專利名稱：風(fēng)力發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用自然風(fēng)的力量進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
風(fēng)力本身是免費(fèi)的和隨處可得的，但怎樣利用隨處可得的免費(fèi)風(fēng)力，卻需要人們的智慧。早在19世紀(jì)末歐洲就出現(xiàn)了利用風(fēng)輪進(jìn)行發(fā)電的嘗試。但至今為止，我們還無法大規(guī)模地普及利用免費(fèi)的風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電，主要是因?yàn)楝F(xiàn)行的風(fēng)輪式風(fēng)力發(fā)電裝置存在嚴(yán)重的技術(shù)問題。風(fēng)輪式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的第一個(gè)技術(shù)問題，是發(fā)電成本太高，風(fēng)輪式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電價(jià)格大約是火力發(fā)電價(jià)格的4倍。因此現(xiàn)在世界各國的風(fēng)力發(fā)電，都不得不依靠政府的財(cái)政補(bǔ)貼扶持，風(fēng)力發(fā)電的規(guī)模越大，政府的財(cái)政負(fù)擔(dān)就越重。所以要想大規(guī)模地普及風(fēng)力 發(fā)電，就必須解決風(fēng)力發(fā)電的成本問題，把風(fēng)力發(fā)電的價(jià)格下降到與火力發(fā)電相近的程度，這樣風(fēng)力發(fā)電才會(huì)具有真正的競爭力。風(fēng)輪式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電成本高，是因?yàn)楝F(xiàn)行的風(fēng)輪式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的造價(jià)太高。因?yàn)樽匀伙L(fēng)的風(fēng)力變化幅度很大，風(fēng)輪式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪必須能承受臺風(fēng)等非常強(qiáng)列的暴風(fēng)，例如12級臺風(fēng)的平均風(fēng)速為34m/s，此時(shí)在I. 5麗級風(fēng)輪式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片上產(chǎn)生高達(dá)數(shù)千噸的風(fēng)壓力，因此風(fēng)輪的葉片、轉(zhuǎn)軸等必須采用昂貴的高強(qiáng)度材料，這就使風(fēng)輪式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的造價(jià)變得十分昂貴。風(fēng)輪式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的第二個(gè)技術(shù)問題，是抗強(qiáng)風(fēng)性差。因?yàn)殚L達(dá)數(shù)十米的旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪葉片，只有葉片根部一個(gè)支撐點(diǎn)，所以受力非常不平衡，容易損壞。盡管采用高強(qiáng)度的材料制作葉片，并采用專門的卸載裝置控制葉片上的風(fēng)壓，但仍然難于避免來自強(qiáng)風(fēng)的破壞。風(fēng)輪式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的故障原因，80%以上是因?yàn)閺?qiáng)風(fēng)造成的各種損壞。因此抗強(qiáng)風(fēng)性能的好壞，對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)來說是至關(guān)重要的。風(fēng)輪式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的第三個(gè)技術(shù)問題，是在弱風(fēng)時(shí)無法發(fā)電。因?yàn)轱L(fēng)輪要達(dá)到抵抗強(qiáng)風(fēng)的強(qiáng)度，所以風(fēng)輪就被制作得十分厚重，這種沉重的風(fēng)輪無法被低風(fēng)速的弱風(fēng)驅(qū)動(dòng)，也就使得風(fēng)輪式風(fēng)力發(fā)電機(jī)無法設(shè)置在年均風(fēng)速較低的弱風(fēng)地區(qū)，大大限制了風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用范圍。風(fēng)輪式風(fēng)力發(fā)電機(jī)還有其他的技術(shù)問題。例如長度數(shù)十米的整體葉片，很難運(yùn)送到道路條件不好的邊遠(yuǎn)地區(qū)，風(fēng)輪高速旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生較大的噪音，有時(shí)還會(huì)打死鳥類。為了取代技術(shù)問題較多的風(fēng)輪式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，人們想出了一些不使用旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪發(fā)電的方案和專利，例如風(fēng)帆方式發(fā)電、風(fēng)箏方式發(fā)電、氣球方式發(fā)電、壓電體發(fā)電(Piezoelectrics)、電氣體發(fā)電(Electrohydrodynamic)等。但至今為止，這些不使用旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，還都停留在想象或?qū)嶒?yàn)室階段，還沒有一種不使用風(fēng)輪的風(fēng)力發(fā)電機(jī)能夠達(dá)到實(shí)用發(fā)電的程度
