專利名稱：兩用風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電的裝置，尤其是一種能夠?qū)崿F(xiàn)垂直方向使用 和水平方向使用的兩用風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
在地球能源愈來(lái)愈緊缺的今天，風(fēng)力作為一種清潔能源得到廣泛重視，它 不僅可以用于如草原、沙漠，高山，海洋等空曠地方。也可用于城鎮(zhèn)，對(duì)于城
鎮(zhèn)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，減少風(fēng)車的空間占有率是關(guān)鍵。專利號(hào)93219988. 7的實(shí)用新型專 利提供了一種設(shè)置于城鎮(zhèn)建筑物上的的屋頂引風(fēng)風(fēng)力電站，是一種由風(fēng)帆式風(fēng) 力轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)、支架所構(gòu)成的臥式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其實(shí)質(zhì)是一臺(tái)臥置的垂直軸 的風(fēng)帆式(板式)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
目前，風(fēng)力發(fā)電機(jī)按風(fēng)輪軸線安裝位置與水平面的相對(duì)位置分為兩種，一 種為水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，即其風(fēng)輪軸線安裝位置與水平面的夾角不大于15度； 另一種為垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，即其風(fēng)輪軸線的安裝位置與水平面垂直。
水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)如圖l所示，采用扭曲'型槳葉1結(jié)構(gòu)的風(fēng)輪2，風(fēng)輪軸3連 接發(fā)電機(jī)，并設(shè)有對(duì)風(fēng)裝置4，利用正對(duì)葉輪的風(fēng)作用于槳葉斜面上的力而產(chǎn)生 的推動(dòng)槳葉沿風(fēng)輪平面旋轉(zhuǎn)做功，這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能利用率高，目前最高 可達(dá)到50%;但其風(fēng)輪轉(zhuǎn)速控制困難，由于葉片類似懸臂梁，根部易折斷，因 此存在不安全和不穩(wěn)定因素，造成的事故頻繁發(fā)生，而且水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的 噪音很高，對(duì)環(huán)境造成了噪音污染。 '
垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以接受來(lái)自任何方向的風(fēng)，普遍不使用對(duì)風(fēng)裝置，結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，而且發(fā)電機(jī)可以安裝在地面上，便于維護(hù)；按葉片形狀可分為平板型、S型、翼型等結(jié)構(gòu)，利用風(fēng)輪軸兩側(cè)的葉片風(fēng)阻不等而產(chǎn)生的力矩使風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)做 功，且由于風(fēng)葉正對(duì)風(fēng)向時(shí)兩側(cè)的葉片風(fēng)阻差最大，而側(cè)，十風(fēng)向時(shí)兩側(cè)的葉片 風(fēng)阻差為零，所受的力呈周期性脈動(dòng)，因此轉(zhuǎn)速較低，風(fēng)能利巧率相對(duì)很低，
一般不超過(guò)20%。而0型風(fēng)4侖結(jié)構(gòu)雖然風(fēng)能利用率可以達(dá)到35%,但是啟動(dòng)困 難，需要其他動(dòng)力啟動(dòng)。典型結(jié)構(gòu)的S型如圖2所示，是在風(fēng)輪軸5的兩側(cè)對(duì)稱反 向設(shè)置相同圓弧的軸向葉片6，利用圓弧葉片的弧凸面與弧凹面的風(fēng)阻不等，圍 繞風(fēng)輪產(chǎn)生不對(duì)稱氣流，形成繞風(fēng)軸旋轉(zhuǎn)的力矩。同時(shí)也形成側(cè)向推力，且側(cè) 向推力也呈周期性脈動(dòng)，風(fēng)機(jī)軸的根部承受較大的周期性的彎矩，因此對(duì)于大 型風(fēng)力機(jī)，由于受偏轉(zhuǎn)與^J艮應(yīng)力的限制應(yīng)用比較困難。