專利名稱：具有雙重生態(tài)工程效益的數(shù)控風(fēng)帆發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種潔凈能源的產(chǎn)生裝置，確切地說，涉及一種數(shù)控風(fēng)帆發(fā)電裝置，該裝置具有風(fēng)力發(fā)電和環(huán)境保護(hù)雙重生態(tài)效益。
由于煤和石油的燃燒會造成酸雨等污染和對臭氧層的破壞，從70年代起，人們就熱衷于尋找“潔凈的能源”，開始對太陽能、地?zé)岬膽?yīng)用進(jìn)行大規(guī)模的開發(fā)研究。而從90年代開始，人們又開始注意風(fēng)力的利用，這方面的工程進(jìn)展迅速。風(fēng)起源于太陽對地球表面各地的不均勻加熱，風(fēng)速隨地形高度而增加，風(fēng)在通過山口時速度會加大，所以山峰間的山谷往往成為風(fēng)口。據(jù)悉，美國已在其最大的三個風(fēng)口處安裝了17000臺風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)，它們的發(fā)電量每年可達(dá)180億度，相當(dāng)于上海市1985年全年的工業(yè)用電量。在上述的每一個風(fēng)口處都矗立著數(shù)千臺發(fā)電風(fēng)車組成的陳列，其情景蔚為壯觀。
但是，目前絕大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電裝置都是使用類似螺旋漿的風(fēng)動力裝置。由于風(fēng)力資源的品位很低，為了獲取一定功率，必須把漿葉的直徑做得很大，這樣勢必將風(fēng)力裝置做得很高，使得造價(jià)昂貴，維護(hù)、保養(yǎng)、使用很不方便。例如，最近在意大利研制成功并即將投入試運(yùn)行的“伽瑪-60”巨型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔高為66米，其風(fēng)力漿葉長達(dá)60米，比大型直升飛機(jī)的葉展還長，其制造、安裝、使用和維護(hù)的技術(shù)要求都很高。而且，大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電裝置所使用的發(fā)電機(jī)很難適應(yīng)風(fēng)速變化范圍大，需在較大功率范圍內(nèi)都能正常工作的要求。這也是制約風(fēng)力發(fā)電推廣應(yīng)用的“瓶頸”之一。
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)新穎的風(fēng)帆式數(shù)控風(fēng)力發(fā)電裝置。該裝置具有風(fēng)力發(fā)電和防治風(fēng)沙、改善環(huán)境的雙重生態(tài)工程效益。
本發(fā)明由風(fēng)帆、立軸、聯(lián)軸器、電機(jī)和刮板、支架等部件組成，其特征在于在立軸上徑向均勻分布的3～4個豎式風(fēng)帆，通過其一側(cè)的軸套緊固在立軸上，立軸下端通過聯(lián)軸器與稀土全速同步電機(jī)相連接，該電機(jī)轉(zhuǎn)軸靠近地面的另一端裝有刮板，電機(jī)的定子線圈外接有雙向可變頻逆變器，此逆變器與電網(wǎng)相連，有對電機(jī)、逆變器進(jìn)行數(shù)字控制的微型計(jì)算機(jī)。
本發(fā)明是申請人在其專利技術(shù)《風(fēng)帆式風(fēng)力動力裝置》(專利號CN92236222，X)和《數(shù)控全速風(fēng)力發(fā)電裝置》(專利號CN93201285.X)基礎(chǔ)上的再創(chuàng)造。由于人類文明發(fā)展，能源消耗日趨緊張，迫切需要開發(fā)沒有環(huán)境污染的潔凈能源。另一方面，因?yàn)椴缓侠淼牟煞淠?，地球上的綠色植被面積減少，造成自然環(huán)境沙漠化的危險(xiǎn)。尤其在幅圓遼闊的我國廣大北方(東北、華北、西北)土地上，由于鄰近漫漫無際的戈壁沙漠和境外長年多風(fēng)沙的西伯利亞和蒙古地區(qū)，深受風(fēng)沙侵襲的危害和侵?jǐn)_，甚至北京市也面臨著日益南移的沙漠風(fēng)害的威脅。古代人們?yōu)榱塑娛履康慕ㄔ炝巳f里長城，后來雖然在軍事上，萬里長城的城墻失去了原來的意義，但它在漫長久遠(yuǎn)的年代里卻有效地阻止了沙漠向關(guān)內(nèi)的推進(jìn)。由于建造工程的浩大，今天人們不可能只是為了阻止風(fēng)沙南移而采取再造幾座類似長城這樣的防風(fēng)墻措施，即使國力再強(qiáng)大，也難以辦到。