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)行風(fēng)輪式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的上述各種技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種不使用旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪，而使用風(fēng)帆的新型風(fēng)力發(fā)電裝置。這種風(fēng)帆式的新型風(fēng)力發(fā)電裝置不需要高昂的高強(qiáng)度材料，可以實(shí)現(xiàn)低成本，而且具有良好的抗強(qiáng)風(fēng)性，低風(fēng)速時(shí)能發(fā)電，故障率低，噪音低，不會(huì)傷害鳥類。本發(fā)明的風(fēng)帆式風(fēng)力發(fā)電裝置，簡單描述如下。垂直方向延伸的立柱。上述立柱的一端固定于地面，另一端安裝有一個(gè)可以在水平方向做360度自由旋轉(zhuǎn)的連接件。上述連接件安裝有一個(gè)水平方向延伸的旋轉(zhuǎn)軸。上述旋轉(zhuǎn)軸可以在垂直方向做360度的自由旋轉(zhuǎn)。上述旋轉(zhuǎn)軸上固定有類似于風(fēng)帆的受風(fēng)部。自然風(fēng)吹到風(fēng)帆式的受風(fēng)部上，引起上述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)。上述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，通過一套傳動(dòng)裝置傳遞到一臺發(fā)電機(jī)上，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。具體而言，所述的風(fēng)力發(fā)電裝置包括水平方向伸展的能夠360度自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸、固定在所述旋轉(zhuǎn)軸上的受風(fēng)部、支撐所述旋轉(zhuǎn)軸和受風(fēng)部的連接件、支撐所述連接件的垂直方向伸展的支柱、第I風(fēng)速發(fā)電機(jī)以及把所述旋轉(zhuǎn)軸的第I轉(zhuǎn)動(dòng)方向的旋轉(zhuǎn)傳遞到所述第I風(fēng)速發(fā)電機(jī)的第I傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其中，所述受風(fēng)部的重心與所述支柱的中心不重合，形成偏心構(gòu)造。所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其中，還包括自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)，能根據(jù)所述受風(fēng)部的展開角度的不同，改變所述第I傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比。所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其中，所述自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)具有半徑不同的多個(gè)扇形齒輪，以及與多個(gè)扇形齒輪同樣數(shù)目的多個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，每個(gè)扇形齒輪對應(yīng)一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將不同傳動(dòng)比的旋轉(zhuǎn)傳遞到所述第I風(fēng)速發(fā)電機(jī)。所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其中，還包括第2風(fēng)速發(fā)電機(jī)，以及把所述旋轉(zhuǎn)軸的第2轉(zhuǎn)動(dòng)方向的旋轉(zhuǎn)傳遞到所述第2風(fēng)速發(fā)電機(jī)的第2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其中，還包括一個(gè)中間傳動(dòng)裝置，在所述第I傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作區(qū)域內(nèi)，所述中間傳動(dòng)裝置把所述旋轉(zhuǎn)軸的第I轉(zhuǎn)動(dòng)方向的旋轉(zhuǎn)傳遞到所述第I傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在所述第2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作區(qū)域內(nèi)，所述中間傳動(dòng)裝置把所述旋轉(zhuǎn)軸的第2轉(zhuǎn)動(dòng)方向的旋轉(zhuǎn)傳遞到所述第2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)軸處于所述第I傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作區(qū)域內(nèi)時(shí)，所述中間傳動(dòng)裝置把所述第2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分離出傳動(dòng)體系，當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)軸處于所述第2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作區(qū)域內(nèi)時(shí)，所述中間傳動(dòng)裝置把所述第I傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分離出傳動(dòng)體系。