專利名稱：風(fēng)輪直線發(fā)電機(jī)式風(fēng)力發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電裝置，尤其是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能 的風(fēng)輪直線發(fā)電機(jī)式風(fēng)力發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，這就是風(fēng) 力發(fā)電。常見的風(fēng)力發(fā)電裝置大體上可分風(fēng)輪(包括尾舵)、發(fā)電機(jī)和 塔架三部分。
風(fēng)輪是把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的重要部件，它由三只螺旋槳 形的葉輪組成。當(dāng)風(fēng)吹向漿葉時(shí)，槳葉上產(chǎn)生氣動(dòng)力驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。 槳葉的材料要求強(qiáng)度高、重量輕，目前多用玻璃鋼或其它復(fù)合材料 (如碳纖維)來制造。
由于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速比較低，而且風(fēng)力的大小和方向經(jīng)常變化著，
這又使轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定；所以，在帶動(dòng)發(fā)電機(jī)之前，還必須附加一個(gè)把轉(zhuǎn) 速提高到發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的齒輪變速箱，再加一個(gè)調(diào)速機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)速保 持穩(wěn)定，然后再聯(lián)接到發(fā)電機(jī)上。為保持風(fēng)輪始終對準(zhǔn)風(fēng)向以獲得最 大的功率，還需在風(fēng)輪的后面裝一個(gè)類似風(fēng)向標(biāo)的尾舵。
塔架是支承風(fēng)輪、尾舵和發(fā)電機(jī)的構(gòu)架。它一般修建得比較 高，為的是獲得較大的和較均勻的風(fēng)力，又要有足夠的強(qiáng)度。鐵塔高 度視地面障礙物對風(fēng)速影響的情況，以及風(fēng)輪的直徑大小而定， 一般 在10~50米范圍內(nèi)。
發(fā)電機(jī)的作用，是把由風(fēng)輪得到的恒定轉(zhuǎn)速，通過升速傳遞給 發(fā)電機(jī)構(gòu)均勻運(yùn)轉(zhuǎn)，因而把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br>
目前風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，但現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電裝置 因結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、風(fēng)力利用率低、要求啟動(dòng)風(fēng)速大、適應(yīng)范圍小
等，不易推廣。本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種重量 輕、結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、風(fēng)力利用率高、適應(yīng)范圍廣而易于推廣的風(fēng) 輪直線發(fā)電機(jī)式風(fēng)力發(fā)電裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是提供一種風(fēng) 輪直線發(fā)電機(jī)式風(fēng)力發(fā)電裝置，包括風(fēng)輪、基座和電生成裝置，該風(fēng) 輪具有風(fēng)輪軸和以該風(fēng)輪軸為中心形成環(huán)形陣列分布的若干片風(fēng)葉， 該基座用于支撐所述風(fēng)輪軸，該電生成裝置包括相鄰設(shè)置的轉(zhuǎn)子組件 和定子組件；其中，所述風(fēng)葉大致呈半圓筒形；所述轉(zhuǎn)子組件固定于 所述風(fēng)輪且位于所述若干片風(fēng)葉的軸向一端，該轉(zhuǎn)子組件由若干個(gè)磁 體沿一個(gè)以所述風(fēng)輪軸為軸心的第一圓周形成圓周陣列分布；所述定 子組件固定在靠近所述軸向一端的一個(gè)定子座上，該定子組件由若干 個(gè)定子線圈沿一個(gè)以所述風(fēng)輪軸為軸心的第二圓周形成圓周陣列分 布。
上述風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)輪由于采用大致呈半圓筒形的風(fēng)葉，若 干片風(fēng)葉以風(fēng)輪軸為中心形成類似于太極圖的環(huán)形陣列分布，這樣不 管風(fēng)從風(fēng)輪周圍哪個(gè)方向吹來，風(fēng)輪總朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。另外，由多 個(gè)磁體組成的圓形轉(zhuǎn)子組件固定在風(fēng)輪上，而由多個(gè)定子線圏組成的 圓形定子組件則固定在定子座上，當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其帶動(dòng)轉(zhuǎn)子組件相 對于定子組件發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，而轉(zhuǎn)子組件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就形成》茲體》茲場的運(yùn)動(dòng)， 此時(shí)定子組件中的線圈切割磁體磁場的磁力線從而產(chǎn)生電流。
