專利名稱：一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種利用風(fēng)力發(fā)電的裝置，尤其是能夠?qū)崿F(xiàn)高轉(zhuǎn)速和高效率的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展已經(jīng)是全球能源發(fā)展的一種十分重要的方式。平行軸、垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)是兩種基本方式。大型平行軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片長度已經(jīng)發(fā)展到極限，受運(yùn)輸、制造等條件的限制， 該風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率的提高已十分困難。大型平行軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片很長，葉片尖端速度非常高，所以噪音很高，對(duì)環(huán)境造成污染。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于噪音小，且運(yùn)輸、安裝、維護(hù)簡單。所以垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)逐漸被廣泛應(yīng)用。但是由于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)受兩側(cè)力偶不平衡的影響，抗風(fēng)能力差，所以風(fēng)輪直徑不能做的很大，所以發(fā)電功率始終不高，從而阻礙其發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的1，現(xiàn)有水平軸或垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由于旋轉(zhuǎn)時(shí)風(fēng)葉的反向阻力，抗風(fēng)能力等問題，風(fēng)葉的寬度不能做的很寬，所以現(xiàn)有水平軸或垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的受風(fēng)面積不大，所以風(fēng)能利用率低，且啟動(dòng)風(fēng)速要求大。2，現(xiàn)有垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)無論是“S”型還是“H”型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由于正向做功區(qū)和反向回轉(zhuǎn)阻力區(qū)的力矩不同，對(duì)垂直支撐軸作用力不對(duì)稱，特別是強(qiáng)風(fēng)情況下，易使裝置運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定。且抗風(fēng)能力差，反向阻力大。3，現(xiàn)有水平軸或垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。由于其旋轉(zhuǎn)輪直徑是固定不可調(diào)節(jié)的，所以在強(qiáng)風(fēng)時(shí)需要采取剎車等增加旋轉(zhuǎn)輪阻力的方式，避免發(fā)電機(jī)超速。4，現(xiàn)有垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，特別是大型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由于高、低層風(fēng)速不同造成風(fēng)輪上下受力不同，從而降低效率。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，主要包括，左、右導(dǎo)風(fēng)板部件1，左、右同軸風(fēng)輪部件2，前支架部件3，固定立軸部件4，后支架尾翼部件5，分流板6，左右發(fā)電機(jī)部件7，連桿機(jī)構(gòu)8、 絲杠9和調(diào)整電機(jī)10等主要部件組成。所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)為了用較小直徑的風(fēng)輪，獲得較大的受風(fēng)面積，從而得到較大的輸出功率和良好的微風(fēng)啟動(dòng)性能。本實(shí)用新型采用面積大的導(dǎo)風(fēng)板部件1和直徑相對(duì)較小的同軸風(fēng)輪部件2組成本裝置的風(fēng)能采集部件。