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪的風(fēng)能利用率低及水平軸 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速控制困難和由此造成的不安全、不穩(wěn)定罔素以及噪音高 的不足，以及現(xiàn)有風(fēng)機(jī)無(wú)論是垂直軸還是水平軸均只能直立設(shè)置，水平軸風(fēng)機(jī) 設(shè)于直立的支架上，因而占有很大的空間，不適用于城鎮(zhèn)使用的問(wèn)題，而提供 一種能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)輪軸垂直方向安裝使用和水平方向安裝使用的兩用風(fēng)力發(fā)電 機(jī)。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所提供的兩用風(fēng)力發(fā)電機(jī)是由如下技術(shù)方
案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 '
一種兩用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括由風(fēng)輪軸和沿風(fēng)輪軸周均布的多個(gè)葉片所構(gòu)
成的風(fēng)輪，及連接風(fēng)輪軸的發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述沿風(fēng)輪軸周均布的葉片
為螺旋渦輪式葉片。
除上述必要技術(shù)特征外，在具體實(shí)施過(guò)程中，還可補(bǔ)充如下技術(shù)內(nèi)容 所述的兩用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的螺旋渦輪式葉片沿風(fēng)機(jī)軸的
軸向呈螺旋形纏繞設(shè)置，其螺旋升角取決于葉片長(zhǎng)度，角度的大小為使葉片沿
長(zhǎng)度方向繞軸旋轉(zhuǎn)180。，即同一葉片位于風(fēng)機(jī)軸兩端的截面互為繞軸旋轉(zhuǎn)180。所述的兩用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述沿風(fēng)輪軸周均布的螺旋渦輪式 葉片的截面形狀為弧形，且弧曲方向沿圓周一致。
所述的兩用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述沿風(fēng)輪軸周均布的螺旋渦輪式 葉片的截面形狀為弓形、或凹弦弓形，且弓背方向沿圓周一致。
所述的兩用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述弧形截面的螺旋渦輪式葉片、 或弓形、或凹弦弓形的內(nèi)凹面或弓弦面上設(shè)有垂直于風(fēng)機(jī)軸的防止風(fēng)沿螺旋面 滑動(dòng)的擋風(fēng)板。
所述的兩用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述沿風(fēng)輪軸周均布的螺旋渦輪式 葉片的數(shù)量為大于等于2、
所述的兩用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于設(shè)有一安裝風(fēng)輪的框架，所述框架 由上、下端梁和多個(gè)固接所述上、下端梁的支桿所構(gòu)成，所述上端梁的中心設(shè) 有軸承，下端梁的中心安裝所述發(fā)電機(jī)，且發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與下端梁的中心同軸， 所述風(fēng)輪的風(fēng)輪軸一端設(shè)置于所述框架的上端梁中心的軸承中，另一端與發(fā)電 機(jī)的轉(zhuǎn)軸同軸連接。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于
流而產(chǎn)生的周期性側(cè)向脈動(dòng)推力，提高了垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能利用率、啟 動(dòng)容易。
2、 螺旋渦輪式葉片及框架設(shè)置有效改善T風(fēng)機(jī)軸的受力狀況，運(yùn)行安全、 噪音低。
3、 本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。既能立設(shè)安裝使用，也能 臥設(shè)安裝使用；既適合空曠地區(qū)使用，也可作為城市家庭的電力補(bǔ)充。
為對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、功效由進(jìn)一步了解，茲列舉具體實(shí)施例并結(jié) 合附圖詳細(xì)i^明如下。

圖l是現(xiàn)有水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的立體示意圖。 圖2是現(xiàn)有垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的立體示意圖。
圖3是本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪立體圖。