所述定子組件具有一圓形槽；所述轉(zhuǎn)子組件可轉(zhuǎn)動(dòng)地容納于該 圓形槽，并與該圓形槽之間形成間隙配合。而所述轉(zhuǎn)子組件所形成的 第一圓周的大小接近于或大致等于所述風(fēng)輪的外周圓大小。這樣，當(dāng) 轉(zhuǎn)子組件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，各磁體就在定子組件的圓形槽里運(yùn)動(dòng)，利用風(fēng)輪的 圓周線速度使定子組件中的線圈產(chǎn)生電流。
所述磁體為永磁體，其形狀可以呈立方體。所述定子線圈可以采用空心線圈結(jié)構(gòu)，其大致呈u形，并具有
用于構(gòu)成所述圓形槽一部分的定子線圈槽。
所述定子組件與用于控制其定子線圈的串聯(lián)或并聯(lián)數(shù)量的單片 機(jī)控制裝置相連。當(dāng)風(fēng)力大小變化時(shí)，單片才幾控制裝置控制定子線圏 的串聯(lián)或并聯(lián)的個(gè)數(shù)而實(shí)現(xiàn)輸出電壓的自動(dòng)調(diào)整，從而可以根據(jù)風(fēng)力 的大小調(diào)整輸出功率。然后經(jīng)過整流、穩(wěn)壓和逆變，可以與國家電網(wǎng) 進(jìn)行并網(wǎng)。
所述風(fēng)葉可根據(jù)功率大小選用不同的材料小功率的可用玻璃 鋼柘J故成固定式的，大功率的可用帆布制作，并可4艮據(jù)帆布升起的高 度來調(diào)整功率。
所述風(fēng)輪軸可以為水平安置或垂直安置。
本實(shí)用新型的積極效果是
一、 結(jié)構(gòu)簡單
1、 不用尾翼風(fēng)向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電裝置，需要用尾翼 來調(diào)整風(fēng)機(jī)的迎風(fēng)面，而本實(shí)用新型的風(fēng)輪按照太極圖的原理設(shè)計(jì)， 不管風(fēng)從那個(gè)方向來，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向永遠(yuǎn)是逆時(shí)針方向，因此不需 要尾翼調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
2、 不用變速機(jī)構(gòu)現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電裝置使用的是交流永磁發(fā)電 機(jī)，用角速度發(fā)電，需要較高的轉(zhuǎn)速，而風(fēng)機(jī)的風(fēng)輪軸轉(zhuǎn)速較低，就 采用變速機(jī)構(gòu)；本實(shí)用新型風(fēng)輪電機(jī)一體化，用風(fēng)輪圓周的線速度發(fā) 電，不用變速才幾構(gòu)。
3、 不用風(fēng)葉角度調(diào)整機(jī)構(gòu)現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電裝置為了適應(yīng)風(fēng)力 的強(qiáng)弱變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)葉的角度；本實(shí)用新型用單片機(jī)調(diào)節(jié)定子線 圏的串聯(lián)或并聯(lián)數(shù)量以適應(yīng)風(fēng)力強(qiáng)弱的變化，因此比機(jī)械調(diào)節(jié)更為簡 單。
二、 用料省
與現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)相比，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，無需采用硅鋼片，更沒有現(xiàn)有發(fā)電機(jī)的鑄鐵外殼、軸、軸承等，節(jié)約了幾乎一半 原材料。
三、 制造工藝簡單
1、 風(fēng)葉制作筒單現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)葉用玻璃鋼制作成 空心結(jié)構(gòu)，有多大的風(fēng)葉就的有多大的模具，而模具的制作費(fèi)用高、 且好的^=莫具制作周期就達(dá)半年之久。本實(shí)用新型的風(fēng)葉可以用玻璃鋼 板制作成實(shí)心結(jié)構(gòu)，工藝非常簡單；而用帆布制作的就更為簡單，而 且可以調(diào)節(jié)風(fēng)葉的高度。
2、 電生成部分制造簡單現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)用硒鋼片制作，硒鋼片 沖出專用的槽，線圈鑲在槽里，要用專用的設(shè)備才能制造。而本實(shí)用 新型的電生成部分用永久》茲鐵和空心線圏制成，空心線圏可以用手工 裝在定子座上，無需使用專用設(shè)備。
3、 塔架制作筒單現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電裝置的塔架要求有一定的高度 和強(qiáng)度，有的甚至要高達(dá)50米，其制造難度可想而知。而本實(shí)用新 型用混凝土基座就可以，只要高出曠野的植被就行。
四、 造價(jià)低
由于本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、用料省、工藝簡單，因此造價(jià)就 低。與現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備相比，造價(jià)可以降低一半。
五、 使用地域廣
