專利名稱：雙氣流風(fēng)力發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，屬于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種雙氣流風(fēng)力發(fā)電機。
背景技術(shù)：
世界風(fēng)力發(fā)電發(fā)展飛速。大氣污染、水環(huán)境惡化、造成的生物退化、植被破壞、礦物質(zhì)能源逐漸枯竭，給人類社會發(fā)展提出了新問題，怎么樣開發(fā)新能源，解決人類未來和當(dāng)今生命健康發(fā)展以及推動社會前進的基本要素成為新課題，于是研究利用太陽能、風(fēng)能、沼能、地?zé)崮?、潮汐能、余熱能等揭竿而起。就風(fēng)力發(fā)電來講，自20世紀(jì)70年代以來，風(fēng)力發(fā)電由于能源危機得到了各國支持。從單機功率幾百瓦到當(dāng)今的數(shù)兆瓦，風(fēng)電場從百萬千瓦到數(shù)百兆瓦，風(fēng)力發(fā)電從內(nèi)陸向近海發(fā)展，人們對于風(fēng)能的利用邁開了堅實可喜的一步，我國風(fēng)力資源可分為五個區(qū)，一類區(qū)為新疆北部、內(nèi)蒙古，直到廣西、云南為第五區(qū)，但是風(fēng)力發(fā)電由于地域風(fēng)源不同機種功能不同、限制了風(fēng)能利用和風(fēng)電發(fā)展，到2010年世界風(fēng)力發(fā)電發(fā)展總體形勢是幾百瓦到幾千瓦小風(fēng)電，市場量大面廣，解決了電網(wǎng)不能覆蓋的部分問題，二是百千瓦級小風(fēng)電場多為縣級，并網(wǎng)有難度，投資方多為縣財政或投資商，大的為兆瓦級大風(fēng)電場，并網(wǎng)有難有易，投資者為政府或國資單位，但受資金和材料困擾時起時落， 上網(wǎng)電價高是個大問題。從小風(fēng)電造價看，一臺200瓦小風(fēng)電不計防倒伏、3條牽引鐵線和水泥底座，售價為3600元(青島風(fēng)王產(chǎn)品)，其實一臺200瓦小發(fā)電機只有500元左右，由于漿葉、尾翼、換向整流等復(fù)雜傳統(tǒng)的部件多，使得整機造價高，該產(chǎn)品額定轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分、起動風(fēng)速為 3米/秒，額定發(fā)電風(fēng)速8米/秒，受一定環(huán)境影響，不適應(yīng)在四、五類風(fēng)力資源區(qū)普及。當(dāng)今又涌現(xiàn)出一批“永磁懸浮風(fēng)力發(fā)電、全永磁懸浮發(fā)電等等，但都沒有脫離轉(zhuǎn)向或換向或復(fù)雜的磁機構(gòu)和傳動機構(gòu)，增加了成本，增加了使用保養(yǎng)難度，市場不樂觀。從兆瓦級風(fēng)電講，結(jié)構(gòu)上是小風(fēng)電結(jié)構(gòu)的擴大和增加，如風(fēng)葉、齒輪箱、發(fā)電機、 偏航系統(tǒng)、雷電保護、控制系統(tǒng)等等，以發(fā)電機型式講，有雙饋異步、永磁和電勵磁同步、低速多極同步、變速直接驅(qū)動，百萬千瓦級總重約200噸，5兆瓦風(fēng)電的塔架重量為750噸，塔頂重量為410噸，轉(zhuǎn)子的直徑就有1 米，掃掠面積1M69平米，體大笨重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜造價太高，要求風(fēng)速又高，近年來由于漿葉連連發(fā)生問題，故障多，有的已停產(chǎn)調(diào)整結(jié)構(gòu)，有的廠商采用了 863-005稀土永磁發(fā)電機開發(fā)的產(chǎn)業(yè)化課題中，取消齒輪箱、變速裝置，但還是沒有脫離其它直軸傳動等笨重的機械發(fā)電裝備。所以有必要進一步加強在空氣動力學(xué)上、風(fēng)力發(fā)電與杠桿力學(xué)上和直接發(fā)電與風(fēng)葉的結(jié)構(gòu)上進行研究。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種雙氣流風(fēng)力發(fā)電機，該設(shè)備能夠根據(jù)節(jié)能減排發(fā)展清潔能源的市場需要，提高風(fēng)力發(fā)電風(fēng)能利用系數(shù)，擴大適應(yīng)環(huán)境和應(yīng)用領(lǐng)域。