圖5是圖4的橫截面圖。
圖6是本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪的另一實(shí)施例的立體圖。 圖7是圖5的橫截面圖。
具體實(shí)施方式
圖3是本實(shí)用新型兩用風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖，由圖可見(jiàn)，本實(shí)用新型所提供 的兩用風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括由風(fēng)輪軸13和沿風(fēng)輪軸周均布的多個(gè)葉片14所構(gòu)成的 風(fēng)輪IO，及連接風(fēng)輪軸11的發(fā)電機(jī)15。為適應(yīng)低風(fēng)速、無(wú)需外力輔助而能啟動(dòng)， 本實(shí)用新型的風(fēng)輪基本屬于S型，即風(fēng)輪橫截面成S形，為克服現(xiàn)有S型垂直軸風(fēng) 力發(fā)電機(jī)所存在的風(fēng)機(jī)軸側(cè)向周期性脈動(dòng)推力及風(fēng)能利用率低下的問(wèn)題，本實(shí) 用新型所提供的沿風(fēng)輪軸周均布的葉片為螺旋渦輪式葉片。
所述的螺旋渦輪式葉片沿風(fēng)機(jī)軸的軸向呈螺旋形纏繞設(shè)置，其螺旋升角取 決于葉片長(zhǎng)度，角度的大小為使葉片沿長(zhǎng)度方向繞軸旋轉(zhuǎn)180，即同一葉片位于 風(fēng)機(jī)軸兩端的截面互為繞軸旋轉(zhuǎn)180。葉片繞軸旋轉(zhuǎn)18 0可以使風(fēng)機(jī)受風(fēng)驅(qū)動(dòng)過(guò) 程中，在風(fēng)速一定的條件下，受力均勻，其f包括驅(qū)動(dòng)力矩和側(cè)向力，不會(huì) 因葉片處于不同風(fēng)向位置而不同，從而解決了，現(xiàn)有S型風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動(dòng)困難及 因周期性脈動(dòng)推力所造成的風(fēng)機(jī)軸根部承受交變載荷而帶來(lái)的問(wèn)題。
為解決臥設(shè)安裝使用問(wèn)題，同時(shí)將懸臂梁式的風(fēng)機(jī)改為梁端設(shè)置支撐的簡(jiǎn) 支梁，改善風(fēng)機(jī)軸的受力，采用較小直徑，達(dá)到減輕重量，提高能效的目的。 本實(shí)用新型設(shè)有一安裝風(fēng)輪10的框架，所述框架由上、下端梁ll、 16和多個(gè)固 接所述上、下端梁ll、 16的支桿18所構(gòu)成，所述上端梁11的中心設(shè)有軸承12， 下端梁16的中心安裝所述發(fā)電機(jī)15，且發(fā)電機(jī)15的轉(zhuǎn)軸與下端梁16的中心同軸，所述風(fēng)輪的風(fēng)輪軸13—端設(shè)置于所述框架的上端梁11中心的軸承12中，另一端 與發(fā)電機(jī)15的轉(zhuǎn)軸同軸連接。整個(gè)裝置可立設(shè)于塔架上，也可通過(guò)支撐裝置臥 設(shè)于建筑物房頂上。
在圖4、 5所示風(fēng)輪，沿風(fēng)輪軸周均布的螺旋渦輪式葉片14的截面形狀為弧 形，且弧曲方向沿圓周一致。所述的弧曲方向沿圓周一致是指向沿圓周所有葉 片的弧凹面(或弧凸面)均一致朝向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向(或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向)。
圖6、 7所示另一實(shí)施例所示的風(fēng)輪，沿風(fēng)輪軸周均布的螺旋渦輪式葉片14' 的截面形狀為弓形、或凹弦弓形，且弓背方向沿圓周一致。如此設(shè)計(jì)，可以進(jìn) 一步提高風(fēng)能利用率，這是因?yàn)?，?dāng)葉片旋轉(zhuǎn)至于風(fēng)向一致或接近一致時(shí)，會(huì) 因內(nèi)外表面弧線長(zhǎng)度不同，造成掠過(guò)內(nèi)外側(cè)表面的風(fēng)速差，而產(chǎn)生一與阻力差 所形成的驅(qū)動(dòng)力矩相同方向的附加旋轉(zhuǎn)力矩。
為進(jìn)一步提高風(fēng)能利用率，所述弧形截面的螺旋渦輪式葉片、或弓形、或 凹弦弓形的內(nèi)凹面或弓弦面上i殳有垂直于風(fēng)機(jī)軸的防止風(fēng)沿螺旋面滑動(dòng)的擋風(fēng) 板17 (如圖3所示)。
在圖示實(shí)施力中，沿風(fēng)輪軸周均布的螺旋渦輪式葉片的數(shù)量為2，成180° 對(duì)稱設(shè)置于風(fēng)機(jī)軸的兩側(cè)，在其他具體實(shí)施例中，葉片數(shù)量可大于等于2，如3、 4、 5、..等，但必須沿圓周均勻it置。
