CN101709691A - 换气发电两用的恒速风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种换气发电两用的恒速风力发电机，属于新能源供电系统设备技术领域；包括：主机的外转子与球托连接，主轴固定在机架上，上端通过防雨罩内的轴承支撑风轮，顶部设置太阳能电池板或水平轴风力发电机，中部设有助动风口、防尘罩，以及设置在机架上的控制盒、止动器，机架固定在内通风的机座上，发电机通过导线连接控制盒输出电能；特征是：发电机内设有恒速驱动装置，以及主轴通过防雨罩，在顶端设置太阳能电池板或小型水平发电机以增强风能利用率；提高发电效果，实现水平、垂直轴两种发电互补功能，具有一机多能、免费通风换气和输出供电，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。

Description

换气发电两用的恒速风力发电机
技术领域
本发明涉及一种换气发电两用的恒速风力发电机，属于新能源技术领域，特别涉及一种将建筑通风换气和发电溶于一体的风力发电设备。
背景技术
在现有技术中，风力发电机不能恒转速运转发电，难以捕捉气流在自然界瞬息万变的运动规律，所以普遍存在着低风速时难以启动和高风速中输出电压不稳定、效益低、占地空间大、噪音大等问题，而且风力发电机也只限于发电功能，没有将室内通风换气和发电功能溶于一体，以求发挥更大的节能潜力和应用范围。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，用以下技术方案，来实现节能目标。
一种换气发电两用的恒速风力发电机，包括：发电机7的外转子与球托6连接，主轴2固定在机架8上，主轴上端通过防雨罩1内的轴承支撑风轮3，顶部设置太阳能电池板或水平轴风力发电机13，主轴中部设有助动风口4、防尘罩5、以及设置在机架8上的控制盒14、止动器15，机架固定在内通风的机座12上，控制盒14通过导线10分别与发电机、或光敏电阻9、或灯具11连接；特征是：发电机7为垂直轴恒速发电机，机内设有恒速驱动装置，该装置由设置在端盖25的内径壁面的导磁铁芯23、以及与之面对的驱动盘24的外径壁面中的铁芯26、绕组27、导线10连接控制盒14、霍尔元件22为主要部件组成。
所述发电机7为垂直轴恒速发电机由：动盘17、永磁体18、静盘19、线圈20、辅动盘21、霍尔元件22、导磁铁芯23、驱动盘24、端盖25、铁芯26、绕组27为主要部件组成，其中静盘19、辅动盘21的数量，可以根据发电机功率需求，适当增加以扩大输出功率。
所述主轴2由大口径钢管制成，直接支撑、贯通连接太阳能电池板或水平轴和垂直轴两种风力发电机，在主轴中部侧面开圆孔或连接三通节过度，装置助动风口4，圆孔内装设导流片，使一部分流动空气通过风道从助动风口4排出，助动风轮3旋转发电；主轴长度可根据配置的太阳能电池板或水平轴风力发电机13的风叶高度适当套接加长，静盘19直径与主轴2直径的比例范围为1∶0.2～0.7，有利于扩展通风冷却和缩短转子与定子之间的直径距离，提高动态平衡和稳定性、减轻重量、降低成本、快速散热，改善换气和发电能力。
所述风轮3为涡轮式风轮：由薄片金属材料压制成若干涡轮角度的叶片，下端围成圆形固定在球托6上，上端与防雨罩1固定，构成球形的涡轮式风轮，该涡轮式风轮运转时，在内部形成负压，使内部空气与外部空气形成对流，进一步推动风轮旋转，达到良好的通风和发电效果。
所述机架8由不锈钢材料制成，十字支架801外侧与机架的圆形圈连接，中心固定圆环8011，主轴2穿过圆环由定位销或紧固螺母16定位固定。
所述止动器15，由不锈钢材料制成匸型，侧面开有长孔，螺栓通过长孔将止动器定位在机架8的外侧，松动螺栓，移动止动器使上端与球托6下边凹槽缺口衔接，就能停止或锁定风轮3转动，以方便安装、检修、运输时使用。
所述水平轴风力发电机13为普通型发电机，由盘式发电机、风叶、尾舵、回转体为主要部件组成，回转体固定在主轴2的顶部，回转体上设置盘式发电机和尾舵，风叶选择范围为：3～10片，安装在盘式发电机上，通过尾舵自动对方向发电，输出电源由导线10引至控制盒14，调制后对蓄电池自动充电蓄能；适当增加风叶数量，可以缩短风轮直径，减少占用空间，降低噪音，避免对鸟类飞行动物的伤害。