所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其中，所述中間傳動(dòng)裝置由半圓形的齒輪構(gòu)成。所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其中，還包括第I風(fēng)向發(fā)電機(jī)，把所述連接件的第I轉(zhuǎn)動(dòng)方向的旋轉(zhuǎn)傳遞到所述第I風(fēng)向發(fā)電機(jī)的第3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其中，所述受風(fēng)部由框架和固定在框架上的帆布構(gòu)成，所述框架和所述帆布由多個(gè)連接部相連接，所述連接部在受到規(guī)定的外力以上時(shí)，會(huì)發(fā)生斷裂，使所述帆布與所述框架分離。本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置，不是利用自然風(fēng)的速度進(jìn)行發(fā)電，而是利用自然風(fēng)的速度變化進(jìn)行發(fā)電。自然風(fēng)的風(fēng)速是不停變化的，樹木在自然風(fēng)中不停搖動(dòng)，就是因?yàn)轱L(fēng)速不停變化的緣故。不停變化的風(fēng)，吹動(dòng)風(fēng)帆不停搖動(dòng)，風(fēng)帆的搖動(dòng)又引起旋轉(zhuǎn)軸的不停旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸的不停地旋轉(zhuǎn)又帶動(dòng)發(fā)電機(jī)不停地發(fā)電。
本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置，因?yàn)槭褂貌假|(zhì)的風(fēng)帆構(gòu)造，結(jié)構(gòu)簡單，不必使用高昂的高強(qiáng)度材料，大大降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制造成本。本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置，在強(qiáng)風(fēng)的情況下能自動(dòng)減小迎風(fēng)面積，從而風(fēng)力發(fā)電機(jī)上受到的風(fēng)壓力大為減小，大大提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的抗強(qiáng)風(fēng)性，也同時(shí)減少了風(fēng)力發(fā)電機(jī)
的故障率。本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置，因?yàn)椴皇抢米匀伙L(fēng)的速度進(jìn)行發(fā)電，而是利用自然風(fēng)的速度變化進(jìn)行發(fā)電，所以在弱風(fēng)的情況下也能高效率的發(fā)電，可以設(shè)置在廣大年均風(fēng)速較低的弱風(fēng)地區(qū)，大大擴(kuò)展了風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用范圍。本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置，因?yàn)闆]有旋轉(zhuǎn)的風(fēng)輪，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪音小，也不會(huì)打死打傷鳥類。而且本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)帆部可以分解，在搬運(yùn)方面也很方便。目前已發(fā)表的采用風(fēng)帆的風(fēng)力發(fā)電裝置的有關(guān)專利，有法國專利FR526804A，美國 專利US4104006，美國專利US7157805，美國專利申請2008/0036214。


附圖中示出了優(yōu)選和可替代的本發(fā)明實(shí)施例。附圖不應(yīng)理解成限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍在權(quán)力要求書中說明。圖I是本發(fā)明的第I實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電裝置的斜視圖；圖2A、圖2B、圖2C是圖I所示的第I實(shí)施例的受風(fēng)部在不同風(fēng)速情況下的動(dòng)作示意圖；圖3A、圖3B是圖I所示第I實(shí)施例的受風(fēng)部和風(fēng)向的關(guān)系示意圖；圖4是本發(fā)明的第2實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電裝置的斜視圖；圖5是本發(fā)明的第3實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電裝置的斜視圖；圖6是本發(fā)明的第4實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電裝置的斜視圖；圖7A、圖7B、圖7C、圖7D、圖7E是圖6所示第4實(shí)施例的動(dòng)作示意圖；圖8是本發(fā)明的第5實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電裝置的自動(dòng)變速部分的平面圖；圖9A、圖9B、圖9C是圖8所示第5實(shí)施例的自動(dòng)變速部分的側(cè)視圖及動(dòng)作示意圖；圖10是本發(fā)明的第6實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電裝置的斜視圖。