但是，采用本發(fā)明作為一種有償投資，來建造和經(jīng)營這種在治理風(fēng)沙的同時，能將風(fēng)力能量加以開發(fā)利用——發(fā)電的風(fēng)帆式“長城”效果就不一樣了。因?yàn)槔帽景l(fā)明可以獲得相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益經(jīng)營者除從電能銷售中獲益外，還可以從治理風(fēng)沙中得到經(jīng)濟(jì)效益。這樣自然會有眾多的投資者自發(fā)籌措資金相繼建成規(guī)模不等的風(fēng)帆式風(fēng)力發(fā)電機(jī)群，從而建成“風(fēng)帆長城”，既能發(fā)電，又能防風(fēng)沙，具有雙重生態(tài)工程效益，所以，推廣應(yīng)用本發(fā)明所具有的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益是相當(dāng)誘人的。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
參見圖1，本發(fā)明包括有風(fēng)帆1、立軸2、聯(lián)軸器6、電機(jī)7和刮板14，其中受風(fēng)裝置是在立軸2上徑向均勻分布的3～4個豎式風(fēng)帆1組成的風(fēng)輪，風(fēng)帆1通過其一側(cè)的軸套3緊固在立軸2上，這種風(fēng)帆使受風(fēng)面積較螺旋漿式風(fēng)翼大為增加，均勻分布的風(fēng)帆可以起到類似枝葉繁盛的樹木一樣作為防風(fēng)墻攔阻風(fēng)沙。立軸2下部(及上端)可以通過徑向止推軸承4固定在金屬支架5上，該金屬支架5可以是單端支承結(jié)構(gòu)，也可以是雙端支承的龍門架式結(jié)構(gòu)。在立軸2的下軸端通過聯(lián)軸器6與稀土同步全速電機(jī)7相連接，該電機(jī)7轉(zhuǎn)軸的靠近地面一端裝有刮板14。電機(jī)7的定子線圈71外接有雙向可變頻逆變器8，該逆變器8與電網(wǎng)12相連，還有對電機(jī)7，逆變器8進(jìn)行數(shù)字控制的微型計(jì)算機(jī)13。本發(fā)明的風(fēng)帆1是由矩形框架9，框架一側(cè)用以將其緊固在立軸2上的軸套3和框架內(nèi)的一排排百葉窗片組件10構(gòu)成。其中每個葉片單件兩端都有一個銷軸用于鉸裝在框架9內(nèi)，使葉片能繞該銷軸自由擺動。在框架9的一側(cè)裝有一個其上與每個葉片10位置相對應(yīng)的調(diào)節(jié)螺桿11，用于調(diào)整每個葉片的封閉角度。這些一排排的葉片10類似單向閥的閥板，當(dāng)風(fēng)從風(fēng)帆的受力面吹來時，這些葉片都處在風(fēng)帆上的關(guān)閉位置，使風(fēng)帆隨風(fēng)吹動而繞立軸旋轉(zhuǎn)帶動電機(jī)7發(fā)電，而當(dāng)風(fēng)帆處于逆風(fēng)向位置時，葉片10則處于開啟位置，風(fēng)從風(fēng)帆的葉片中穿透而過，風(fēng)帆此時并不受力或受力很小?？梢酝ㄟ^風(fēng)帆一側(cè)的調(diào)節(jié)螺桿11來調(diào)整葉片10的開啟角度，由于風(fēng)輪上的風(fēng)帆都是以同樣方式安裝的，這樣，當(dāng)本發(fā)明受風(fēng)力推動時，就會順著同一方向繞立軸旋轉(zhuǎn)，該動能通過聯(lián)軸器6傳至電機(jī)7。由于采用了申請人的稀土全速同步電機(jī)的數(shù)控全速風(fēng)力發(fā)電裝置的專利技術(shù)(CN93201285.X)，不論風(fēng)力大小及轉(zhuǎn)動快慢，該電機(jī)都能將稀土永磁轉(zhuǎn)子72旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的交變電磁場對定子線圈71作用而感應(yīng)生成的交變電勢引出，送至雙向可變頻逆變器8，由該儀器內(nèi)的電子變頻開關(guān)調(diào)壓組件接收計(jì)算機(jī)的控制指令，將該電能調(diào)整到與電網(wǎng)同壓同頻后并入電網(wǎng)。由于本發(fā)明裝置中的受風(fēng)器件——風(fēng)帆是個具有相當(dāng)高度的整體平面，其受風(fēng)面積比其他任何類型的風(fēng)力裝置的葉片都要大，可以充分利用自然界的風(fēng)力資源，提高發(fā)電效率。