現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用風(fēng)輪的角速度發(fā)電，啟動(dòng)力矩大，風(fēng)力 不足的時(shí)侯啟動(dòng)不了。本實(shí)用新型由于采用風(fēng)輪的線速度發(fā)電，啟動(dòng) 力矩小，只要有風(fēng)就能轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)速達(dá)到每秒2米就可以發(fā)電，適用地 域很廣。
圖l是本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電裝置的一種實(shí)施方式的透視圖； 圖2是圖1所示實(shí)施方式的側(cè)視圖；圖3是圖2所示實(shí)施方式的A-A剖視圖； 圖4是圖2所示實(shí)施方式的俯視圖； 圖5是圖4所示實(shí)施方式的B-B剖視圖； 圖6是圖5的C局部放大圖； 圖7是圖1所示實(shí)施方式的風(fēng)向矢量圖一； 圖8是圖1所示實(shí)施方式的風(fēng)向矢量圖二。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式
參見圖1，該風(fēng)力發(fā)電裝置包括風(fēng)輪1、基座2以及相鄰設(shè)置的 轉(zhuǎn)子組件3和定子組件4等，風(fēng)輪1具有豎直安置的風(fēng)輪軸11和若 干片半圓筒形風(fēng)葉12，所有的風(fēng)葉12以風(fēng)輪軸11為旋轉(zhuǎn)中心形成 環(huán)形陣列分布。當(dāng)然，風(fēng)輪軸11也可以在水平方向安置。風(fēng)葉12的 上端固定有上蓋板13，風(fēng)葉12的下端固定有下蓋板l4?；?用于 支撐風(fēng)輪軸11,風(fēng)葉12可根據(jù)功率大小選用不同的材料，小功率的 可用玻璃鋼^^故成固定式的，大功率的可用帆布制作，并可根據(jù)帆布 升起的高度來調(diào)整風(fēng)力發(fā)電裝置的功率。
參見圖2至圖6,轉(zhuǎn)子組件3固定在下蓋板14的底面，定子組 件4固定在靠近下蓋板14的一個(gè)固定設(shè)置的定子座5上，定子組件 4具有一圓形槽41，轉(zhuǎn)子組件3可轉(zhuǎn)動(dòng)地容納于該圓形槽41，并與 該圓形槽41之間形成間隙配合。該轉(zhuǎn)子組件3由若干個(gè)永磁體31沿 一個(gè)以風(fēng)輪軸11為軸心的第一圓周形成圓周陣列分布，該第一圓周 的大小接近于或大致等于風(fēng)輪11的外周圓大小。該定子組件4由若 干個(gè)定子線圈42沿一個(gè)同樣以風(fēng)輪軸11為軸心的第二圓周形成圓周 陣列分布，定子線圏42為空心線圈結(jié)構(gòu)，其大致呈U形，并具有用 于構(gòu)成圓形槽41 一部分的定子線圏槽421。當(dāng)轉(zhuǎn)子組件3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 各永磁體31就在定子組件3的圓形槽41里運(yùn)動(dòng)，使定子組件3中的 定子線圏42產(chǎn)生電流。所述定子組件3與用于調(diào)節(jié)其各定子線圏42的串并聯(lián)數(shù)量的單 片機(jī)控制裝置(未示出)相連。當(dāng)風(fēng)力大小變化時(shí)，單片機(jī)控制裝置 控制定子線圏42的串聯(lián)或并聯(lián)的個(gè)數(shù)而實(shí)現(xiàn)輸出電壓的自動(dòng)調(diào)整， 從而可以根據(jù)風(fēng)力的大小調(diào)整輸出功率。然后經(jīng)過整流、穩(wěn)壓和逆 變，可以與國家電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)。
由于風(fēng)輪1采用半圓筒形風(fēng)葉12，若干片風(fēng)葉12按照太極圖案 設(shè)置，這樣不管風(fēng)從風(fēng)輪l周圍哪個(gè)方向吹來，風(fēng)輪l總朝一個(gè)方向 旋轉(zhuǎn)，如圖7和圖8所示。另外，由多個(gè)永》茲體31組成的圓形轉(zhuǎn)子 組件3固定在風(fēng)輪1底端上，而由多個(gè)定子線圏42組成的圓形定子 組件4則固定在定子座5上，當(dāng)風(fēng)輪l轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其帶動(dòng)轉(zhuǎn)子組件3相 對于定子組件4發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，而轉(zhuǎn)子組件3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就形成磁體磁場的運(yùn) 動(dòng)，此時(shí)定子組件4中的線圏切割石茲體》茲場的f茲力線從而產(chǎn)生電流。
上述風(fēng)力發(fā)電裝置可采用以下步驟來制造
1. 采用玻璃鋼制作風(fēng)輪軸11的主體部分；
2. 根據(jù)功率級別計(jì)算基座2的尺寸，采用磚混結(jié)構(gòu)制成基座2;
3. 將風(fēng)輪軸11固定在基座2上；
4. 采用玻璃鋼制作定子座5，在基座2上用手工糊制定子座5;
5. 在定子座5上平鋪100毫米厚的墊層，墊層可以用聚氨脂發(fā)泡 塑料，便于以后去掉；
6. 在墊層上用手工糊制風(fēng)輪1的下蓋板14，再鋪500毫米厚的 墊層，糊制風(fēng)輪1的上蓋板13;
7. 安裝風(fēng)葉12和風(fēng)輪軸軸承，使風(fēng)輪1能夠轉(zhuǎn)動(dòng)；
8. 在定子線圏42上安置專用刀具，對永磁體31的圓周進(jìn)行加
工；
9. 把刀具又安置在永磁體31上，對定子線圏42的圓周進(jìn)行加
工；10. 安裝定子組件4和轉(zhuǎn)子組件3;