具體實(shí)施例方式以下將參照圖I到圖10，對本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。總的說來，本發(fā)明是利用自然風(fēng)的風(fēng)速變化進(jìn)行發(fā)電的新型風(fēng)力發(fā)電裝置，與傳統(tǒng)的直接利用自然風(fēng)的風(fēng)速進(jìn)行發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電裝置，在動(dòng)作原理上有較大差異。另外，從圖I到圖10，凡是同樣或相當(dāng)?shù)臉?gòu)成要素，將省略對同樣符號進(jìn)行重復(fù)說明。圖I是本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置的第I實(shí)施例的斜視圖。第I實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電裝置101，被設(shè)置在地面2上。垂直于地面的中空支柱20的下端被固定在地面上，中空支柱20的內(nèi)部用于通過連接發(fā)電機(jī)的電纜(圖中未示出)。中空支柱20的上端設(shè)有連接件30，連接件30可以以中空支柱20為中心，在水平方向做360度的自由旋轉(zhuǎn)。水平方向延伸的旋轉(zhuǎn)軸40貫穿連接件30，在貫穿連接件30的部分設(shè)有軸承(圖中未示出)，旋轉(zhuǎn)軸40被設(shè)置在軸承上，旋轉(zhuǎn)軸40可以以連接件30的軸承為中心在垂直方向做360度的自由旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸40下方固定有兩個(gè)類似于風(fēng)帆的受風(fēng)部50。圖I所示的受風(fēng)部50，以支柱20為中心左右對稱設(shè)置。每個(gè)受風(fēng)部50，包括受風(fēng)的風(fēng)帆52，被固定在旋轉(zhuǎn)軸40下方的框架54，以及聯(lián)結(jié)風(fēng)帆52與框架54的聯(lián)結(jié)部56?？蚣?4由鋁合金等輕量金屬構(gòu)成，風(fēng)帆52由高強(qiáng)度尼龍等輕量布質(zhì)素材構(gòu)成，這樣可以使受風(fēng)部50輕量化。受風(fēng)部50的輕量化，使微風(fēng)也能推動(dòng)風(fēng)帆，更有效地進(jìn)行發(fā)電。聯(lián)結(jié)部56被設(shè)計(jì)成在一定的受力以上就發(fā)生斷裂的自動(dòng)斷裂構(gòu)造。聯(lián)結(jié)部56斷裂后，風(fēng)帆52和框架54發(fā)生分離。在遭遇突然發(fā)生的瞬間性超強(qiáng)突風(fēng)時(shí)，風(fēng)帆52上產(chǎn)生的風(fēng)力超過聯(lián)結(jié)部56的斷裂力，此時(shí)聯(lián)結(jié)部56自動(dòng)斷裂，風(fēng)帆52和框架54分離，保護(hù)風(fēng)力發(fā)電裝置不至于被超強(qiáng)突風(fēng)破壞。當(dāng)風(fēng)吹到受風(fēng)部50的時(shí)候，風(fēng)力推動(dòng)受風(fēng)部50發(fā)生轉(zhuǎn)矩，此時(shí)受風(fēng)部50和旋轉(zhuǎn)軸40的兩者構(gòu)成的整體，將以連接件30內(nèi)部的軸承為中心，在垂直方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)自然風(fēng)的風(fēng)速發(fā)生變化時(shí)，受風(fēng)部50上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也發(fā)生變化，因此受風(fēng)部50和旋轉(zhuǎn)軸40的兩者構(gòu)成的整體將隨著風(fēng)速的變化發(fā)生旋轉(zhuǎn)。同樣，當(dāng)自然風(fēng)的風(fēng)向發(fā)生變化時(shí)，受風(fēng)部50上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也發(fā)生變化，此時(shí)受風(fēng)部50和旋轉(zhuǎn)軸40以及連接件30的三者構(gòu)成的整體，將以中空支柱20為中心，隨著風(fēng)速的變化在水平方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)。本實(shí)施形態(tài)的風(fēng)力發(fā)電裝置101，設(shè)置有兩臺發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)60是根據(jù)風(fēng)速的變化而發(fā)電的發(fā)電機(jī)，簡稱風(fēng)速發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)70是根據(jù)風(fēng)向的變化而發(fā)電的發(fā)電機(jī)，簡稱風(fēng)向發(fā)電機(jī)。當(dāng)自然風(fēng)的風(fēng)速發(fā)生變化時(shí)，引起受風(fēng)部50和旋轉(zhuǎn)軸40—起在垂直方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸40發(fā)生的旋轉(zhuǎn),通過第I傳動(dòng)機(jī)構(gòu),把動(dòng)力傳遞到風(fēng)速發(fā)電機(jī)60上,驅(qū)動(dòng)風(fēng)速發(fā)電機(jī)60產(chǎn)生電力。