同軸風(fēng)輪部件2安裝在導(dǎo)風(fēng)板部件1的后端，當(dāng)風(fēng)吹到導(dǎo)風(fēng)板部件1的板面上，由于受板面的反作用力作用改變方向，氣流沿導(dǎo)風(fēng)板部件1板面向后移動(dòng)，并吹動(dòng)同軸風(fēng)輪部件2做功。導(dǎo)風(fēng)板部件1的板面上聚集的風(fēng)能， 相當(dāng)于增加了同軸風(fēng)輪部件2葉片的受風(fēng)面積，從而達(dá)到在不增加同軸風(fēng)輪部件2直徑的情況下，提高了裝置的風(fēng)能利用率、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、增大輸出功率和改善微風(fēng)啟動(dòng)性能。同時(shí)由于相對(duì)減小了旋轉(zhuǎn)部件風(fēng)輪的直徑，降低了裝備的制造、運(yùn)輸和安裝的難度和成本。另外由于同軸風(fēng)輪部件2安裝在導(dǎo)風(fēng)板部件1的末端，且軸線位于導(dǎo)風(fēng)板部件1的迎風(fēng)板面的平面之后，風(fēng)只能吹到同軸風(fēng)輪部件2的做功區(qū)域，而風(fēng)輪的非做功的回轉(zhuǎn)區(qū)域，由于導(dǎo)風(fēng)板的遮檔不受正面來風(fēng)的吹動(dòng)，從而減少了回轉(zhuǎn)阻力，本裝置風(fēng)輪的風(fēng)葉2a在平行于軸的方向做成V字形，尖部朝向旋轉(zhuǎn)方向，這種形狀可減小轉(zhuǎn)動(dòng)阻力，提高裝置的效率。所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)為了使裝置在強(qiáng)風(fēng)時(shí)受力對(duì)稱、均勻，本實(shí)用新型采用左、右兩組對(duì)稱的由導(dǎo)風(fēng)板部件1和同軸風(fēng)輪部件2組成的風(fēng)能采集部件。由于是對(duì)稱部件，所以固定立軸部件4的左、右受力是對(duì)稱的。 所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)為了使裝置在強(qiáng)風(fēng)時(shí)避免發(fā)電機(jī)部件7超速和減少整個(gè)裝置的風(fēng)阻，提高抗風(fēng)能力，本實(shí)用新型采用改變左、右兩個(gè)導(dǎo)風(fēng)板部件1前端之間的夾角來調(diào)整裝置的受風(fēng)面積。當(dāng)風(fēng)速弱時(shí)，調(diào)整電機(jī)10正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)絲杠9轉(zhuǎn)動(dòng)，通過連桿機(jī)構(gòu)8推動(dòng)左、右導(dǎo)風(fēng)板部件1，使前端夾角增大，受風(fēng)面積增大，提高風(fēng)能的利用率和改善裝置的微風(fēng)啟動(dòng)性能。隨著風(fēng)速增強(qiáng)，左、右發(fā)電機(jī)部件7轉(zhuǎn)速提高，當(dāng)達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速時(shí)，可使調(diào)整電機(jī)10反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)絲杠9轉(zhuǎn)動(dòng)，通過連桿機(jī)構(gòu)8拉動(dòng)左、右導(dǎo)風(fēng)板部件1，使夾角減小，受風(fēng)面積減小，從而提高抗風(fēng)能力。所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)為了使裝置的前端分流板6始終迎著來風(fēng)方向，本實(shí)用新型采用將前支架部件3和后支架尾翼部件5，通過上轉(zhuǎn)動(dòng)軸套11和下轉(zhuǎn)動(dòng)軸套12連接在固定立軸部件4上，并可以以固定立軸部件4的中心旋轉(zhuǎn)。左、右導(dǎo)風(fēng)板部件1的前端連接在前支架部件3上，可隨著前支架部件3繞固定立軸部件4的中心旋轉(zhuǎn)。當(dāng)風(fēng)從任何方向吹來， 由于尾翼的作用，使裝置繞固定立軸部件4的中心旋轉(zhuǎn)，并保持分流板6在前，后支架尾翼部件5在后的迎風(fēng)狀態(tài)。所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)為了使左、右導(dǎo)風(fēng)板部件1的檔風(fēng)板上擋住的風(fēng)，不能從板的上、下邊或從風(fēng)輪的外側(cè)流出而不經(jīng)過風(fēng)輪做功，，本裝置在導(dǎo)風(fēng)板部件1的迎風(fēng)面的上邊和下邊，分別安裝導(dǎo)風(fēng)立板13和14，同軸風(fēng)輪部件2的外側(cè)安裝阻風(fēng)板16。使氣流只能沿著板面向后移動(dòng)，并通過推動(dòng)同軸風(fēng)輪部件2做功。