專利名稱：半球型水平旋轉(zhuǎn)式風力發(fā)電系統(tǒng)的設備的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于清潔能源技術領域，特別是涉及半球型水平旋轉(zhuǎn)式風力發(fā)電系統(tǒng)的設備。
背景技術：
隨著經(jīng)濟和社會的不斷發(fā)展，能源、環(huán)境和信息成為21世紀科技發(fā)展的三大主題，人們對清潔，可再生新能源的需求和重視程度日益增強。風力發(fā)電是可再生的清潔新能源之一，由于其具有安全、可靠、成本低、使用方便又清潔，環(huán)保的特點，因此，近些年來得到人們的高度重視。常規(guī)使用風力發(fā)電機的葉片是垂直放置的，在結(jié)構上帶有一個水平尾翼和能使發(fā)電機機殼水平360°轉(zhuǎn)動的滾動軸承。這兩個部件配套使用的功能首先是使風力發(fā)電機的葉片迎合風向，再使葉片旋轉(zhuǎn)從而帶動電機發(fā)電。但在很多情況下，例如風力過小或滾動軸承被腐蝕、生銹等，水平尾翼不起作用，滾動軸承轉(zhuǎn)動阻力過大或根本不能轉(zhuǎn)動。這時葉片不能迎合風向，因此不能旋轉(zhuǎn)(或轉(zhuǎn)速減慢)，從而大大影響了電機的發(fā)電效率，或根本發(fā)不出電來。我們在XX市一個風力發(fā)電機試驗場做過調(diào)研該試驗場共有風力發(fā)電機 50臺，是幾年前建造的。目前已有18臺發(fā)電機的葉片不能轉(zhuǎn)動，損壞率高達36%，其主要問題均是由上述二個部件的失效造成的。我們設計制造的半球型水平旋轉(zhuǎn)風力發(fā)電儲能系統(tǒng)不需要常規(guī)風力電機用于尋找風向的水平尾翼和用于帶動發(fā)電機機殼水平360°轉(zhuǎn)動的一副滾動軸承，不僅降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本約40 %，而且減少了由于使用這兩個部件所帶來的能量損耗或由于其損壞而致使發(fā)電機停止工作的風險。同時由于半球型葉片兼有尾翼的功能，可以迎合360°內(nèi)任何方向來的風而旋轉(zhuǎn)發(fā)電，即使風力較小也能旋轉(zhuǎn)發(fā)電，從而大大提高了風力發(fā)電機的工作效率。一件已公開發(fā)表的專利申請(公開號1392341A) “一種風能儲存動力發(fā)電方法和設備，包括將自然風力通過風能動力裝置轉(zhuǎn)化為機械能；機械能產(chǎn)生壓縮空氣先儲存于儲能裝置中；然后需要時再由壓縮空氣帶動發(fā)電機發(fā)電；其特征為該空壓機組中有多臺不同功率的空壓機；根據(jù)風速的大小由控制不同數(shù)量和規(guī)格的空壓機工作，并向儲能裝置提供高壓壓縮空氣；通過對工作氣缸氣壓的檢測控制儲能裝置，保持輸出恒定氣壓。”(見對比實例Pl摘要)其發(fā)明的主要內(nèi)容是一種“儲能方法”和“裝置”風能發(fā)電是通過以下方法和裝置實現(xiàn)的。一種風能儲存動力發(fā)電方法，包括以下步驟1、將自然風力通過風能動力裝置轉(zhuǎn)化為機械能；2、機械能驅(qū)動空氣壓縮機組產(chǎn)生壓縮空氣并將其儲存于儲能裝置中；3、儲能裝置中壓縮空氣帶動氣馬達發(fā)電機發(fā)電。(見對比實例P6)其風能儲存裝置是由多臺空壓機、多個儲能氣缸及工作氣缸組成，其多臺空壓機又分別通過電磁離合器與上述傳動裝置的輸出軸連接；每臺空壓機的輸出氣管分別通過電磁氣閥接多個儲能氣缸，多個儲能氣缸的輸出氣管分別通過電磁氣閥接工作氣缸；工作氣缸的輸出氣管接氣馬達發(fā)電機組。[0008]其傳動裝置是是由傘齒輪油箱、主動皮帶輪、多皮帶輪輪軸和多個皮帶輪離合器組成；其中該傘齒輪油箱設于支架下面，于傘齒輪油箱內(nèi)，上述主轉(zhuǎn)動軸上固接一大傘齒輪，有多個小傘齒輪與該大傘齒輪嚙合，于油箱外，各小傘齒輪的輸出軸上設有皮帶輪，該皮帶輪通過皮帶傳動多個皮帶輪輪軸，該多皮帶輪輪軸上設有多個皮帶輪，該多個皮帶輪分別通過皮帶傳動各對應的皮帶輪離合器，該每一個皮帶輪離合器是于二軸軸承座間軸設一離合器軸，該離合器軸上設有電磁離合器和另一皮帶輪，該另一皮帶輪又通過皮帶分別接對應的空壓機。在工作氣缸和儲能氣缸之間還設有減壓儲能氣缸(又分儲能氣缸、備用儲能氣缸、減壓氣缸、高壓氣缸和工作氣缸)等等。(見對比實例P7)其發(fā)明的主要內(nèi)容和原理是將風能轉(zhuǎn)化為機械能，再通過一大傘齒輪、多個小傘齒輪、多個皮帶輪和離合器等驅(qū)動空壓機組壓縮空氣并儲存起來，最后再由壓縮空氣帶動馬達發(fā)電機發(fā)電。