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種雙氣流風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于包括圓形排列的空心定子，所述空心定子外圈設(shè)有空心轉(zhuǎn)子，所述空心轉(zhuǎn)子和空心定子之間有間隙，空心轉(zhuǎn)子固定于可繞心軸轉(zhuǎn)動的扭球下端，并通過球支撐固定于扭球?qū)ΨQ軸處的心軸上，所述空心定子通過支架與心軸和空心法蘭固定。本發(fā)明通過設(shè)置空心定子、空心轉(zhuǎn)子與扭球配合，形成通過風(fēng)力驅(qū)動扭球，帶動空心轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，形成發(fā)電系統(tǒng)，其區(qū)別與傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)中，定子在外、轉(zhuǎn)子在內(nèi)的特征，從而增大了轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)力臂，可以有效的提高發(fā)電效率；本發(fā)明中空心定子和空心轉(zhuǎn)子采用空心結(jié)構(gòu)，可以與熱源配合，形成扭球下端高溫氣體推動，外部大氣流動，兩氣雙流共同實現(xiàn)全方位運轉(zhuǎn)。對上述結(jié)構(gòu)作進一步限定，所述扭球是由多個弧形片組成的球形體，所述扭球的底圈與空心轉(zhuǎn)子形成一體結(jié)構(gòu)，所述扭球上端通過上軸承支撐于心軸上，扭球中段通過支架和中軸承與心軸連接。本發(fā)明中扭球由若干條弧形片組成，能夠在360°內(nèi)受風(fēng)，很容易適應(yīng)風(fēng)向改變，增強本發(fā)明的實用性，從而提高風(fēng)能利用系數(shù)。對上述結(jié)構(gòu)作進一步限定，所述弧形片為由輕質(zhì)材料彎折而成的長條形結(jié)構(gòu)，所述弧形片中部長度方向上彎折有凸棱，弧形片之間為依次傾斜交錯設(shè)置形成圓球形，其交錯處留有空隙，所述弧形片中部設(shè)有加固用的條間支架。本發(fā)明中的弧形片其材料為輕質(zhì)材料彎折而成，一般選用彩鋼片彎折，其中間部位設(shè)置凸棱，凸棱遠(yuǎn)離球心向外凸出，一方面可以增強彩鋼片的剛度，使其承載風(fēng)力的能力增強，另一方面也可在風(fēng)吹到弧形片表面， 增加阻力，提高風(fēng)能利用率；弧形片中部由于凸起比較大，弧形片比較薄，因此在中部增加條間支架，通過條間支架與中軸承連接，以保持扭球形狀，提高扭球的剛度。對上述結(jié)構(gòu)作進一步限定，所述空心定子的上端通過支架與心軸固定連接，空心定子的下端邊沿上分布有安裝座，所述安裝座為縮口的空心法蘭，空心定子內(nèi)設(shè)有繞組，所述繞組與電纜線連接，所述電纜線依次與電壓調(diào)節(jié)器、超壓保護裝置及蓄電池組連接。本發(fā)明中空心定子與心軸固定，下端設(shè)有縮口的空心法蘭，可以有縮口收集下部產(chǎn)生的螺旋式上升的溫差空氣，由于溫差空氣一般為斷續(xù)間隔供應(yīng)，因此該氣流可以促進球體轉(zhuǎn)動，達(dá)到自起動目的，結(jié)合自然風(fēng)吹掃扭球，帶動空心轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，進入發(fā)電狀態(tài)，收集的溫差空氣上升產(chǎn)生的上升浮力與大氣水平方向流動的兩個流體力學(xué)力的合成擴大的風(fēng)源，兩氣雙流共同實現(xiàn)360°全方位運轉(zhuǎn)。對上述結(jié)構(gòu)作進一步限定，所述支架與空心定子之間設(shè)有絕緣板，所述絕緣板為圓形結(jié)構(gòu)，絕緣板外圈均布有繞組，所述繞組與空心轉(zhuǎn)子上的磁極一一對應(yīng)。所述空心轉(zhuǎn)子上有數(shù)個磁極與扭球同步轉(zhuǎn)動，是力學(xué)中杠桿力學(xué)在發(fā)電機上擴大力距創(chuàng)新、在同樣風(fēng)速下多發(fā)電.