所述控制盒14内设有单片机系统、转速检测自动跟踪调速系统、供恒速驱动盘的驱动电路、功率放大电路、自动充电电路、过压、欠压、过流、漏电、防雷安全保护电路以及接触器为主要元件组成的通用自动控制器，备置蓄电池和电源转换器以确保配合风力发电机的正常使用，制造较大型发电机时，可扩展上述功能另设与之相匹配的大型控制屏。
所述发电机7内的恒速驱动装置的作用在于：
1.当发电机在运行状态时，霍尔元件22检测到的信号，经控制盒14内的单片机系统，运算处理以后，确定是低风速区范围时，接触器自动接通恒速驱动装置内的绕组27电源，恒速驱动盘产生旋转磁场，通过导磁体铁芯23驱动发电机按设定的额定转速运转发电，其中输入电流根据自然风力和室内引风力对风轮3的助动作用，自动平衡或衰减，使输入电流略大于发电的输出电流。
2.当外力风速增强，霍尔元件22检测到的信号，经确定是中风速区范围时，接触器自动断开恒速驱动盘的绕组电源，使发电机按设定的额定风速运转发电。
3.当外力风速继续增强，霍尔元件22检测到的信号，经确定是高风速区范围时，另一接触器自动接通恒速驱动装置内的绕组27，由于转速已经同步，铁芯8与恒速驱动盘成为发电机，绕组27输出电源通过控制盒调制，供应蓄电池充电，同时限止风力发电机在恒速状态下运转，解决了高风速时噪音大的问题。
4.当需要停止风力发电机运转，或者外力风速继续增强，霍尔元件22检测到的信号，经确定是超高速危险区范围时，自动控制或者启动止动按键，使另外一接触器自动接通恒速驱动装置内的绕组27，输入不产生旋转磁场的电流，作为电磁止动器阻止风轮旋转，停止风力发电机运转，以确保安全或检修时使用；上述循环运行过程通过控制盒14自动控制，极大地提高了发电效益，确保了运行安全，具有突出的实质性特点和显著的进步。
所述换气发电两用的恒速风力发电机适用于：工厂厂房、高层建筑、娱乐场所、候车室、教学大楼、公共场所、宾馆、医院、卫生间、公共厕所、等等需要通风换气和发电、照明的场所，产品不仅具有广阔的市场潜力，而且，一机多能、免费通风换气、免费供电照明、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，本发明的有益效果是十分明显的。
附图说明
附图1，一种换气发电两用的恒速风力发电机的结构原理示意图。
附图2，一种双发电机换气发电两用的恒速风力发电机的结构原理示意图。
附图3，一种恒速风力发电机7的结构原理剖视示意图。
附图4，一种机架8的结构俯视示意图。
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。
附图中：1.防雨罩，2.主轴，3.风轮，4.出风口，5.防尘罩，6.球托，7.发电机，8.机架，9.光敏电阻，10.导线，11.灯具，12.机座，13.太阳能电池板或水平轴风力发电机，14.控制盒，15.止动器，16.定位销或紧固螺母，17.动盘，18.永磁体，19.静盘，20.线圈，21.辅动盘，22.霍尔元件，23.导磁铁芯，24.驱动盘，25.端盖，26.铁芯，27.绕组，28.凸挡，29.轴承，30.平键。
实施例：附图1所示，一种换气发电两用的恒速风力发电机的结构原理剖示图。
将发电机7固定在机架8上，机架外侧设有一个可限止风轮转动的止动器15，机架8套接在机座12上端，机座下端固定在屋顶上，主轴2由大口径不锈钢管制成，主轴上装有防尘罩5，主轴的加长管通过防雨罩1内轴承支承风轮3，弧型的助动风口4，设置在主轴2中端，利用空气引风力，向风轮3吹风，促使风轮旋转；控制盒14设置在机架8上，导线10输出电源；其中太阳能电池板设置在防雨罩1上或机座12的外侧或者两者一起设置。
实施例：附图2所示，一种双发电机换气发电两用的恒速风力发电机的结构原理示意图。本实施例与附图1的不同之处在于，主轴2通过防雨罩1，在顶端设置小型水平发电机13以增强风能利用率，提高发电效果，实现水平、垂直轴两种发电互补功能。作为优选，风叶选择为6片.
