CN101270730B - 具有换气扇功能的风力发电机 - Google Patents

具有换气扇功能的风力发电机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有换气扇功能的风力发电机，属于发电机技术领域。包括：机座，螺母，发电装置，球托，主轴，转叶，上球托，防雨盖，主轴承，导流片，防尘罩等组成，其特征是上球托的上部设有风轮，发电装置由静盘和动盘叠加组合制备；主轴将装有磁场线圈的静盘和铠装永磁体的动盘串联固定在一起，空气和风力推动转叶与动盘运转，动盘永磁体的磁力线切割静盘线圈产生电动势，经过常规电路调制以后，输出电能，在无偿解决住屋通风问题的同时，独立免费供电给用户使用，如果全国的住宅楼层都安装该风力发电机其节能效果和经济效益是非常乐观的，对于缓解目前与日俱增的城市用电量来说具有事半功倍的作用。

Description

具有换气扇功能的风力发电机
技术领域
本发明涉及一种具有换气扇功能的风力发电机，属于发电机技术领域。
背景技术
现有的风力发电机一般都安装在山区，沿海，或草原地带，由于风力发电机庞大的结构和自然环境方面的局限，很少有人在城市中安装使用。在另一方面，城市中的高搂大厦林立，人口居住集中，严重影响着自然通风和空气质量，为了解决通风问题，每年安装和使用的通风机，换气机，空气交换器等方面设备的数量可谓是千亿万计，其消耗的资金和电能更是十分惊人。如果能够创造一种既可以免费解决住宅的通风换气问题，又可以发电无偿供应给住户用电的风力发电机，岂不是更加节能，更加实用，更加受人欢迎；如果全国的住宅楼层都使用具有换气扇功能的风力发电机，其节能效果和发电数量是非常乐观的，对于缓解目前与日俱增的城市用电量来说具有事半功倍的效果。
发明内容
本发明的目的是尊照上述的节能目标，运用创新的技术方案，提供一种具有换气扇功能的风力发电机来实现。
一种具有换气扇功能的风力发电机包括：一根主轴5，上部装由球托4、转叶6、导流片11、防尘罩12、上球托7构成的球形风轮换气扇，顶部设置风轮10，下部装由静盘13、动盘14为主要部件的发电装置3，通过动盘14的轴承以及定位套管由螺母2固定在机座1上为不动体；室外风力和室内空气引风力推动球形换气扇和风轮10旋转，驱动发电装置3，实现通风换气和发电，其特征在于：所述主轴5中设有供静盘13输出导线通过的管路15和供动盘14限位与定位的凸挡和凹槽，由凸起的轴挡作为动盘壁平面定位限制的靠山，精确地控制动、静盘壁平的空隙距离；所述静盘13由无磁材料制成，内部设置无铁心线圈。
一种具有换气扇功能的风力发电机包括：一根主轴5，上部装由球托4、转叶6、导流片11、防尘罩(12)、上球托7构成的球形风轮换气扇，顶部设置风轮10，下部装由静盘13、动盘14、端盖16为主要部件的发电装置3，端盖16的上端盖与球托4之间装有主轴承901，下端盖固定在机座1上，主轴通过端盖16中的轴承成为转动体；室外风力和室内空气引风力推动球形换气扇、风轮10与主轴旋转，驱动发电装置3，实现通风换气和发电，其特征在于：所述的主轴中设有供动盘14限位与定位的凸挡和凹槽，由凸起的轴挡作为动盘壁平面定位限制的靠山，精确地控制动、静盘壁平的空隙距离；所述静盘13由无磁材料制成，内部设置无铁心线圈。