所述空心定子繞組數(shù)目可以與磁極數(shù)目對等或不等，由于空心定子內(nèi)繞組不動，使本發(fā)明所發(fā)出的電壓電流直接進入電壓調(diào)節(jié)器、超壓保護裝置及蓄電池組，供給用戶。對上述結(jié)構(gòu)作進一步限定，所述心軸為空心管。對上述結(jié)構(gòu)作進一步限定，所述空心法蘭下端連接有用于集熱的空心機體，所述機體向陽的表面上設(shè)有兩個以上集光片，所述集光片為收集光線的的凸透鏡或玻璃鏡片。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于(1)技術(shù)創(chuàng)新克服傳統(tǒng)風(fēng)電正面定向迎風(fēng)受風(fēng)面積小取消尾舵，改為360°均可迎風(fēng)，創(chuàng)新研究建筑物內(nèi)廢熱空氣上升浮力與大氣風(fēng)力相結(jié)合產(chǎn)生合力的新觀點，在如何增大力距上將永磁磁場設(shè)計成外轉(zhuǎn)子，大大提高了風(fēng)能利用系數(shù)；(2)結(jié)構(gòu)新穎部件少、重量輕、發(fā)電多。本發(fā)明取消了傳統(tǒng)風(fēng)電的回轉(zhuǎn)體、尾舵、換向器、立桿、變速等裝置，通過繞組直接與電壓調(diào)節(jié)器、超壓保護裝置及蓄電池組連接，大大降低加工工藝和制造成本，按裝處所無要求，因此價格只有現(xiàn)行機的三分之一；(3)實用經(jīng)濟本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用面廣，如建筑物屋頂?shù)奶齑啊㈦娞蓍g、中央空調(diào)出風(fēng)口、工廠車間、大棚、牛舍、豬舍、簡易板房、車船、蒙古包，總之有生命、生活活動的場所都適用，而且維護保養(yǎng)方便，價格好，更有利于普及推廣，市場大、前景樂觀。
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的剖視圖3是圖2中A-A剖面視圖； 圖4是圖2中B-B剖面放大視圖； 圖5是本發(fā)明中增設(shè)機身的結(jié)構(gòu)示意其中1、空心定子，2、空心轉(zhuǎn)子，3、扭球，4、電壓調(diào)節(jié)器，5超壓保護裝置，6、蓄電池組， 7、集光片，8、機體，9、檢查門，10、空心法蘭，11、電纜線，12、上軸承，13、心軸，14、下軸承， 15、球支架，16、支架，17、繞組，18、底圈，19、磁極，20、絕緣板，21、中軸承，22、條間支架，23、
安裝座，23、弧形片。
具體實施例方式根據(jù)附圖1-4可知，本發(fā)明具體涉及一種雙氣流風(fēng)力發(fā)電機，包括圓形排列的空心定子1，所述空心定子1外圈設(shè)有空心轉(zhuǎn)子2，所述空心轉(zhuǎn)子2和空心定子1之間有間隙， 空心轉(zhuǎn)子2固定于可繞心軸13轉(zhuǎn)動的扭球3下端，并通過球支架15固定于扭球3對稱軸處的心軸13上，所述空心定子2通過支架16與心軸13固定。扭球3是由多個弧形片23 組成的球形體，扭球3的底圈18與空心轉(zhuǎn)子2形成一體結(jié)構(gòu)，所述扭球3上端通過上軸承 12支撐于心軸13上，扭球3中段通過支架16和中軸承21與心軸13連接。圖5是本發(fā)明在曠野無建筑物情況下增設(shè)機身的結(jié)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)設(shè)有檢查門9、 帶有凸透鏡或玻璃的集光片7，該集光片7布置在機體8的向陽面，收集產(chǎn)生的溫差空氣上升。所述機體8為水泥或磚瓦的空心柱，在機體8內(nèi)部有電器系統(tǒng)，其包括電壓調(diào)節(jié)器4、超壓保護裝置5和蓄電池組6。該結(jié)構(gòu)若安裝在建筑物，如樓房頂部或電梯間頂部，這個機體 8可以不用，直接把安裝座23與建筑物連接即可。動力發(fā)電系統(tǒng)中扭球3是可以轉(zhuǎn)動的部分，弧形片23上端全部鉚接在上軸承12四周，弧形片23中部與條間支架22與中軸承21 鑲接，在下軸承14的三面設(shè)有球支架15，球支架15的上方與下軸承14鑲接，球支架15的下斜45度后與扭球3的底圈18鑲接，按設(shè)計互相有間距的扭條組成了一個圓形或橢圓形球體。