從其發(fā)明的技術路線和原理上來講，設備過于復雜，風能經(jīng)過多次轉(zhuǎn)換， 多次儲存，最后才能轉(zhuǎn)換為電能。風能經(jīng)多次轉(zhuǎn)換和儲存后，能量將會多次損耗，損失很大 (因為能量每轉(zhuǎn)換和儲存一次都要損失一些)；從發(fā)明的結(jié)構上來講，設備等結(jié)構相對龐大、復雜，不利于能量的轉(zhuǎn)換；從風電的轉(zhuǎn)換效率來講，由于采用了皮帶輪，大小齒輪箱和空氣縮機等這些傳統(tǒng)老式低效的設備，因而能量轉(zhuǎn)換效率相對很低，使得整體裝置的風電轉(zhuǎn)換效率大大減低。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種半球型水平旋轉(zhuǎn)式風力發(fā)電系統(tǒng)的設備。與專利申請1392341A中提到的風力發(fā)電機相比，從設備結(jié)構，技術特征和發(fā)電原理，轉(zhuǎn)換效率直到最后的轉(zhuǎn)換效果都是完全不相同的。本實用新型的設備包括半球形風葉1、半球形防水罩2、連桿3、傳動軸4、機殼5、發(fā)電機6、支架7 ；半球形風葉1立式放置，通過連桿3直接固定在發(fā)電機轉(zhuǎn)子的傳動軸4上， 同時將發(fā)電機6的機殼5垂直放置(保持連桿水平位置)并固定在支架7的頂部，再把半球形防水罩2扣過來固定在發(fā)電機傳動軸4的頂部，主要用于防止雨水流入腐蝕傳動軸。每臺風力發(fā)電機的半球形風葉為四片，每個葉片的形狀為半球形結(jié)構。半球的直徑一般為20CM 150CM，高度為5-75CM，半球壁厚為1-5CM。半球的材質(zhì)可以是鋁板，不銹鋼板，塑料，玻璃纖維或碳纖維等。發(fā)電機的功率可在100W以上。本實用新型的設備制備方法是將球形風葉1通過連桿3直接固定在發(fā)電機轉(zhuǎn)子的傳動軸4上，同時將發(fā)電機5的機殼6垂直放置(保持連桿水平位置)并固定在連桿3的頂部。每臺風力發(fā)電機的葉片共四個，每個葉片的形狀為半球型結(jié)構。半球的直徑為20cm 150cm，高度為5-75cm，半球壁厚為l_5cm。半球的材質(zhì)為鋁板，不銹鋼板、塑料、玻璃纖維或碳纖維；發(fā)電機的功率可在100W以上。本實用新型的優(yōu)點在于1.常規(guī)使用風力發(fā)電機的葉片(一般有三片)是垂直放置的(相對于地面而言)， 發(fā)電機機殼是水平放置的(相對于地面而言)。而本發(fā)明制備的風力發(fā)電機發(fā)電結(jié)構正好相反，葉片是水平放置(相對于地面而言)，機殼則是是垂直放置(相對于地面而言)。2.半球型水平旋轉(zhuǎn)風力發(fā)電儲能系統(tǒng)是靠水平放置的半球型葉片和水平轉(zhuǎn)動的滾動軸承二個部件的協(xié)同作用，使葉片旋轉(zhuǎn)并直接帶動發(fā)電機發(fā)電。該項發(fā)明制備的風力發(fā)電機省掉了常規(guī)風力電機用于尋找風向的水平尾翼和用于帶動發(fā)電機機殼水平360°轉(zhuǎn)動的一副滾動軸承這兩個部件；另外，由于半球型葉片兼有尾翼的功能，可以迎合360°內(nèi)任何方向來的風而旋轉(zhuǎn)發(fā)電，即使風力較小也能旋轉(zhuǎn)發(fā)電，從而大大提高了風力發(fā)電機的
工作效率。3.由于該實用新型不需要水平尾翼和帶動發(fā)電機機殼水平轉(zhuǎn)動的滾動軸承，不僅降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本約40 %，而且減少了由于使用這兩個部件所帶來的能量損耗或由于其損壞而致使發(fā)電機停止工作的風險。4.由于該項實用新型所制備風力發(fā)電機葉片的形狀是四個對稱的半球型結(jié)構，半球型葉片在迎向風時，可以廣泛“吸收風壓”；在背向風時，其半球形(弧形)的表面可以起到“分流風壓”的作用。正是這個風壓差帶動了風力發(fā)電機儲能(發(fā)電)。這種半球型水平旋轉(zhuǎn)風力發(fā)電儲能系統(tǒng)與常規(guī)使用的風力電機相比，結(jié)構更加簡便，易于制備；能量轉(zhuǎn)換效率更高，生產(chǎn)成本低；可以在風力較弱和在任何風向條件下旋轉(zhuǎn)發(fā)電。