本设计所述的具有换气扇功能的风力发电机，特征是所述球形换气扇，由球托4，主轴5，转叶6，上球托7，主轴承9或901或9，901构成，在上球托7或防雨盖8的上面设有可助长球形换气扇按设定的方向自动运转的风轮10；球形换气扇运转以后，在内部形成负压，使屋内空气与外部的空气形成对流，利用屋顶与地面自然空气引风力的作用进一步推动球形换气扇自动运转，达到良好的通风的效果。
增设风轮10以后，就能更进一步地借用屋外风力按设定的方向推动球形换气扇，有效地利用屋内自然空气的引风力和屋外风力，产生互动力量，保证具有换气扇功能的风力发电机的正常运转。
本设计的发电装置3是一种新型的永磁高效率发电装置，具有结构简单，重量轻，体积小，成本低，输出功率大的优点。
所述的静盘13为圆盘形状，由无磁材料制成，内部设有线圈，固定在主轴5上为不动体；线圈为无铁心线圈，由高强度漆包线绕制成圆形片状，线圈的数量：单相发电装置为2或2N只，三相发电装置为3或3N只，其中N＞1，按角度均匀分布在静盘内部，线圈的连接方式为串联或并联或串并联连接，然后导线通过管路15输出电源。
所述的动盘14为上下两块，由金属材料制成，内壁铠装永磁体，动盘的中心处装有轴承，通过主轴5，将静盘13并列在中间，上下合拢固定，成为可转动的机壳，上动盘与球托4用螺丝固定；或者具有2块动盘或X+1块动盘，内壁铠装永磁体，外围固定在发电装置3壳体的内壁，端盖16中装有轴承，通过主轴5，将具有1块静盘或X块静盘，其中X＞1，分别设置在具有2块动盘或X+1块动盘的中间，端盖16的上端盖与球托4连接，下端盖与机座1之间装有主轴承901，螺母2将主轴5固定在机座1上。
动盘14内壁的永磁体为釹铁硼永磁或钐钴永磁或铝镍钴永磁，形状有圆柱形或方块形或六角形，参照静盘线圈的数量，铠装在动盘的内部，永磁体的S极磁场通过静盘线圈与另一侧动盘中的永磁体N极相对称吸引，构成顺磁通回路。
所述的主轴5由金属管或圆钢制成，主轴顶部通过主轴承9与上球托7连接，下部安置静盘13，通过动盘轴承或端盖轴承以及定位套管由螺母2固定在机座1上为不动体，主轴5中设有供静盘13输出导线通过的管路15和供动盘14限位与定位的凸挡和凹槽。
本设计的另一法案为：静盘13为圆盘形状，由无磁材料制成，内部设有线圈，外围固定在发电装置3壳体的内壁上；线圈为无铁心线圈，由高强度漆包线绕制成圆形片状，线圈的数量：单相发电装置为2或2N只，三相发电装置为3或3N只，按角度均匀分布在静盘内部，线圈的连接方式为串联或并联或串并联连接，然后导线通过管路15，接线盒17输出电源。
所述的动盘14，由金属材料制成，内壁铠装永磁体，分别设置在静盘13的上下两端的主轴5上，端盖16的上端盖与球托4之间装有主轴承901，下端盖固定在机座1上，固定动盘的主轴5通过端盖16中的轴承成为转动体。
动盘14内壁的永磁体为釹铁硼永磁或钐钴永磁或铝镍钴永磁，形状有圆柱形或方块形或六角形，参照静盘线圈的数量，分角度铠装在动盘的内部，永磁体的S极磁场通过静盘线圈与另一侧动盘中的永磁体N极相对称吸引，构成顺磁通回路。
所述的主轴5由金属管或圆钢制成，主轴顶部与上球托7和风轮10连接，下部装有防尘罩12，球托4，通过主轴承901，由螺母2和键销与发电装置3的主轴连接为动体，主轴中设有供动盘14限位与定位的凸挡和凹槽。
本设计的静盘13设置在动盘14之间的中心位子，静盘两端平面与动盘的壁平面相对距离的空隙范围为0.2～6MM，由主轴5中凸起的轴挡作为动盘壁平面定位限制的靠山，精确地控制空隙距离。