這最突出的是在底圈18的內(nèi)側(cè)鑲嵌有多個磁極19，此時底圈18與磁極19共同組成了 “雙氣流風(fēng)力發(fā)電機”外部空心轉(zhuǎn)子2。能大量收集溫差空氣的縮口空心法蘭10分別由 3個安裝座23固定在建筑物頂部或機體8上，在空心法蘭10的四周鑲嵌有絕緣板20，在絕緣板20上鑲嵌有電磁線制成的繞組17和發(fā)電引出電纜線11，此時它們共同組成了 “雙氣流風(fēng)力發(fā)電機”內(nèi)部空心定子1。在空心法蘭10的中部有心軸13插接，并用3條支架16將心軸13與空心法蘭10固定為一體成為不動部分。安裝時，固定的空心法蘭10頂著心軸 13穿過下軸承14，又穿過中軸21，再穿過上軸承12，檢查平衡，檢查轉(zhuǎn)子與定子間隙無誤后即可投入商業(yè)運行。本發(fā)明通過雙氣流發(fā)電的具體實現(xiàn)過程利用熱空氣上升、冷空氣進來補充的對流產(chǎn)生的空氣力，即由空心法蘭10的空心部分上來的溫差氣體進入扭球3，對扭球3產(chǎn)生上升浮動力，而這此時扭球3內(nèi)與大氣有溫差的氣體則要從一條一條弧形片23的縫隙中擠出，但這些溫差空氣又是不均勻的一股一股呈螺旋式上升，從弧形片23縫隙中擠出上升的力也是時大時小，從而使扭球產(chǎn)生微小轉(zhuǎn)動，溫差空氣少扭球轉(zhuǎn)動小，溫差空氣多扭球轉(zhuǎn)動快。在溫差空氣從扭球3中擠出排入大氣使扭球3轉(zhuǎn)動的同時，大氣中的“風(fēng)”吹掃球體表面，使球體由弧形片23條間擠出的溫差空氣擠出量增加，擠出速度加快，使扭球轉(zhuǎn)的更快， 此時大氣的空氣吹掃扭球3約四分之一的球形面積，因為扭球3的表面不是一個平滑的球體，扭球3的弧形片23表面是由一條一條表面又壓有凸凹的凸棱，起到平和刮風(fēng)作用，而風(fēng)由水平方向延切線方向吹向扭球時，風(fēng)的第一吹掃點就是扭球直徑最大的中部，而后是上下分開，這樣一來造成扭球3表面四分之一受風(fēng)部位，而又不同時施加，因此吹動的力也不一致，但是增加了風(fēng)的刮掃面積，提高了風(fēng)能利用系數(shù)。在扭球3轉(zhuǎn)動的同時，其鑲嵌在底圈18上的磁極19也隨之轉(zhuǎn)動，使靜止的磁場轉(zhuǎn)為運動磁場，因為空心法蘭10和心軸13不動，繞組17也不動，扭球3只好以心軸13為圓心轉(zhuǎn)動，磁力線被電磁線繞組17切割產(chǎn)生電壓電流由電纜引出線11送向超壓保護4、電壓調(diào)節(jié)裝置5，進入蓄電池組6。本發(fā)明中，空心法蘭10的縮口直徑大小與高低根據(jù)機型大小而定，縮口收集溫差空氣，縮口可以制定身高幾米幾十米，并有檢查口和自產(chǎn)溫差氣流裝置。本發(fā)明空心轉(zhuǎn)子2同球體轉(zhuǎn)動，空心定子1中的繞組17在內(nèi)不動，同時可把空心轉(zhuǎn)子2和空心定子1進行換位，將繞組17置于外圈不動，而磁極19與扭球3下沿在繞組17 內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動。本發(fā)明打破傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電旋轉(zhuǎn)復(fù)雜的設(shè)計結(jié)構(gòu)和風(fēng)能利用系數(shù)低，利用溫差空氣上升，旋轉(zhuǎn)浮力與大氣流結(jié)合，實現(xiàn)360度任何方向來風(fēng)都可以分上、中、下三個受力點，使球體受風(fēng)力面積提高。尤其是空心轉(zhuǎn)子2和空心定子1的設(shè)計、杠桿力學(xué)基礎(chǔ)理論創(chuàng)新可行，其結(jié)構(gòu)簡單，造價低，可實現(xiàn)直接發(fā)電，拓寬了適應(yīng)環(huán)境和普及領(lǐng)域，在能源領(lǐng)域可替代中小太陽能和中小風(fēng)電、可促進中小風(fēng)電換代，對我國即是一個資源大國又是一個人均小國有十分重要戰(zhàn)略意義。
權(quán)利要求