所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)為了解決由于高、低層風(fēng)速不同造成發(fā)電機(jī)效率降低的問題， 本實(shí)用新型裝置采用在導(dǎo)風(fēng)板部件1的迎風(fēng)面的中間，安裝中間導(dǎo)風(fēng)立板15，中間導(dǎo)風(fēng)立板15和上、下相鄰的導(dǎo)風(fēng)立板13和14組成上、下風(fēng)槽，上、下風(fēng)槽的末端各對(duì)應(yīng)安裝上、下同軸風(fēng)輪部件2，同軸風(fēng)輪部件2通過軸承20連接在軸21上，每個(gè)同軸風(fēng)輪部件2上各安裝一個(gè)同軸超越離合器19，當(dāng)某一風(fēng)槽的風(fēng)速強(qiáng)，而使對(duì)應(yīng)的同軸風(fēng)輪部件2轉(zhuǎn)速大于軸 21的轉(zhuǎn)速時(shí)，該風(fēng)輪的超越離合器19動(dòng)作，使該風(fēng)輪和軸21連接，從而帶動(dòng)軸21旋轉(zhuǎn)，并通過帶輪18和齒帶17帶動(dòng)發(fā)電機(jī)部件7發(fā)電。當(dāng)某一風(fēng)輪轉(zhuǎn)速小于軸的轉(zhuǎn)速時(shí)，風(fēng)輪和軸脫離，避免該風(fēng)輪對(duì)軸產(chǎn)生阻力。總之本實(shí)用新型采用1利用導(dǎo)風(fēng)板來增加受風(fēng)面積，減少風(fēng)輪非做功區(qū)的回轉(zhuǎn)阻力，提高裝置的風(fēng)能利用率，增大輸出功率和改善裝置的微風(fēng)啟動(dòng)性能，降低裝置的制造、運(yùn)輸和安裝的難度和成本。2采用左右對(duì)稱形式和改變左、右導(dǎo)風(fēng)板前迎風(fēng)夾角來調(diào)整裝置的受風(fēng)面積，避免發(fā)電機(jī)超速，提高裝置的抗風(fēng)能力，改善輸出電壓的穩(wěn)定性。3采用上、下風(fēng)槽和上、下同軸風(fēng)輪結(jié)構(gòu)，解決不同高度風(fēng)速不同，而影響發(fā)電效率的問題。
圖1為本實(shí)用新型的主視結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型的俯視結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實(shí)用新型的風(fēng)能采集部件的主視結(jié)構(gòu)圖4為本實(shí)用新型的風(fēng)能采集部件的俯視結(jié)構(gòu)圖；具體各部分的結(jié)構(gòu)描述將結(jié)合具體的實(shí)施方式加以描述。
具體實(shí)施方式
圖1為本實(shí)用新型的主視結(jié)構(gòu)圖；圖中固定立軸部件4是本裝置的支持部件，其下端固定在大地或其他支架上，上轉(zhuǎn)動(dòng)軸套11和下轉(zhuǎn)動(dòng)軸套12連接在固定立軸部件4上，并可以繞固定立軸部件4的中心轉(zhuǎn)動(dòng)，前支架部件3的后上、下端，后支架尾翼部件5的前上、下端，分別通過螺栓22固定在上、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸套11和12上。前支架部件3，固定立軸部件4，后支架尾翼部件5，分流板6的垂直中心面位于同一垂直平面內(nèi)。當(dāng)風(fēng)從任何方向吹來，由于后支架尾翼部件5的作用，使裝置繞固定立軸部件4的中心旋轉(zhuǎn)，并保持分流板6在前，后支架尾翼部件5在后的迎風(fēng)狀態(tài)。圖2為本實(shí)用新型的俯視結(jié)構(gòu)圖；圖中導(dǎo)風(fēng)板部件1和同軸風(fēng)輪部件2組成的左、右風(fēng)能采集部件，同軸風(fēng)輪部件2 安裝在導(dǎo)風(fēng)板部件1的后端，且軸線位于導(dǎo)風(fēng)板部件1的迎風(fēng)板面Ia的平面之后，當(dāng)風(fēng)吹到導(dǎo)風(fēng)板部件1的板面Ia上，由于受導(dǎo)風(fēng)板部件1的板面Ia的反作用力作用，而改變氣流的運(yùn)動(dòng)方向，氣流沿導(dǎo)風(fēng)板部件1的板面Ia向后移動(dòng)，并吹動(dòng)同軸風(fēng)輪部件2做功。由于導(dǎo)風(fēng)板部件1的板面Ia的遮檔，同軸風(fēng)輪部件2處于非做功的回轉(zhuǎn)區(qū)域，不受正面來風(fēng)的吹動(dòng)，從而減少了回轉(zhuǎn)阻力。左、右兩組對(duì)稱的由導(dǎo)風(fēng)板部件1和同軸風(fēng)輪部件2組成的風(fēng)能采集部件連接于前支架部件3的前端。