本设计所述的静盘和动盘可以叠加组合制备，将1块或X块静盘和2块或X+1块动盘，按动盘--静盘--动盘--静盘--动盘的按顺序装置在同一发电装置3的机壳和主轴5上，输出导线并联连接，以扩大发电装置3的输出功率，制造功率级别较大的具有换气扇功能的风力发电机。
本设计所述的具有换气扇功能的风力发电机与众不同之处还在于：使用了高效率永磁发电装置3，运用永磁场叠加的设计新思路，将磁场线圈制成圆形片状的静盘和铠装永磁体的动盘，通过主轴5串联固定，空气和风力推动转叶6带动动盘14运转，动盘内永磁体的磁力线切割静盘线圈产生电动势，导线经过管路15输出电源。
该输出电源经过常规电路稳压，蓄能，限流，变压等简单的调制以后，成为220～380伏交流电或者6～110伏直流电，符合安全用电要求以后，独立免费供应给电脑，电视，照明等使用，以解决因城市局部停电造成的影响。
具有换气扇功能的风力发电机一般安装在每幢单元楼梯的屋顶上，开一较大的圆孔，预埋牢固角铁支架以后，利用机座1上的安装孔固定在支架上。相当于每一楼梯单元装一台风力发电机，以满足该楼梯住户的日常通风和供电。
本发明的有益效果是：结构简单，部件少，耗材小，重量轻，成本低，制作工艺简单，效率高，输出功率大。不仅解决了通风问题，而且免费供应电源。如果全国的城市都使用上述的风力发电机，其经济效益之大，节能效果之巨是可以预期的。
附图说明
附图1，一种主轴不转的具有换气扇功能的风力发电机结构原理剖示图。
附图2，一种主轴旋转的具有换气扇功能的风力发电机结构原理剖示图。
附图3，一种X风轮的具有换气扇功能的风力发电机结构原理剖示图。
图中：1机座，2，201螺母，3发电装置，4球托，5主轴，6转叶，7上球托，8防雨盖，9，901主轴承，10风轮，11导流片，12防尘罩，13静盘，14动盘，15管路，16端盖，17接线盒。
具体实施方式
以下实施例并不构成对本发明保护范围的任何限制。
实施例：参照附图1，一种主轴不转的具有换气扇功能的风力发电机结构原理剖示图所示，由机座1，螺母2，发电装置3，球托4，主轴5，转叶6，上球托7，防雨盖8，主轴承9，风轮10，导流片11，防尘罩12，管路15组成。
风轮10固定在防雨盖8的上面，静盘13和动盘14构成发电装置3。
静盘13为圆盘形状，由无磁材料制成，内部设有线圈，中心固定在主轴5的壁上；线圈为无铁心线圈，由高强度漆包线绕制成圆形片状，线圈的数量：单相发电装置为2或2N只，三相发电装置为3或3N只，按角度均匀分布在静盘内部，线圈的连接方式为串联或并联或串并联连接，导线通过管路15输出电源。作为优选，本实施例的线圈为12只。
动盘14，为上下两块，由金属材料制成，内壁铠装永磁体，动盘的中心处装有轴承，两轴承通过主轴5，固定在静盘14的上下两端，上动盘与下球托4用螺丝固定，下动盘中的主轴5由螺母2固定在机座1上，转叶6转动动盘14运转。
所述的动盘14内部的永磁体为釹铁硼永磁或钐钴永磁或铝镍钴永磁，形状有圆柱形或方块形或六角形，参照静盘线圈的数量，铠装在动盘14的内部，永磁体的S极与N极对称排列，磁场通过静盘线圈构成顺磁通回路。作为优选，本实施例的永磁体为圆形釹铁硼永磁12对。
所述的静盘13设置在动盘14之间的中心位子，固定在主轴5上，静盘两端平面与动盘的壁平面相对距离的空隙范围为0.2～6MM，由主轴5中凸起的轴挡作为动盘壁平面定位的靠山，精确地控制空隙的距离。作为优选，本实施例的空隙范围为0.4～2MM。