1.一種雙氣流風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于包括圓形排列的空心定子，所述空心定子外圈設(shè)有空心轉(zhuǎn)子，所述空心轉(zhuǎn)子和空心定子之間有間隙，空心轉(zhuǎn)子固定于可繞心軸轉(zhuǎn)動的扭球下端，并通過球支撐固定于扭球?qū)ΨQ軸處的心軸上，所述空心定子通過支架與心軸和空心法蘭固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙氣流風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于所述扭球是由多個弧形片組成的球形體，所述扭球的底圈與空心轉(zhuǎn)子形成一體結(jié)構(gòu)，所述扭球上端通過上軸承支撐于心軸上，扭球中段通過支架和中軸承與心軸連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙氣流風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于所述弧形片為由輕質(zhì)材料彎折而成的長條形結(jié)構(gòu)，所述弧形片中部長度方向上彎折有凸棱，弧形片之間為依次傾斜交錯設(shè)置形成圓球形，其交錯處留有空隙，所述弧形片中部設(shè)有加固用的條間支架。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙氣流風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于所述空心定子的上端通過支架與心軸固定連接，空心定子的下端邊沿上分布有安裝座，所述安裝座為縮口的空心法蘭， 空心定子內(nèi)設(shè)有繞組，所述繞組與電纜線連接，所述電纜線依次與電壓調(diào)節(jié)器、超壓保護裝置及蓄電池組連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙氣流風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于所述支架與空心定子之間設(shè)有絕緣板，所述絕緣板為圓形結(jié)構(gòu)，絕緣板外圈均布有繞組，所述繞組與空心轉(zhuǎn)子上的磁極--對應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙氣流風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于所述心軸為空心管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1一6所述的雙氣流風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于所述空心法蘭下端連接有用于集熱的空心機體，所述機體向陽的表面上設(shè)有兩個以上集光片，所述集光片為收集光線的的凸透鏡或玻璃鏡片。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙氣流風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于所述機體的底部設(shè)有檢查門，所述電壓調(diào)節(jié)器、超壓保護裝置及蓄電池組置于機體內(nèi)部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙氣流風(fēng)力發(fā)電機，屬于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，包括圓形排列的空心定子，所述空心定子外圈設(shè)有空心轉(zhuǎn)子，空心轉(zhuǎn)子和空心定子之間有間隙，空心轉(zhuǎn)子固定于可繞心軸轉(zhuǎn)動的扭球下端，并通過球支撐固定于扭球?qū)ΨQ軸處的心軸上，空心定子通過支架與心軸固定。本發(fā)明在底部設(shè)有縮口法蘭引導(dǎo)熱空氣上升，利用上升廢溫空氣所產(chǎn)生的上升的浮力與大氣的合力，極其突出的是扭球由若干弧形片組成，可360°接受風(fēng)力，提高風(fēng)能利用系數(shù)，實現(xiàn)自起動、直接發(fā)電，結(jié)構(gòu)簡單，造價低，拓寬適應(yīng)環(huán)境和應(yīng)用領(lǐng)域，有利于普及和兩大效益的實現(xiàn)。
文檔編號H02K11/00GK102536672SQ20121002211
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月1日
發(fā)明者劉冠舜 申請人:劉冠舜