一種新型轉(zhuǎn)板式阻力型高效發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本實用新型涉及一種新型轉(zhuǎn)板式阻力型高效發(fā)電裝置，是一種把風能（即空氣流 動的動能）或水流動能轉(zhuǎn)化為機械能再轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置，是一種轉(zhuǎn)化效率比較高的 發(fā)電設備。本實用新型的引流板可以由太陽能電池板組成，這時本實用新型就成了風光能 發(fā)電一體設備或水光能發(fā)電一體設備。本實用新型可以采用多種使用方式和用于不同場 合，適用于樓頂、樓側(cè)、陽臺、小區(qū)空地、草原、戈壁、山地、丘陵、沙漠、河流等風能、水能資源 豐富之地，離網(wǎng)、并網(wǎng)發(fā)電均可，是利用風能、水能發(fā)電的理想發(fā)電設備。
【背景技術(shù)】
[0002] 在化石燃料大量使用導致全球變暖現(xiàn)象越發(fā)嚴重的現(xiàn)代社會，風能、水能作為清 潔能源越來越受到重視，風力、水力等清潔、環(huán)保、可再生能源發(fā)電項目越發(fā)被看好。
[0003]目前公知常見的大、中、小型風力發(fā)電機，絕大多數(shù)為3個三角狀細長葉片加發(fā)電 機和支撐立桿的結(jié)構(gòu)，利用風力推動3葉片繞中軸旋轉(zhuǎn)將風能轉(zhuǎn)化為機械能帶動發(fā)電機進 行發(fā)電。（此種風力發(fā)電機簡稱為3葉片風力發(fā)電機，下同。）還有少部分風力發(fā)電機是采用 達里厄（Darrieus)型的H型、Φ型、S型樣態(tài)。這些風力發(fā)電機樣態(tài)大都是在國外理論基 礎上仿制、創(chuàng)造而成的。
[0004] 3葉片風力發(fā)電機由3個三角狀細長葉片作為接受風能受力面，由于葉片與風的 吹來方向有夾角，葉片在風的動能推動下做軸向旋轉(zhuǎn)運動(但是旋轉(zhuǎn)運動方向與風的來向 不相同)，帶動發(fā)電機發(fā)電，但是實際這種風力發(fā)電機風能轉(zhuǎn)化為電能的效率并不像理論宣 稱的那樣高，總體轉(zhuǎn)化率較低，低風速下尤其明顯，很多產(chǎn)品在風速達到每秒2- 3米以上 才能發(fā)出電，風能總體利用率只有20%左右。主要原因是：①3葉片風力發(fā)電機實度很低 (即葉片的投影面積之和與風輪面積之比很低)。3葉片風力發(fā)電機葉片細長且為三角狀， 當風吹過風力發(fā)電機時，只有吹到3個葉片受力面上的風才能帶動葉片旋轉(zhuǎn)，沒有吹到葉 片的風即大量帶有動能的空氣會從巨大的葉片間隙通過而不能推動葉片旋轉(zhuǎn)運動繼而做 功發(fā)電。②三角狀葉片與風的吹來方向成夾角，這使吹到3個葉片受力面上的風的動能減 少，因為這種葉片夾角設計使風前進的力被分解，只有一部分分力驅(qū)使3個葉片做機械旋 轉(zhuǎn)運動，即力的分解原理使很少部分的風的動能轉(zhuǎn)化為機械能，繼而帶動發(fā)電機發(fā)電，因此 產(chǎn)生的電能也很少。③有些大中型3葉片風力發(fā)電機葉片截面設計成上凸下凹的機翼截 面形狀，即所謂升力型葉片，希望用以提高轉(zhuǎn)速，繼而提供發(fā)電效率，但實際提升效果有限。 ④3葉片風力發(fā)電機葉片形態(tài)為尖銳的三角形刀片狀(多為金屬或堅硬復合材料)，立桿又 較長，葉片半徑越長強風下越易彎折損壞，在人口密集地區(qū)使用很不安全，所以大中型3葉 片風力發(fā)電機多安裝在空曠地帶，且彼此間距離很大以免出現(xiàn)附帶損害事故。