实施例：附图3，一种恒速风力发电机7的结构原理剖视示意图。发电机7为垂直轴恒速发电机由：动盘17、永磁体18、静盘19，1901、线圈20、辅动盘21，2101、霍尔元件22、导磁铁芯23、驱动盘24、端盖25、铁芯26、绕组27、凸挡28、轴承29、平键30为主要部件；其中，虚线为可叠加的装配方式。
实施例：附图4所示，一种机架8的结构俯视示意图。作为优选，机架8由不锈钢材料制成，十字支架801外侧与机架8的圆形圈连接，中心焊接圆环8011，主轴通过圆环由定位销或紧固螺母定位固定。
实施例：止动器15，作为优选，由不锈钢材料制成匸型，上端可以与球托6下边缺口凹槽衔接，侧面开有长孔，螺栓通过长孔将止动器15定位在机架8的外侧，松动螺栓，上下移动止动器15就能够停止或松开风轮3，扭紧螺栓就能锁定风轮转动，以供安装、检修、运输时使用。
综上所述，本发明的特征和优点是显而易见的，具有巨大的经济效益和市场潜力。
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，或内转子或太阳能电池板或水平轴和垂直轴两用的换气发电两用机，也属于本发明的保护范畴之例。

Claims (8)

1.一种换气发电两用的恒速风力发电机，包括：发电机(7)的外转子与球托(6)连接，主轴(2)固定在机架(8)上，主轴上端通过防雨罩(1)内的轴承支撑风轮(3)，顶部设置太阳能电池板或水平轴风力发电机(13)，主轴中部设有助动风口(4)、防尘罩(5)、以及设置在机架(8)上的控制盒(14)、止动器(15)，机架固定在内通风的机座(12)上，控制盒(14)通过导线(10)分别与发电机、或光敏电阻(9)、或灯具(11)连接；特征是：发电机(7)为垂直轴恒速发电机，机内设有恒速驱动装置，该装置由设置在端盖(25)的内径壁面的导磁铁芯(23)、以及与之面对的驱动盘(24)的外径壁面中的铁芯(26)、绕组(27)、导线(10)连接控制盒(14)、霍尔元件(22)为主要部件组成。
2.根据权利要求1所述的换气发电两用的恒速风力发电机，特征是：所述发电机(7)为垂直轴恒速发电机由：动盘(17)、永磁体(18)、静盘(19)、线圈(20)、辅动盘(21)、霍尔元件(22)、导磁铁芯(23)、驱动盘(24)、端盖(25)、铁芯(26)、绕组(27)为主要部件组成，其中静盘(19)、辅动盘(21)的数量，可以根据发电机功率需求，适当增加以扩大输出功率。
3.根据权利要求1所述的换气发电两用的恒速风力发电机，特征是：所述主轴(2)由大口径钢管制成，直接支撑、贯通连接太阳能电池板或水平轴和垂直轴两种风力发电机，在主轴中部侧面开圆孔或连接三通节过度，装置助动风口(4)，圆孔内装设导流片，长度可根据配置的太阳能电池板或水平轴风力发电机(13)的风叶高度适当套接加长，静盘(19)直径与主轴(2)直径的比例范围为1∶0.2～0.7。
4.根据权利要求1所述的换气发电两用的恒速风力发电机，特征是：所述风轮(3)为涡轮式风轮：由薄片金属材料压制成若干涡轮角度的叶片，下端围成圆形固定在球托(6)上，上端与防雨罩(1)固定，构成球形的涡轮式风轮。
5.根据权利要求1所述的换气发电两用的恒速风力发电机，特征是：所述机架(8)由不锈钢材料制成，十字支架(801)外侧与机架的圆形圈连接，中心固定圆环(8011)，主轴(2)穿过圆环由定位销或紧固螺母(16)定位固定。
6.根据权利要求1所述的换气发电两用的恒速风力发电机，特征是：所述止动器(15)，由不锈钢材料制成匚型，侧面开有长孔，螺栓通过长孔将止动器定位在机架(8)的外侧，松动螺栓，移动止动器使上端与球托(6)下边凹槽缺口衔接，就能停止或锁定风轮(3)转动，以方便安装、检修、运输时使用。
7.根据权利要求1所述换气发电两用的恒速风力发电机，特征是：所述水平轴风力发电机(13)为普通型发电机，由盘式发电机、风叶、尾舵、回转体为主要部件组成，回转体固定在主轴(2)的顶部，回转体上设置盘式发电机和尾舵，风叶选择范围为：3～10片，安装在盘式发电机上，通过尾舵自动对方向发电，输出电源由导线(10)引至控制盒(14)，调制后对蓄电池自动充电蓄能。
8.根据权利要求1所述的换气发电两用的恒速风力发电机，特征是：所述控制盒(14)内设有单片机系统、转速检测自动跟踪调速系统、供恒速驱动盘的驱动电路、功率放大电路、自动充电电路、过压、欠压、过流、漏电、防雷安全保护电路以及接触器为主要元件组成的通用自动控制器，备置蓄电池和电源转换器以确保配合风力发电机的正常使用，制造较大型发电机时，可扩展上述功能另设与之相匹配的大型控制屏。
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