主轴5由金属管或圆钢制成，主轴顶部通过主轴承9与上球托7连接，下部安置静盘13，通过动盘轴承，定位套管由螺母2固定在机座1上，主轴5中设有供动盘14限位与定位的凸挡和凹槽，用键或挡圈和卡圈固定动盘；管路15供静盘线圈的导线通过输出电源。作为优选，本实施例的主轴5为不锈钢圆管。
实施例：参照附图2，一种主轴旋转的具有换气扇功能的风力发电机结构原理剖示图所示，由机座1，螺母201，发电装置3，球托4，主轴5，转叶6，上球托7，主轴承901，风轮10，导流片11，防尘罩12组成。
风轮10固定在球托7的上面，静盘13，动盘14，管路15，端盖16，接线盒17构成叠加型发电装置3。
静盘13为圆盘形状，由无磁材料制成，内部设有线圈，外围固定在发电装置3壳体的内壁上；线圈为无铁心线圈，由高强度漆包线绕制成圆形片状，线圈的数量：单相发电装置为2或2N只，三相发电装置为3或3N只，按角度均匀分布在静盘内部，线圈的连接方式为串联或并联或串并联连接，然后导线通过管路15，接线盒17输出电源。作为优选，本实施例的线圈为12只。
所述的动盘14由金属材料制成，内壁铠装永磁体，分别设置在静盘13的上下两端的主轴5上，端盖16的上端盖与球托4之间装有主轴承901，下端盖固定在机座1上，主轴5通过端盖16中的轴承成为转动体。动盘14内壁的永磁体为釹铁硼永磁或钐钴永磁或铝镍钴永磁，形状有圆柱形或方块形或六角形，参照静盘线圈的数量，铠装在动盘的内部，永磁体的S极磁场通过静盘线圈与另一侧动盘中的永磁体N极相对称吸引，构成顺磁通回路。作为优选，本实施例的永磁体为圆柱形釹铁硼永磁12对。
所述的主轴5由金属管或圆钢制成，主轴顶部与上球托7和风轮10连接，下部装有防尘罩12，球托4，通过主轴承901，由螺母2和键销与发电装置3的主轴连接为动体，主轴中设有供动盘14限位与定位的凸挡和凹槽。作为优选，本实施例的主轴5为不锈钢圆管。
本设计的静盘13设置在动盘14之间的中心位子，静盘两端平面与动盘的壁平面相对距离的空隙范围为0.2～6MM，由主轴5中凸起的轴挡作为动盘壁平面定位限制的靠山，精确地控制空隙距离。作为优选，本实施例的空隙范围为0.4～2MM。
本设计所述的静盘和动盘可以叠加组合制备，将1块或X块静盘和2块或X+1块动盘，按动盘--静盘--动盘--静盘--动盘的顺序装置在同一发电装置3的机壳和主轴5上，输出导线并联连接，以扩大发电装置3的输出功率，制造功率级别较大的具有换气扇功能的风力发电机。
实施例：参照附图3，一种X风轮的具有换气扇功能的风力发电机结构原理剖示图所示，由机座1，螺母2，发电装置3，球托4，主轴5，转叶6，上球托7，防雨盖8，主轴承9，风轮10，导流片11，防尘罩12组成。
风轮10为万向X型，当然不局限于其它类型的万向式风轮，固定在防雨盖8的上面，静盘13，动盘14，管路15，端盖16，构成叠加型发电装置3。
本实施例的其它结构与附图1基本相同，所以不再重复描述。
综上所述，本发明的特征和优点将显得更加明确和突出，产品具有巨大的节能和经济效益。
根据上述实施例和工作原理，有些聪明的制造商稍微改变或试图减少某一另件而制造的雷同产品，例如：使用普通发电机代替高效率永磁发电装置3，或者不使用风轮10只使用发电装置3，或者使用其它形状的风轮和发电装置3，也都属于本发明的保护范畴之例。

Claims (7)