[0005] 而風吹過達里厄型的H型、Φ型、S型垂直軸風力發(fā)電機時會使這類風力發(fā)電機中 軸兩側(cè)同時受力，但由于兩側(cè)葉片形態(tài)不同，故中軸兩側(cè)葉片受力大小不相同，受力的差使 葉輪朝向受力大的一側(cè)旋轉(zhuǎn)，雖然這類風力發(fā)電機設計時已經(jīng)將中軸兩側(cè)葉片形態(tài)設計得 不同用以增大受力之差，但是兩側(cè)受力差值仍然較小，受力差值沒有最大化，也就是吹到風 力發(fā)電機的風能相當多的部分由于風力發(fā)電機結(jié)構(gòu)的原因相互抵消未能利用起來發(fā)電，這 也就是這類風力發(fā)電機低風速條件下難以啟動旋轉(zhuǎn)發(fā)電或發(fā)電效果較差以及強風下易于 損壞的原因。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 為了克服上述風力發(fā)電機風能利用效率低下和形態(tài)不安全的弊端，本實用新型提 供了一種包括葉輪、引流板、變速裝置、發(fā)電單元、整機支架的發(fā)電裝置，全新設計的高效發(fā) 電機系列產(chǎn)品，不僅相同條件下可以比3葉片風力發(fā)電機以及達里厄型(包括H型、Φ型、S 型）風力發(fā)電機發(fā)出更多的電，而且整體結(jié)構(gòu)更加堅固和安全。
[0007] 本實用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0008] 本實用新型的基本結(jié)構(gòu)是一種發(fā)電裝置，其特征在于包括葉輪、引流板、變速裝 置、發(fā)電單元、整機支架；其中葉輪是由中軸和圍繞中軸均勻分布安裝的η個不透氣葉片組 成，η多3,優(yōu)選為3~8片；葉片和中軸之間留有空隙；中軸安裝在整機支架上，在風力或水 力作用下葉輪以中軸為軸旋轉(zhuǎn)，中軸通過變速裝置連接發(fā)電單元；發(fā)電單元是一組包含定 子、轉(zhuǎn)子的電磁感應發(fā)電部件，其中轉(zhuǎn)子與上述變速裝置連接；引流板為安裝在葉輪迎風或 迎水一側(cè)的不透氣板，其位置應遮擋葉輪迎風或迎水投影面以中軸為分界的一半葉輪，使 一半葉片受風或水的推動力，另一半不受風或水的推動力；引流板，即風導向裝置，是圍繞 所述葉輪設置的風導向板，引流板都是起到氣流導向和遮蔽葉輪迎風投影面以中軸為分界 的一側(cè)葉片的作用，只讓葉輪中軸另一側(cè)葉片接受風或水的動能的沖擊力，從而使葉輪繞 軸做軸向旋轉(zhuǎn)運動。在本系列發(fā)電裝置各種應用形態(tài)中，引流板形狀及數(shù)量有所不同，中軸 平行于地面時，引流板為直板狀，且可在裝置四周安裝多塊，或為弧形頂狀；中軸垂直于地 面時，引流板為弧面狀并帶方向舵，和方向舵一體。引流板可以是防銹合金或高強度復合 材料，也可以是太陽能電池板(這時就組成了風光能發(fā)電一體設備或水光能發(fā)電一體設備)； 變速裝置，起到變速效果的一組裝置(一般用齒輪組或用皮帶和輪盤及部分電子元件等）； 發(fā)電單元，其與變速裝置連接，通過變速裝置間接連接到中軸。
[0009] 較優(yōu)的方案是，如基本結(jié)構(gòu)所述的發(fā)電裝置，其特征在于：所有葉片與軸為一體化 框架連接。
[0010] 較優(yōu)的方案是，如基本結(jié)構(gòu)所述的發(fā)電裝置，其特征在于：中軸平行于地面，用于 風力發(fā)電時，引流板（4-1)與水平面成一定的角度，使得沖擊在引流板上的風部分導向未 被引流板遮擋的葉片。