本實用新型的技術原理和創(chuàng)新點是將常規(guī)風力發(fā)電機垂直轉(zhuǎn)動的葉片改為半球型和水平旋轉(zhuǎn)式(發(fā)電機的轉(zhuǎn)軸也同時變?yōu)樗睫D(zhuǎn)動)，并直接固定在發(fā)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸上，這樣可以去掉尋找風向的尾翼，同時也減少了一個水平轉(zhuǎn)動的軸承。由于葉片帶動的轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子是同一根轉(zhuǎn)軸，中間沒有經(jīng)過其他任何能量的轉(zhuǎn)換，存儲和輔助設備，而將風能帶動的機械能一次性直接轉(zhuǎn)換為電能，因此風電轉(zhuǎn)換效率與常規(guī)風力發(fā)電機和對比實例的內(nèi)容相比明顯提高，而且不受風向的影響，同時其結(jié)構簡單，輔助設備也大大減少。試驗結(jié)果表明與對比實例表述的發(fā)明裝置相比，本申請從設備結(jié)構，技術特征和發(fā)電原理，轉(zhuǎn)換效率直到最后的轉(zhuǎn)換效果都是完全不相同的，具有突出實質(zhì)性的特點和顯著的進步與創(chuàng)新，具有授權前景。

圖1為本實用新型設備的結(jié)構示意圖的正視圖。其中，半球形風葉1、半球形防水罩2、連桿3、傳動軸4、機殼5、發(fā)電機6、支架7。圖2為本發(fā)明設備的結(jié)構示意圖的俯視圖。其中，半球形風葉1、半球形防水罩2、 連桿3、傳動軸4、機殼5、發(fā)電機6、支架7。
具體實施方式
本實用新型的設備包括半球形風葉1、半球形防水罩2、連桿3、傳動軸4、機殼5、發(fā)電機6、支架7 ；半球形風葉1立式放置，通過連桿3直接固定在發(fā)電機轉(zhuǎn)子的傳動軸4上， 同時將發(fā)電機6的機殼5垂直放置(保持連桿水平位置)并固定在支架7的頂部；再把半球形防水罩2扣過來固定在發(fā)電機傳動軸4的頂部，主要用于防止雨水流入腐蝕傳動軸。本實用新型每臺風力發(fā)電機的半球形風葉為四片，每個葉片的形狀為半球型結(jié)構。半球的直徑為80cm，高度為30cm，半球壁厚為2. 5cm。半球的材質(zhì)可以是鋁板，不銹鋼板，塑料，玻璃纖維或碳纖維等。發(fā)電機的功率可在100W以上。
權利要求1.一種半球型水平旋轉(zhuǎn)式風力發(fā)電系統(tǒng)的設備，其特征在于，包括半球形風葉(1)、半球形防水罩、連桿、傳動軸、機殼、發(fā)電機、支架；半球形風葉(1)立式放置，通過連桿(3)直接固定在發(fā)電機轉(zhuǎn)子的傳動軸(4)上，發(fā)電機(6)的機殼( 垂直放置并固定在支架(7) 的頂部；半球形防水罩( 扣過來固定在發(fā)電機傳動軸的頂部。
2.根據(jù)權利要求1所述的半球型水平旋轉(zhuǎn)式風力發(fā)電系統(tǒng)的設備，其特征在于，每臺風力發(fā)電機的半球形風葉(1)為四片，每個葉片的形狀為半球形結(jié)構；半球的直徑為 20cm 150cm，高度為5-75cm，半球壁厚為l_5cm ；半球的材質(zhì)為鋁板，不銹鋼板、塑料、玻璃纖維或碳纖維。
專利摘要一種半球型水平旋轉(zhuǎn)式風力發(fā)電系統(tǒng)的設備，屬于清潔能源技術領域。包括半球形風葉、半球形防水罩、連桿、傳動軸、機殼、發(fā)電機、支架；半球形風葉立式放置，通過連桿桿直接固定在發(fā)電機轉(zhuǎn)子的傳動軸上，同時將發(fā)電機的機殼垂直放置并固定在支架的頂部，再把半球形防水罩扣過來固定在發(fā)電機傳動軸的頂部。每臺風力發(fā)電機的半球形風葉為四片，每個葉片的形狀為半球形結(jié)構；半球的直徑為20cm～150cm，高度為5-75cm，半球壁厚為1-5cm。半球的材質(zhì)為鋁板，不銹鋼板、塑料、玻璃纖維或碳纖維；發(fā)電機的功率在100W以上。優(yōu)點在于，不僅可節(jié)約產(chǎn)品生產(chǎn)成本40％，可以迎合360°內(nèi)任何方向來的風而旋轉(zhuǎn)發(fā)電，即使風力較小也能旋轉(zhuǎn)發(fā)電，從而大大提高了風力發(fā)電機的工作效率。
文檔編號F03D3/06GK202326030SQ20112049936
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月5日 優(yōu)先權日2011年12月5日
發(fā)明者唐致遠 申請人:唐致遠