據(jù)計(jì)算，每產(chǎn)生1千瓦小時的風(fēng)力電能，就相當(dāng)于向大氣中少排放1公斤二氧化碳，所以，本發(fā)明裝置的推廣應(yīng)用對環(huán)境保護(hù)是個福音，同時，把隨風(fēng)而攜帶刮來的大量沙子也截留堆積在風(fēng)帆下面的地面上。本發(fā)明裝置中電機(jī)7轉(zhuǎn)軸靠近地面的另一端裝有刮板14，只要定期給電機(jī)7饋電，使之帶動刮板14旋轉(zhuǎn)(此時電機(jī)與風(fēng)帆立軸脫離)就可以把被截?cái)r而散落在地面上的砂子刮攏集中，作為建筑材料應(yīng)用或銷售。由于具有商業(yè)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，并能從中獲利的風(fēng)力發(fā)電場，通常都是由數(shù)百臺乃至數(shù)千臺風(fēng)力發(fā)電裝置所構(gòu)成的。只要把這些眾多的發(fā)電裝置，縱橫排列成一定的陣列在風(fēng)場中安裝好，就自然形成了一段足可抵擋風(fēng)沙南移侵?jǐn)_的“長城”。
本發(fā)明不僅可以改善環(huán)境保護(hù)，更能從風(fēng)力發(fā)電中獲益。以美國史威斯特(SEAWEST)公司為例，他們用普通風(fēng)力裝置發(fā)電，92年每度電的成本平均為4美分，電網(wǎng)銷售為8美分，即每發(fā)一度電獲利4美分。利用本發(fā)明裝置發(fā)電，成本可以大幅度降低。由于這種事業(yè)是經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)顯著的，將會有許多人采取各種方法籌集資金“自動”分段修筑這種“風(fēng)力長城”，這樣，不要太長時間，就能形成規(guī)模的生態(tài)工程，在宏觀奏效后就能構(gòu)成環(huán)境生態(tài)工程中的一種良性循環(huán)由于風(fēng)力發(fā)電，減少了火電所產(chǎn)生的空氣排放污染；從風(fēng)力發(fā)電中獲取更多能量后，將促進(jìn)人工灌溉，增加開墾耕地面積，擴(kuò)大綠色土地，提高大氣自行凈化能力，以及人們?yōu)樽非蟾蠼?jīng)濟(jì)利益將綠色邊界逐步向沙漠推進(jìn)等等。誠然，被截留下來的沙礫會在本發(fā)明的每個裝置周圍積存，但人們會想出各種行之有效的辦法及時處理之，以維持裝置的正常作業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種具有雙重生態(tài)工程效益的數(shù)控風(fēng)帆發(fā)電裝置，包括有風(fēng)帆、立軸、聯(lián)軸器、電機(jī)和刮板，其特征在于在立軸上徑向均勻分布的3～4個豎式風(fēng)帆通過其一側(cè)的軸套緊固在立軸上，立軸下端通過聯(lián)軸器與稀土全速同步電機(jī)相連接，該電機(jī)的轉(zhuǎn)軸靠近地面的另一端裝有刮板，該電機(jī)的定子線圈外接有雙向可變頻逆變器，此逆變器與電網(wǎng)相連，有對電機(jī)、逆變器進(jìn)行數(shù)字控制的微型計(jì)算機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控風(fēng)帆發(fā)電裝置，其特征在于該立軸通過徑向止推軸承安裝在支架上，該支架可以是單端支承結(jié)構(gòu)，也可以是雙端支承的龍門架式的金屬框架。
全文摘要
一種具有雙重生態(tài)工程效益的數(shù)控風(fēng)帆發(fā)電裝置，是由其立軸上徑向均勻分布的3～4個風(fēng)帆組成風(fēng)輪，立軸下端通過聯(lián)軸器與稀土全速同步電機(jī)相連，電機(jī)轉(zhuǎn)軸靠近地面一端裝有刮砂板，其定子線圈外接有與電網(wǎng)相連的雙向逆變器，有對電機(jī)、逆變器進(jìn)行控制的微型計(jì)算機(jī)組成。當(dāng)其受風(fēng)力旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動產(chǎn)生電能的同時，也將風(fēng)攜帶的砂子截留阻擋，可起到擋風(fēng)墻作用。本發(fā)明形成規(guī)模性應(yīng)用時，可發(fā)揮提供電能和改善環(huán)境的雙重生態(tài)效能。
文檔編號F03D9/00GK1109140SQ9410241
公開日1995年9月27日 申請日期1994年3月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月21日
發(fā)明者石行 申請人:北京市西城區(qū)新開通用試驗(yàn)廠