由于風(fēng)輪為一S型通過(guò)風(fēng)輪軸由底端向頂端旋轉(zhuǎn)18 0度而形成渦輪式結(jié)構(gòu)， 當(dāng)風(fēng)吹過(guò)時(shí)，在兩端產(chǎn)生壓力差而旋轉(zhuǎn)a本賣用新型風(fēng)輪不論什么風(fēng)向都會(huì)旋 轉(zhuǎn)，不必安裝對(duì)風(fēng)裝置。當(dāng)將風(fēng)輪沿軸向水平放置時(shí)和垂直放置時(shí)，都會(huì)正常 旋轉(zhuǎn)，不影響使用。
權(quán)利要求1、一種兩用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括由風(fēng)輪軸和沿風(fēng)輪軸周均布的多個(gè)葉片所構(gòu)成的風(fēng)輪，及連接風(fēng)輪軸的發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述沿風(fēng)輪軸周均布的葉片為螺旋渦輪式葉片。
2、 根據(jù)權(quán)利要求I所述的兩用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的螺旋渦輪 式葉片沿風(fēng);j^軸的軸向呈螺旋形纏繞設(shè)置，其螺旋升角取決于葉片長(zhǎng)度，角度 的大小為使葉片沿長(zhǎng)度方向繞軸旋轉(zhuǎn)UO:
3、 根據(jù)權(quán)利要求l、或2所述的兩用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述沿風(fēng)乾、 軸周均布的螺旋渦輪式葉片的截面形狀為弧形，且弧曲方向沿B周一致。
4、 裉據(jù)杈利要求l、或2所述的兩用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述沿風(fēng)輪 軸周均布的螺旋渴輪式葉片的截面形狀為弓形、或凹弦弓形，且弓背方向沿圓 周一致。
5、 才艮據(jù)權(quán)利要求l所迷的兩用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述弧形截面的 螺旋渦輪式葉片、或弓形、或Ef弦弓形的內(nèi)EJ面或弓弦面上設(shè)有垂直于風(fēng)才/L軸 的防止風(fēng)沿螺旋面滑動(dòng)的擋風(fēng);f反tt
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的兩用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于辟述沿風(fēng)輪軸周 均布的螺旋滿車t式葉片的lt量為大于等于2。
7、 根據(jù)權(quán)利要求i所述的兩用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于設(shè)有一安裝風(fēng)輪 的框架，所述框架由上、下端粱和多個(gè)固4妄所述上，下端梁的支軒所構(gòu)成，所 迷上端梁的中心設(shè)有軸承，下端粱的中心安裝所迷發(fā)電機(jī)，JLt電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與 下端梁的中心同軸，所述風(fēng)4會(huì)的風(fēng)輪軸一端設(shè)置于所^^匡架的上端粱中心的軸 承中，另一端與發(fā)電4^的轉(zhuǎn)軸同軸連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電的裝置，尤其是一種能夠?qū)崿F(xiàn)垂直方向使用和水平方向使用的兩用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括由風(fēng)輪軸和沿風(fēng)輪軸周均布的多個(gè)葉片所構(gòu)成的風(fēng)輪，及連接風(fēng)輪軸的發(fā)電機(jī)，所述沿風(fēng)輪軸周均布的葉片為螺旋渦輪式葉片。優(yōu)點(diǎn)在于采用螺旋渦輪式葉片克服了現(xiàn)有垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)所存在的因不對(duì)稱氣流而產(chǎn)生的周期性側(cè)向脈動(dòng)推力，提高了垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能利用率、啟動(dòng)容易；有效改善了風(fēng)機(jī)軸的受力狀況，運(yùn)行安全、噪音低；本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便；既能立設(shè)安裝使用，也能臥設(shè)安裝使用；既適合空曠地區(qū)使用，也可作為城市家庭的電力補(bǔ)充。
文檔編號(hào)H02K7/18GK201159141SQ200820078579
公開(kāi)日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2008年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月17日
發(fā)明者劉清連, 宋漢軍 申請(qǐng)人:北京亞盟托普凈水工程技術(shù)有限公司