1.一种具有换气扇功能的风力发电机包括：主轴(5)固定在机座(1)上，主轴顶部通过主轴承(9)与上球托(7)连接，结合球托(4)、转叶(6)、防雨盖(8)、导流片(11)、防尘罩(12)组成球形风轮换气扇，防雨盖(8)上设置风轮(10)，主轴下部设有发电装置(3)，发电装置(3)由静盘(13)、动盘(14)以及端盖(16)构成，其特征是：所述静盘(13)为圆盘形状，由无磁材料制成，内部设有线圈，固定在主轴(5)上；线圈为无铁心线圈，由高强度漆包线绕制成圆形片状，分别铠装或压制包装在静盘的圆面积内部，线圈的数量：单相发电装置为2或4或6或8或10或12或18或24或36或72只，三相发电装置为3或6或9或12或15或18或24或36或72只，按角度均匀分布在静盘内部，线圈的连接方式为串联或并联或串并联，由导线连接通过管路(15)输出。
2.一种具有换气扇功能的风力发电机包括：主轴(5)通过端盖(16)中的轴承支承，下端盖固定在机座(1)上，主轴顶部与上球托(7)和风轮(10)连接，下部设有转叶(6)、导流片(11)、防尘罩(12)、螺母(201)，发电装置(3)，球托(4)，主轴承(901)组成球形风轮换气扇，主轴下部设有发电装置(3)，发电装置(3)由静盘(13)、动盘(14)以及端盖(16)构成，其特征是：所述静盘(13)为圆盘形状，由无磁材料制成，内部设有线圈，外围固定在发电装置(3)壳体的内壁上；线圈为无铁心线圈，由高强度漆包线绕制成圆形片状，分别铠装或压制包装在静盘的圆面积内部，线圈的数量：单相发电装置为2或4或6或8或10或12或18或24或36或72只，三相发电装置为3或6或9或12或15或18或24或36或72只，按角度均匀分布，线圈的连接方式为串联或并联或串并联，由导线连接通过管路(15)、接线盒(17)输出。
3.根据权利要求1所述的具有换气扇功能的风力发电机，特征是：动盘(14)为上下两块，由金属材料制成，内壁铠装永磁体，动盘中心处装有轴承，通过主轴(5)，将静盘(13)并列在中间，上下合拢固定，成为可转动的机壳，上动盘与球托(4)用螺丝固定；或者为至少2～5块动盘(14)，内壁铠装永磁体，外围固定在发电装置(3)壳体的内壁，端盖(16)中装有轴承，通过主轴(5)，将至少1～3块静盘(13)分别设置在动盘(14)的中间，端盖(16)的上端盖与球托(4)连接，下端盖与机座(1)之间装有主轴承(901)，螺母(2)将主轴(5)固定在机座(1)上。
4.根据权利要求1所述的具有换气扇功能的风力发电机，特征是：主轴(5)由金属管或圆钢制成，主轴顶部通过主轴承(9)与上球托(7)连接，下部焊置静盘(13)，通过动盘轴承或端盖轴承以及定位套管由螺母(2)固定在机座(1)上为不动体。
5.根据权利要求2所述的具有换气扇功能的风力发电机，特征是：动盘(14)至少为2～5块，由金属材料制成，内壁铠装永磁体，分别设置在至少为1～3块静盘(13)的上下两端的主轴(5)上，端盖(16)的上端盖与球托(4)之间装有主轴承(901)，下端盖固定在机座(1)上，固定动盘后的主轴(5)通过端盖(16)中的轴承支承成为转动体。
6.根据权利要求2所述的具有换气扇功能的风力发电机，特征是：主轴(5)由金属管或圆钢制成，主轴顶部与上球托(7)和风轮(10)连接，下部装有防尘罩(12)、球托(4)，通过主轴承(901)，由螺母(201)和键销与发电装置(3)的主轴连接。
7.根据权利要求1或2所述的具有换气扇功能的风力发电机，特征是：静盘(13)两端平面与动盘(14)的壁平面相对距离的空隙范围为0.2～6MM。
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