11. 連接定子線圈42的引線到單片機(jī)控制裝置，這樣該風(fēng)力發(fā) 電裝置就可以發(fā)電了。
以上僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員來說，基于本實(shí)用新型的發(fā)明構(gòu)思還可以做出若干替 代、變形或改進(jìn)，而不脫離本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種風(fēng)輪直線發(fā)電機(jī)式風(fēng)力發(fā)電裝置，包括風(fēng)輪，具有風(fēng)輪軸和以該風(fēng)輪軸為中心形成環(huán)形陣列分布的若干片風(fēng)葉；基座，用于支撐所述風(fēng)輪軸；電生成裝置，包括相鄰設(shè)置的轉(zhuǎn)子組件和定子組件；其特征在于所述風(fēng)葉大致呈半圓筒形；所述轉(zhuǎn)子組件固定于所述風(fēng)輪且位于所述若干片風(fēng)葉的軸向一端，該轉(zhuǎn)子組件由若干個(gè)磁體沿一個(gè)以所述風(fēng)輪軸為軸心的第一圓周形成圓周陣列分布；所述定子組件固定在靠近所述軸向一端的一個(gè)定子座上，該定子組件由若干個(gè)定子線圈沿一個(gè)以所述風(fēng)輪軸為軸心的第二圓周形成圓周陣列分布。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)輪直線發(fā)電機(jī)式風(fēng)力發(fā)電裝置，其 特征在于所述定子組件具有一圓形槽；所述轉(zhuǎn)子組件可轉(zhuǎn)動(dòng)地容納于該圓形槽，并與該圓形槽之間形 成間隙配合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)輪直線發(fā)電機(jī)式風(fēng)力發(fā)電裝置，其 特征在于所述轉(zhuǎn)子組件固定在所述風(fēng)輪的底端。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的風(fēng)輪直線發(fā)電機(jī)式風(fēng)力發(fā) 電裝置，其特征在于所述第一圓周的大小接近于或大致等于所述風(fēng)輪的外周圓大小。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)輪直線發(fā)電機(jī)式風(fēng)力發(fā)電裝置，其 特征在于所述磁體為4cf茲體。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)輪直線發(fā)電機(jī)式風(fēng)力發(fā)電裝置，其 特征在于所述定子線圏大致呈U形，其具有用于構(gòu)成所述圓形槽一部分 的定子線圈槽。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)輪直線發(fā)電機(jī)式風(fēng)力發(fā)電裝置，其 特征在于所述定子線圏為空心線圏。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2、 6和7中的任一項(xiàng)所述的風(fēng)輪直線發(fā)電 機(jī)式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于所述定子組件與用于控制其定子線圏的串聯(lián)或并聯(lián)數(shù)量的單片 機(jī)控制裝置相連。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的風(fēng)輪直線發(fā)電機(jī)式風(fēng)力發(fā) 電裝置，其特征在于所述風(fēng)葉由玻璃鋼板或帆布制成。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)輪直線發(fā)電機(jī)式風(fēng)力發(fā)電裝 置，其特征在于所述風(fēng)輪軸為水平安置或垂直安置。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種風(fēng)輪直線發(fā)電機(jī)式風(fēng)力發(fā)電裝置，包括風(fēng)輪、基座和電生成裝置，該風(fēng)輪采用半圓筒形風(fēng)葉，若干片風(fēng)葉以風(fēng)輪軸為中心形成類似于太極圖的環(huán)形陣列分布，這樣不管風(fēng)從風(fēng)輪周圍哪個(gè)方向吹來，風(fēng)輪總朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。另外，由多個(gè)磁體組成的圓形轉(zhuǎn)子組件固定在風(fēng)輪上，而由多個(gè)定子線圈組成的圓形定子組件則固定在定子座上，當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其帶動(dòng)轉(zhuǎn)子組件相對于定子組件發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，而轉(zhuǎn)子組件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就形成磁體磁場的運(yùn)動(dòng)，此時(shí)定子組件中的線圈切割磁體磁場的磁力線從而產(chǎn)生電流。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、風(fēng)力利用率高、適應(yīng)范圍廣而易于推廣等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02K1/27GK201297238SQ20082020058
公開日2009年8月26日 申請日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者韓新華 申請人:韓新華