出。本發(fā)明是將太陽能發(fā)電板與風(fēng)力發(fā)電機(jī)集成一體，是風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電機(jī)可廣泛用于路燈照明，家庭發(fā)電等。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，裝配容易，使用方便，可大規(guī)模使用。最 為重要的優(yōu)點(diǎn)是風(fēng)葉帶自動清洗功能，灰塵與污染很難沾在風(fēng)葉上的電池片上。 為實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是由1.垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)由下列部件A三 片或三片以上垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)機(jī)葉片，每個(gè)葉片上可裝有或粘接太陽能電池片B，圓盤永 磁電機(jī)，與D主軸所組成。帶太陽能電池發(fā)電的風(fēng)機(jī)葉片帶動上下磁鐵盤，固定在轉(zhuǎn)軸上的 線圈在運(yùn)動磁場下感應(yīng)產(chǎn)生電流。太陽能板在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動與不轉(zhuǎn)動均能在太陽光下發(fā)電。本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)1)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，裝配方便。2)設(shè)計(jì)方法先進(jìn)，造型美觀，風(fēng)能利用率高，啟動風(fēng)速低，無噪音，壽命長等優(yōu)點(diǎn)3)風(fēng)葉在白天有太陽光下，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動與不轉(zhuǎn)動均可發(fā)電。4)風(fēng)葉帶自動清洗功能，灰塵與污染很難沾在風(fēng)葉上的電池片上。


圖IA風(fēng)葉帶太陽能電池的五風(fēng)葉垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)的俯視圖。圖IB風(fēng)葉帶太陽能電池的五風(fēng)葉垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)的正視IC風(fēng)葉帶太陽能電池的五風(fēng)葉扇形垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)的俯視圖。圖ID風(fēng)葉帶太陽能電池的五風(fēng)葉扇形垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)的正視2帶太陽能電池風(fēng)葉的結(jié)構(gòu)3風(fēng)葉帶太陽能電池的垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)3B風(fēng)葉帶太陽能電池的五風(fēng)葉扇形垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)3C帶限速裝置五風(fēng)葉扇形垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)圖3D風(fēng)葉帶太陽能電池的過速保護(hù)扇形垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)的正視3E風(fēng)葉帶太陽能電池的過速保護(hù)扇形垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)4風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電刷結(jié)構(gòu)4A限速裝置的鉸鏈結(jié)構(gòu)5A風(fēng)葉帶太陽能電池的六風(fēng)葉垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)的俯視5B風(fēng)葉帶太陽能電池的六風(fēng)葉垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)的正視5C風(fēng)葉帶太陽能電池的六風(fēng)葉扇形垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)的俯視圖。圖5D風(fēng)葉帶太陽能電池的六風(fēng)葉扇形垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)的正視6A風(fēng)葉帶太陽能電池的三風(fēng)葉垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)的俯視6B風(fēng)葉帶太陽能電池的三風(fēng)葉垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)的正視6C風(fēng)葉帶太陽能電池的三風(fēng)葉扇形垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)的俯視圖。圖6D風(fēng)葉帶太陽能電池的三風(fēng)葉扇形垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)的正視7A風(fēng)葉帶太陽能電池的四風(fēng)葉垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)的俯視7B風(fēng)葉帶太陽能電池的四風(fēng)葉垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)的正視7C風(fēng)葉帶太陽能電池的四風(fēng)葉扇形垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)的俯視圖。圖7D風(fēng)葉帶太陽能電池的四風(fēng)葉扇形垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)的正視圖具體實(shí)施公式如圖IA與IB所示，本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)由下列帶太陽能電池片2的風(fēng)葉1，上連桿3U，下連桿3D，連桿盤4中心軸5，電刷6，圓盤發(fā)電機(jī)8，與底座14所組成。圖2是電池片裝 在葉片的實(shí)例之一，多個(gè)電池片2粘接到風(fēng)葉上1，通過互聯(lián)帶2-1，與2-2連到接口端2-3 與2-4。由下面三個(gè)方法也不限于所述的方法1)太陽能電池片直接通過膠水粘到葉片上， 粘上互聯(lián)帶，蓋上聚對苯二甲酸乙二酯(PET)模后層壓。2)在環(huán)氧PCB板上粘上電池片后， 用互聯(lián)帶連上后，蓋上PET模后層壓成為太陽能模組。將模組裝到風(fēng)葉片上。此方法制作 簡單可以批量化，與3)在葉片上生長CIGS/CdS或CdTe/CdS太陽能薄膜。圖1C，與ID是扇 形風(fēng)力發(fā)電機(jī)扇形的外觀圖與俯視圖。為保證風(fēng)葉的太陽能電池可接受到最多的陽光，下 連桿3D的長度將大于或等于上連桿3U的長度，也就是風(fēng)葉片不是與轉(zhuǎn)動軸平行，與軸成角 度，風(fēng)機(jī)成扇形。下聯(lián)桿的長度是可調(diào)節(jié)的，在安裝時(shí)根據(jù)安裝地的緯度調(diào)節(jié)角度按裝。圖3是風(fēng)葉帶太陽能電池的垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。圖3B是扇形風(fēng)力發(fā)電 機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。風(fēng)葉1通過連桿3U與電機(jī)上的連接盤4相連，下連桿3D與電機(jī)連管16 相連。圓盤式發(fā)電機(jī)由帶有強(qiáng)磁鐵的上下法蘭盤8 (由上下法蘭盤的內(nèi)側(cè)裝有三個(gè)以上的 永磁鐵12，13，形成封閉的磁場)，與發(fā)電線圈盤11所組成。電機(jī)軸5通過軸承9，10與圓 盤發(fā)電機(jī)8相連。太陽能所發(fā)的電通過電刷6將電連接到在中心軸里的導(dǎo)線，與風(fēng)力所發(fā) 的電送進(jìn)中心軸里的導(dǎo)線。