分流板6安裝在前支架部件3的最前端，把中間來風(fēng)分成左、左兩部分，減小風(fēng)阻，同時(shí)和后支架尾翼部件5共同作用，使裝置的前端分流板6 始終迎著來風(fēng)方向。圖中所示由導(dǎo)風(fēng)板部件1和同軸風(fēng)輪部件2組成風(fēng)能采集部件，位于裝置垂直中心線平面的兩側(cè)，是對(duì)稱的。圖中所示，通過調(diào)整電機(jī)10的正向或反向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)絲杠9轉(zhuǎn)動(dòng)，通過連桿機(jī)構(gòu)8推動(dòng)左、右導(dǎo)風(fēng)板部件1，使前端夾角增大或減小，也就是使裝置的受風(fēng)面積增大或減小。阻風(fēng)板16通過連桿機(jī)構(gòu)8的帶動(dòng)和導(dǎo)風(fēng)板部件1的迎風(fēng)板面Ia保持一定的角度，從而阻擋氣流從同軸風(fēng)輪部件2外側(cè)流出。如圖3至圖4所示，為本實(shí)用新型的風(fēng)能采集部件結(jié)構(gòu)圖；圖示導(dǎo)風(fēng)板1的迎風(fēng)面的上、下邊和中間位置安裝導(dǎo)風(fēng)立板13、14和15，導(dǎo)風(fēng)立板之間形成上、下風(fēng)槽，在上、下風(fēng)槽的末端各對(duì)應(yīng)安裝上、下同軸的同軸風(fēng)輪部件2，同軸風(fēng)輪部件2通過軸承20連接在軸21上，每個(gè)同軸風(fēng)輪部件2上各安裝一個(gè)同軸超越離合器19，當(dāng)某一風(fēng)槽的風(fēng)速強(qiáng)，而使對(duì)應(yīng)的同軸風(fēng)輪部件2轉(zhuǎn)速大于軸21的轉(zhuǎn)速時(shí)，該風(fēng)輪的超越離合器19動(dòng)作，使該同軸風(fēng)輪部件2和軸21連接，從而帶動(dòng)軸21旋轉(zhuǎn)，并通過帶輪18 和齒帶17帶動(dòng)左、右發(fā)電機(jī)部件7發(fā)電。當(dāng)某一同軸風(fēng)輪部件2轉(zhuǎn)速小于軸21的轉(zhuǎn)速時(shí)， 風(fēng)輪和軸脫離，避免該風(fēng)輪對(duì)軸產(chǎn)生阻力。軸21通過軸承連接在導(dǎo)風(fēng)板部件1的后端。且軸線位于導(dǎo)風(fēng)板部件1的迎風(fēng)板面的平面Ia之后。左、右發(fā)電機(jī)部件7分別安裝在左、右導(dǎo)風(fēng)板部件1的非迎風(fēng)面的下方，并通過齒帶17、帶輪18和同軸風(fēng)輪部件2的軸21連接。 風(fēng)輪的風(fēng)葉 2a在平行于軸的方向做成V字形，尖部朝向旋轉(zhuǎn)方向，減小回轉(zhuǎn)阻力。
權(quán)利要求1.一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括由導(dǎo)風(fēng)板部件(1)和同軸風(fēng)輪部件(2)組成的左、右風(fēng)能采集部件，前支架部件(3)，固定立軸部件(4)，后支架尾翼部件(5)，分流板(6)，左、右發(fā)電機(jī)部件(7)，連桿機(jī)構(gòu)(8)、絲杠(9)和調(diào)整電機(jī)(10)；其特征在于固定立軸部件(4)其下端固定在大地或其他支架上，前支架部件(3)、后支架尾翼部件(5)、分流板(6)的垂直中心面和固定立軸部件(4)的垂直中心面位于同一垂直平面內(nèi)，該平面構(gòu)成整個(gè)裝置的中心一垂直平面；前支架部件(3)和后支架尾翼部件 (5)，分別通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸套(11)和(12)安裝在固定立軸部件(4)上，由導(dǎo)風(fēng)板部件(1)和同軸風(fēng)輪部件(2)組成的左、右風(fēng)能采集部件的前端，安裝在前支架部件(3)的前端，且對(duì)稱于裝置的中心垂直平面兩側(cè)，并各自可以繞前端固定點(diǎn)的垂直中心線轉(zhuǎn)動(dòng)，整個(gè)裝置可以繞固定立軸部件(4)的垂直中心線轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于所述的由導(dǎo)風(fēng)板(1) 和風(fēng)輪⑵組成的左、右風(fēng)能采集部件前端的迎風(fēng)夾角，可通過調(diào)整電機(jī)(10)的正向或反向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)絲杠(9)正向或反向轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過連桿機(jī)構(gòu)(8)推或拉動(dòng)左、右導(dǎo)風(fēng)板部件(1)，使前端迎風(fēng)夾角增大或減小，同時(shí)阻風(fēng)板(16)通過連桿機(jī)構(gòu)(8)的帶動(dòng)和導(dǎo)風(fēng)板(1) 