當(dāng)自然風(fēng)的風(fēng)向發(fā)生變化時(shí)，引起受風(fēng)部50和連接件30 —起在水平方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。連接件30的旋轉(zhuǎn)，通過第3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，把動(dòng)力傳遞到風(fēng)向發(fā)電機(jī)70上，驅(qū)動(dòng)風(fēng)向發(fā)電機(jī)70產(chǎn)生電力。第I傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由齒輪42、外部有齒的棘輪80和發(fā)電機(jī)軸62組成。棘輪80在旋轉(zhuǎn)軸40的第I垂直旋轉(zhuǎn)方向(圖I中以箭形符號Al表不),與發(fā)電機(jī)軸62 B齒合,將動(dòng)力傳遞 到發(fā)電機(jī)60。棘輪80在旋轉(zhuǎn)軸40的第2垂直旋轉(zhuǎn)方向(圖I中以箭形符號A2表示)，與發(fā)電機(jī)軸62分離，動(dòng)力不被傳遞到發(fā)電機(jī)60。棘輪80的構(gòu)造與常見自行車后輪的棘輪大體上相同。當(dāng)自然風(fēng)的風(fēng)速發(fā)生變化時(shí)，風(fēng)力作用在受風(fēng)部50上，引起旋轉(zhuǎn)軸40沿第I垂直旋轉(zhuǎn)方向和第2垂直旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行往復(fù)旋轉(zhuǎn)。通過棘輪80，只傳遞第I垂直旋轉(zhuǎn)方向的動(dòng)力，而把第2垂直旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)隔離，這樣傳遞到風(fēng)速發(fā)電機(jī)軸62上的動(dòng)力，變成只有第I垂直旋轉(zhuǎn)方向的單方向旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)風(fēng)速發(fā)電機(jī)60發(fā)電。第3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由齒輪22、外部有齒的棘輪90和發(fā)電機(jī)軸72組成。棘輪90在連接件30的第I水平旋轉(zhuǎn)方向(圖I以箭形符號B I表示)，與發(fā)電機(jī)軸72嚙合，將動(dòng)力傳遞到發(fā)電機(jī)70。棘輪90在連接件30的第2水平旋轉(zhuǎn)方向(圖I以箭形符號B2表示)，與發(fā)電機(jī)軸72分離，動(dòng)力不被傳遞到發(fā)電機(jī)70。棘輪90的構(gòu)造與常見自行車后輪的棘輪大體上相同。當(dāng)自然風(fēng)的風(fēng)向發(fā)生變化時(shí)，風(fēng)力作用在受風(fēng)部50上，引起連接件30沿第I水平旋轉(zhuǎn)方向和第2水平旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行往復(fù)旋轉(zhuǎn)。通過棘輪90，只傳動(dòng)第I水平旋轉(zhuǎn)方向的動(dòng)力，而把第2水平旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)隔離，這樣傳遞到風(fēng)向發(fā)電機(jī)軸72上的動(dòng)力，就變成只有第I水平旋轉(zhuǎn)方向的單方向旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)風(fēng)向發(fā)電機(jī)70發(fā)電。本發(fā)明實(shí)施例I的風(fēng)力發(fā)電裝置101，在微風(fēng)時(shí)能有效地發(fā)電，又具有強(qiáng)風(fēng)時(shí)自動(dòng)保護(hù)的功能。圖2A 圖2C是實(shí)施例I的側(cè)視圖，表示受風(fēng)部50與風(fēng)速的關(guān)系。圖2A表示低風(fēng)速的弱風(fēng)情況，圖2B表示中等風(fēng)速的情況，圖2C表示高風(fēng)速的強(qiáng)風(fēng)情況。受風(fēng)部50上產(chǎn)生的風(fēng)力，與其正對于迎風(fēng)方向的有效迎風(fēng)面積成正比。受風(fēng)部50的有效迎風(fēng)面積，等于它在迎風(fēng)方向的投影面積。當(dāng)受風(fēng)部50遭遇弱風(fēng)時(shí)，受風(fēng)部50在迎風(fēng)方向的投影面積S I較大，此時(shí)受風(fēng)部50上產(chǎn)生的風(fēng)壓力較大，即使是弱風(fēng)也能推動(dòng)受風(fēng)部50進(jìn)行發(fā)電。而一般的風(fēng)輪式發(fā)電裝置，因?yàn)樵谌躏L(fēng)時(shí)不能發(fā)電，必須設(shè)置在年均風(fēng)速較高的強(qiáng)風(fēng)地區(qū)。本發(fā)明實(shí)施例I的風(fēng)力發(fā)電裝置101，因?yàn)樵诘惋L(fēng)速時(shí)也能有效地發(fā)電，所以可以設(shè)置在年均風(fēng)速較低的弱風(fēng)地區(qū)，大大擴(kuò)展了風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用地區(qū)范圍。當(dāng)受風(fēng)部50遭遇強(qiáng)風(fēng)時(shí)，受風(fēng)部50正對于迎風(fēng)方向的投影面積S3較小，此時(shí)在 受風(fēng)部50上產(chǎn)生的風(fēng)壓力自動(dòng)減小，作用到旋轉(zhuǎn)軸40和支柱20上的受力也自動(dòng)變小，這樣就不必使用特別堅(jiān)固的支軸和支柱等支撐機(jī)構(gòu)，使實(shí)施例I的風(fēng)力發(fā)電裝置具有很好的抗強(qiáng)風(fēng)性。