太陽能板的風(fēng)葉在太陽照射下產(chǎn)生電通過電刷引進(jìn)中心軸1的中心引出。圖4是 電刷6的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖。碳刷頭6-2與6-3被固定在套在固定主軸5的絕緣管6-1上，導(dǎo)電銅 環(huán)6-2A，與6-3A固定在絕緣管6-4上，而絕緣管11_5固定在電機(jī)連管16內(nèi)。風(fēng)葉1在風(fēng) 吹動下帶動電機(jī)法蘭盤8轉(zhuǎn)動，磁鐵12，13的磁場切割固定在軸5上的線圈盤11的線圈， 線圈感應(yīng)發(fā)電。葉片在太陽光下，葉片上的電池光伏發(fā)電，通過電刷6輸電到中心軸。風(fēng)機(jī) 不轉(zhuǎn)無風(fēng)時(shí)，太陽能發(fā)電，在沒有太陽，有風(fēng)時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動發(fā)電，不管風(fēng)葉是否轉(zhuǎn)動。在有風(fēng) 有陽光情景下，風(fēng)力與太陽能可同時(shí)發(fā)電。為了達(dá)到可接受盡可能多的太陽光與在大風(fēng)下可限速旋轉(zhuǎn)，本發(fā)明展示了限速保 護(hù)裝置，如圖3C 與3D所表示。葉片通過可轉(zhuǎn)動的鉸鏈15與柔細(xì)纜線與電機(jī)的外殼相連。 圖4A是鉸鏈結(jié)構(gòu)圖由可轉(zhuǎn)動的圓盤15C與15D，軸承15A，15B與轉(zhuǎn)動件15_1所組成。葉片 與可轉(zhuǎn)動的圓圈15C與15D相連，連桿軸通過中心孔15-2與鉸鏈相連。如圖3E所表示，在高風(fēng)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動離心力使葉片向外展開，最后與上連桿3U平 行。由于風(fēng)葉展開，增加了轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)動速度可變慢，達(dá)到了風(fēng)力發(fā)電機(jī)限速的目的。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)葉可以是3個(gè)以上。作為例子，圖5A，與5B是六個(gè)風(fēng)葉的風(fēng)力發(fā) 電機(jī)的設(shè)計(jì)圖，圖5C與5D是六個(gè)風(fēng)葉的扇形風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)圖。圖6A，與6B是三個(gè)風(fēng) 葉的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)圖。圖6C與6D圖5是三個(gè)風(fēng)葉的扇形風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)圖。圖 7A，與7B是四個(gè)風(fēng)葉的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)圖。圖7C與7D是四個(gè)風(fēng)葉的扇形風(fēng)力發(fā)電機(jī)的 設(shè)計(jì)圖。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)葉帶太陽能電池的垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)，帶太陽能電池片2的風(fēng)葉1，上連桿3U， 下連桿3D，連桿盤4中心軸5，電刷6，圓盤發(fā)電機(jī)8，與底座14所組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)葉帶太陽能電池的垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于電刷 6由固定在絕緣管6-1上的電刷6-2，6-3與固定在絕緣管6-4上的銅環(huán)6_2A，6-3A所組成。 絕緣管6-1固定在中心軸5上，而絕緣管6-4固定在電機(jī)的管16內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)葉帶太陽能電池的垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于上連 桿3U的長度小于等于下連桿3D的長度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)葉帶太陽能電池的垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于上連 桿3U的長度小于等于下連桿3D的長度，垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)可形成扇型外形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)葉帶太陽能電池的垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于風(fēng)葉 1通過鉸鏈15與連桿相連，并與柔性纜線17與電機(jī)相連。在快速旋轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)葉將繞鉸鏈旋 轉(zhuǎn)展開。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)葉帶太陽能電池的垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于在高 速旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)電機(jī)帶有限速功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)葉帶太陽能電池的垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于帶太 陽能電池的風(fēng)葉1，太陽能硅片2用環(huán)氧膠粘接到葉片1上，并用光伏互聯(lián)帶連接到2-1， 2-2的接口上。蓋上聚對苯二甲酸乙二酯(PET)模后層壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)葉帶太陽能電池的垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于帶太 陽能電池的風(fēng)葉1，帶太陽能多硅片2的模組裝在葉片1上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)葉帶太陽能電池的垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)其特征在于帶太 陽能電池的風(fēng)葉1可以是3片或3片以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)葉帶太陽能電池的垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于帶 太陽能電池的風(fēng)葉1，CIGS/CdS或CdTe/CdS太陽能薄膜生長在葉片上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)葉帶太陽能電池的垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)。它由帶太陽能電池風(fēng)葉，圓盤式發(fā)電機(jī)，軸套，中心軸，與軸向磁懸浮裝置等組成。其特征在與，在垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片上裝上太陽能硅片，風(fēng)葉即是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片，也是收集太陽光發(fā)電的太陽能電池板，太陽能板的電通過電刷將電引到中心軸的電線引出。風(fēng)葉在白天有太陽光下，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動與不轉(zhuǎn)動均可發(fā)電。風(fēng)葉帶自動清洗功能，灰塵與污染很難沾在風(fēng)葉上的電池片上。
文檔編號F03D9/00GK102094761SQ20101027461
公開日2011年6月15日 申請日期2010年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月6日
發(fā)明者杭志強(qiáng) 申請人:杭志強(qiáng)