[0011] 較優(yōu)的方案是，如基本結(jié)構(gòu)所述的發(fā)電裝置，其特征在于：中軸平行于水面，用于 水力發(fā)電時，中軸以下部分放入水中，引流板（4-1)在水面以上與水面成一定的角度，使得 沖擊在引流板上的風部分導向未被引流板遮擋的葉片。
[0012] 較優(yōu)的方案是，如基本結(jié)構(gòu)所述的發(fā)電裝置，其特征在于：中軸平行于地面，用于 風力發(fā)電時，引流板（4-2)在中軸上方，為遮擋非直接接受風動能葉片的弧形板。
[0013] 較優(yōu)的方案是，如基本結(jié)構(gòu)所述的發(fā)電裝置，其特征在于：中軸垂直于地面，用于 風力發(fā)電時，引流板為帶方向舵（15)的弧形板（4-3)，方向舵與弧形板一體固定，能繞中軸 旋轉(zhuǎn)。
[0014] 較優(yōu)的方案是，如基本結(jié)構(gòu)所述的發(fā)電裝置，其特征在于：發(fā)電單元可以自己組裝 也可以為市售的直流發(fā)電機或交流發(fā)電機。
[0015] 較優(yōu)的方案是，如基本結(jié)構(gòu)所述的發(fā)電裝置，其特征在于：發(fā)電單元連接一個電能 輸出單元。
[0016] 較優(yōu)的方案是，如基本結(jié)構(gòu)所述的發(fā)電裝置，且連接一個電能輸出單元，其特征 在于：發(fā)電單元為直流發(fā)電機，電能輸出單元包括正負極換向開關(guān)（13-1)、輸出控制器、電 纜、蓄電電瓶；或者電能輸出單元包括正負極換向開關(guān)（13-1)、輸出控制器、電纜、蓄電電 瓶、逆變器；或者電能輸出單元包括正負極換向開關(guān)（13-1)、輸出控制器、電纜、蓄電電瓶、 逆變器并接入外網(wǎng)。
[0017] 較優(yōu)的方案是，如基本結(jié)構(gòu)所述的發(fā)電裝置，且連接一個電能輸出單元，其特征 在于：發(fā)電單元為交流發(fā)電機，電能輸出單元包括交流直流變換器（13-2)、輸出控制器，電 纜，蓄電電瓶；或者電能輸出單元包括交流直流變換器（13-2)、輸出控制器、電纜、蓄電電 瓶、逆變器；或者電能輸出單元包括交流直流變換器（13-2)、輸出控制器、電纜、蓄電電瓶、 逆變器并接入外網(wǎng)。
[0018] 較優(yōu)的方案是，如基本結(jié)構(gòu)所述的發(fā)電裝置，其特征在于：在裝置最上方安裝有避 h\ 雷針。
[0019] 工作方式
[0020] 用于風力發(fā)電時，裝置按常年風向迎風擺放，葉輪接上變速裝置并連接到發(fā)電機， 引流板遮蔽葉輪迎風投影面以中軸為分界的一側(cè)葉片，另一側(cè)葉片接受風的沖擊力，從而 使葉輪繞軸做軸向旋轉(zhuǎn)運動并通過變速裝置帶動發(fā)電機發(fā)電；當使用直流發(fā)電機輸出電能 時，發(fā)電機連接輸出控制器后連接電瓶將電儲存在電瓶中，可以直接為直流用電器供電，也 可以將電瓶連接逆變器后把直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?。當使用交流發(fā)電機輸出電能時，一種情 況是交流發(fā)電機直接連接逆變器并網(wǎng)使用，另一種情況是交流發(fā)電機離網(wǎng)發(fā)電使用，交流 發(fā)電機連接交流直流變換器（13-2)后轉(zhuǎn)變成直流電再連接輸出控制器后再連接電瓶將電 儲存在電瓶中，可以直接為直流用電器供電，也可以將電瓶連接逆變器后把直流電轉(zhuǎn)變?yōu)?交流電。
[0021] 用于水力發(fā)電時，將主圖所示裝置倒置，按常年水流方向迎水流安裝，中軸以下部 分放入水中，將整機支架與堤岸或橋梁連接在一起并固定，避雷針也要改變位置成為整機 最高點(形態(tài)見說明書附圖9和附圖10)。中軸