傳統(tǒng)的風(fēng)輪式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片旋轉(zhuǎn)速度與風(fēng)速成正比，強(qiáng)風(fēng)時(shí)葉片旋轉(zhuǎn)過快，會(huì)出現(xiàn)超速而導(dǎo)致部件的損壞。為了防止風(fēng)輪葉片在強(qiáng)風(fēng)中超速運(yùn)轉(zhuǎn)，需要增加一個(gè)自動(dòng)剎車系統(tǒng)，在風(fēng)速超過一定速度之后，啟動(dòng)剎車系統(tǒng)使風(fēng)輪葉片停轉(zhuǎn)，以保護(hù)整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。這樣的自動(dòng)剎車系統(tǒng)不僅容易出故障，而且需要經(jīng)常有人監(jiān)控維修。自動(dòng)剎車系統(tǒng)不僅提高了旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪式風(fēng)力發(fā)電裝置的造價(jià)，也造成系統(tǒng)的故障率高，導(dǎo)致運(yùn)行成本高昂?，F(xiàn)行的風(fēng)輪式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的故障，大半是出在強(qiáng)風(fēng)保護(hù)裝置上。而本發(fā)明實(shí)施例I的風(fēng)力發(fā)電裝置，因?yàn)榫哂袕?qiáng)風(fēng)自動(dòng)保護(hù)功能，不需要復(fù)雜的自動(dòng)剎車系統(tǒng)，不僅大幅地降低了風(fēng)力發(fā)電裝置的制造成本，同時(shí)還大大減少了風(fēng)力發(fā)電裝置發(fā)生故障的可能性。衡量風(fēng)力發(fā)電機(jī)優(yōu)劣的最重要指標(biāo)之一是抗強(qiáng)風(fēng)性能?，F(xiàn)行的風(fēng)輪式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的故障，絕大多數(shù)是因?yàn)閺?qiáng)風(fēng)造成的。因?yàn)轱L(fēng)輪式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的抗強(qiáng)風(fēng)性較差，遇到強(qiáng)風(fēng)時(shí)，輕則造成強(qiáng)風(fēng)保護(hù)裝置的故障，重則造成葉片或機(jī)軸的折斷或損壞。本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有優(yōu)異的抗強(qiáng)風(fēng)性能，本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的優(yōu)異抗強(qiáng)風(fēng)性能來自三個(gè)設(shè)計(jì)。第一個(gè)設(shè)計(jì)是可分離的風(fēng)帆部分，遇到超強(qiáng)風(fēng)時(shí)，風(fēng)帆部分自動(dòng)脫落，保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)本體不至于損壞；第二個(gè)設(shè)計(jì)是風(fēng)帆的有效迎風(fēng)面積可隨風(fēng)速自動(dòng)改變，高風(fēng)速的強(qiáng)風(fēng)時(shí)，風(fēng)帆的有效迎風(fēng)面積自動(dòng)減小，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸和支柱上的受力大為減??；第三個(gè)設(shè)計(jì)是風(fēng)帆可以在垂直方向360度自由旋轉(zhuǎn)，同時(shí)還可以在水平方向360度自由旋轉(zhuǎn)，沒有強(qiáng)制的限位系統(tǒng)，使風(fēng)帆上受到的風(fēng)能可以自由釋放。第一個(gè)設(shè)計(jì)的可分離風(fēng)帆系統(tǒng)在前面已經(jīng)說明，這里說明第二個(gè)設(shè)計(jì)，即有效迎風(fēng)面積隨風(fēng)速自動(dòng)改變的受風(fēng)部系統(tǒng)。為了確認(rèn)受風(fēng)部的有效迎風(fēng)面積隨風(fēng)速自動(dòng)改變的效果，我們這里進(jìn)行模擬計(jì)算，對比迎風(fēng)面積固定的受風(fēng)部與迎風(fēng)面積可變的受風(fēng)部的受力情況。受風(fēng)部上產(chǎn)生的風(fēng)壓力，使用空氣動(dòng)力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓公式(數(shù)學(xué)式I)進(jìn)行計(jì)算。數(shù)學(xué)式IF = Cd I pV2A
數(shù)學(xué)式I中，F(xiàn)是風(fēng)壓力(單位N) ;Cd是為風(fēng)阻系數(shù)，這里平面風(fēng)帆的Cd= 1.2、V是風(fēng)速(m/s)、P是空氣密度(I. 29kg/m3)、A是風(fēng)帆面積(m2)。這里模擬計(jì)算的風(fēng)帆尺寸為高4米，長3米，模擬計(jì)算的結(jié)果見表I。表I
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述的風(fēng)力發(fā)電裝置包括水平方向伸展的能夠360度自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸、固定在所述旋轉(zhuǎn)軸上的受風(fēng)部、支撐所述旋轉(zhuǎn)軸和受風(fēng)部的連接件、支撐所述連接件的垂直方向伸展的支柱、第I風(fēng)速發(fā)電機(jī)以及把所述旋轉(zhuǎn)軸的第I轉(zhuǎn)動(dòng)方向的旋轉(zhuǎn)傳遞到所述第I風(fēng)速發(fā)電機(jī)的第I傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)力要求I所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述受風(fēng)部的重心與所述支柱的中心不重合，形成偏心構(gòu)造。