的垂直平面保持一定的角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2之一所述的一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于所述的由導(dǎo)風(fēng)板部件⑴和同軸風(fēng)輪部件⑵組成的左、右風(fēng)能采集部件，其同軸風(fēng)輪部件(2)安裝在導(dǎo)風(fēng)板部件(1)的后端，且軸線垂直位于導(dǎo)風(fēng)板(1)的迎風(fēng)板面的垂直平面之后，在導(dǎo)風(fēng)板部件(1)的迎風(fēng)面的上邊和下邊，分別安裝導(dǎo)風(fēng)立板(13)和(14)，風(fēng)輪(2)的外側(cè)安裝阻風(fēng)板(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于所述的由導(dǎo)風(fēng)板部件(1)和同軸風(fēng)輪部件(2)組成的左、右風(fēng)能采集部件，其導(dǎo)風(fēng)板(1)的迎風(fēng)面面板的中間位置安裝導(dǎo)風(fēng)立板(15)，并和導(dǎo)風(fēng)立板(13)、(14)之間形成上、下風(fēng)槽，在上、下風(fēng)槽的末端各對(duì)應(yīng)安裝上、下同軸的風(fēng)輪(2)，風(fēng)輪(2)通過軸承(20)連接在軸(21)上，每個(gè)風(fēng)輪 (2)上各安裝一個(gè)同軸超越離合器(19)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-2之一所述的一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于所述的由導(dǎo)風(fēng)板部件(1)和同軸風(fēng)輪部件(2)組成的左、右風(fēng)能采集部件的風(fēng)輪(2)的風(fēng)葉，在平行于軸的方向做成V字形，且尖部朝向旋轉(zhuǎn)方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-2之一所述的一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于所述的發(fā)電機(jī)部件(7)分別安裝在左、右導(dǎo)風(fēng)板部件(1)的非迎風(fēng)面的下方，并通過齒帶(17)、帶輪 (18)和風(fēng)輪⑵的軸(21)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-2之一所述的一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于所述的裝置安裝有后支架尾翼部件(5)，且垂直安裝于裝置的中心垂直平面內(nèi)、固定立軸部件(4)之后ο
8.根據(jù)權(quán)利要求1-2之一所述的一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于所述的裝置安裝有分流板(6)，且垂直安裝于裝置的中心垂直平面內(nèi)、前支架部件(3)的前端。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置。包括由導(dǎo)風(fēng)板和同軸風(fēng)輪組成的左、右風(fēng)能采集部件、前支架部件、固定立軸部件、后支架尾翼部件、分流板、左右發(fā)電機(jī)部件和調(diào)整電機(jī)等部件組成。本實(shí)用新型采用導(dǎo)風(fēng)板形式增加裝置的受風(fēng)面積，減小風(fēng)輪非做功區(qū)的回轉(zhuǎn)阻力，提高風(fēng)能利用率，增大輸出功率和改善微風(fēng)啟動(dòng)性能。根據(jù)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，通過調(diào)整裝置的迎風(fēng)夾角來改變受風(fēng)面積，提高裝置的抗風(fēng)能力、改善輸出電壓穩(wěn)定性。采用上、下風(fēng)槽和上、下同軸風(fēng)輪結(jié)構(gòu)，解決不同高度風(fēng)速不同，影響發(fā)電效率的問題。由于轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)輪部件的直徑相對(duì)較小，使裝置結(jié)構(gòu)簡單，降低制造、運(yùn)輸和安裝的難度和成本。
文檔編號(hào)F03D3/06GK202031780SQ20112007101
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者楊原, 楊永兵 申請(qǐng)人:楊原, 楊永兵