3.如權(quán)力要求I和權(quán)力要求2所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，還包括自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)，能根據(jù)所述受風(fēng)部的展開角度的不同，改變所述第I傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比。
4.如權(quán)力要求3所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)具有半徑不同的多個(gè)扇形齒輪，以及與多個(gè)扇形齒輪同樣數(shù)目的多個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，每個(gè)扇形齒輪對應(yīng)一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將不同傳動(dòng)比的旋轉(zhuǎn)傳遞到所述第I風(fēng)速發(fā)電機(jī)。
5.如權(quán)力要求I至權(quán)力要求4所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，還包括第2風(fēng)速發(fā)電機(jī)，以及把所述旋轉(zhuǎn)軸的第2轉(zhuǎn)動(dòng)方向的旋轉(zhuǎn)傳遞到所述第2風(fēng)速發(fā)電機(jī)的第2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
6.如權(quán)力要求5所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，還包括一個(gè)中間傳動(dòng)裝置，在所述第I傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作區(qū)域內(nèi)，所述中間傳動(dòng)裝置把所述旋轉(zhuǎn)軸的第I轉(zhuǎn)動(dòng)方向的旋轉(zhuǎn)傳遞到所述第I傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在所述第2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作區(qū)域內(nèi)，所述中間傳動(dòng)裝置把所述旋轉(zhuǎn)軸的第2轉(zhuǎn)動(dòng)方向的旋轉(zhuǎn)傳遞到所述第2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)軸處于所述第I傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作區(qū)域內(nèi)時(shí)，所述中間傳動(dòng)裝置把所述第2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分離出傳動(dòng)體系，當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)軸處于所述第2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作區(qū)域內(nèi)時(shí)，所述中間傳動(dòng)裝置把所述第I傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分離出傳動(dòng)體系。
7.如權(quán)力要求6所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述中間傳動(dòng)裝置由半圓形的齒輪構(gòu)成。
8.如權(quán)力要求I至7中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，還包括第I風(fēng)向發(fā)電機(jī)，把所述連接件的第I轉(zhuǎn)動(dòng)方向的旋轉(zhuǎn)傳遞到所述第I風(fēng)向發(fā)電機(jī)的第3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
9.如權(quán)力要求I至8中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述受風(fēng)部由框架和固定在框架上的帆布構(gòu)成，所述框架和所述帆布由多個(gè)連接部相連接，所述連接部在受到規(guī)定的外力以上時(shí)，會(huì)發(fā)生斷裂，使所述帆布與所述框架分離。
全文摘要
一種風(fēng)力發(fā)電裝置，主體構(gòu)成如下，由框架和固定在框架上的帆布構(gòu)成的受風(fēng)部，固定所述受風(fēng)部的水平方向伸展的旋轉(zhuǎn)軸，支撐所述旋轉(zhuǎn)軸的連接件，支撐所述連接件的垂直方向伸展的支柱，風(fēng)力發(fā)電機(jī)，把所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞到所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
文檔編號H02K7/116GK102797626SQ201110132250
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者梁濤 申請人:蘇州思云新能源有限公司