CN102251932B - 一种蝴蝶翼型风光能源复合型发电装置及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种蝴蝶翼型风光能源复合型发电装置，其特征在于：风轮桨叶结构具有蝴蝶蝶翼D型桨翼可变翼结构，其上分布有结构性复合动力型风能涡流结构区：A、上翼集风阻力涡流结构区；B、中翼旋风升力涡流结构区；C、下翼喷射动力涡流结构区。蝴蝶蝶翼D型结构上具有太阳能电池光能结构：选择可透明柔性或者不同色彩的太阳能光电膜板材料或构件作为表面材料。光电转换系统具有轴承绝缘套型导电润滑油脂导电的旋转导电结构。应用用途涉及于水平轴或者垂直轴两大风电技术装置领域。包括永磁直驱发电机、外转子无铁芯盘式发电机、磁悬浮式发电机、定子同转子相对逆转发电机型式；包括矩阵及框架组合式装置的应用以及风光能源复合发电场的应用。
Description
技术领域 本发明涉及风力发电技术领域、太阳能光电技术领域和仿生学虫鸟飞行空气动力学技术领域，确切而言，是一种蝴蝶翼型风光能源复合型发电装置及其用途。
背景技术 周所周知，风力发电和太阳能发电作为绿色再生能源技术，近年在全球范围得到了快速的发展。但由于风力受到天气、风速的不同影响，而太阳能也受到白天晴天或黑夜阴雨天的不同影响，因而各自的能源利用能力和能源保障能力都受到较大的制约。
而现有的所谓风能和太阳能互补发电系统装置，往往只是把两类技术装置分别设置，各自安装，然后在电路上连接起来，起到互补作用。这样，材料装置的利用效率和天然能源利用效率较低，而土地及空间的利用效率也较低，经济成本和维护成本均较高。开发一种风光能源复合型发电装置，即在一种装置上既可利用风能发电，同时又可利用光能发电，实现风能发电和太阳能发电两类技术的综合和交叉，实现风光再生能源高水平的结构复合和功能复合，正是本发明人追求的目标。
经过多年的研究开发，本发明人自2007年先后提出了3项有关风光能源复合发电装置的中国发明专利申请，并先后已获得2项授权，其中，第1项ZL200710056828.8；是在垂直轴阻力型(S或C型)或升力型(H型)风桨上附加光电膜板来实现风能光能发电的结构和功能复合，第2项ZL200710056848.6；是垂直轴平流平盘式装置，将阻风阻力型构件和扬风升力型构件结合(包括螺旋桨翼构件)，并同光电膜板构件复合，第3项专利申请号200710058815.5；是大功率大规模的立体型多层次垂直轴塔式装置，是立帆型桨叶结构和平流平盘型桨叶结构同光电膜板结构的复合。但由于受到当时技术水平的限制，依然存在着不足和需要进一步改进之处，关键之一就是风力桨叶表面的太阳能电池技术膜板材料当选用具有不透明性质的膜板材料时，在风力旋转或静止条件下，由于迎光背光或相互遮挡时的较大差别，会造成各个桨叶之间不透明太阳能电池膜板结构的发电能力不平衡，特别会造成背光时遮挡时的不透明桨叶太阳能电池膜板的发电效率下降损失。关键其二，就在于受到当时垂直轴风力发电桨翼型空气动力学的机理及选型限制，难以实现提高风能利用效率的新结构桨翼的突破性革新，难以实现阻力型桨翼和升力型桨翼高功能高效率的有机复合。
随着近两年光电材料的技术进步，可透明柔性太阳能电池膜板技术材料有了工业性的生产和应用。特别由于本发明人另辟蹊径，在对于仿生虫鸟飞行空气动力学方面的研究过程中，而终于产生了对于风力发电新结构桨翼的创意灵感和思维，这些都对本申请一种蝴蝶翼型风光能源复合发电装置的技术特征提供了科学依据和发明空间。
发明内容 本发明是对风电空气动力学技术、光电透明柔性电池材料技术、仿生虫鸟翅翼飞行空气动力学技术，以及工艺美术造型创意设计技术的综合集成。
在进行仿生虫鸟特别是蝴蝶飞行空气动力学方面的研究过程中，体会到蝴蝶的飞行机理关键在于由蝴蝶蝶翼形成的前缘涡、起动涡及翅端涡构成的强力空气“涡环”结构，蝴蝶可以巧妙地利用自己翅膀的张合，使前面一对翅膀形成一个空气气流收集汇聚器，后面一对翅膀形成一个漏斗状的喷气射流通道。两对翅间的空气由于翅膀连续不断地扇动而被从前翅收集而向后翅挤压出去，形成一股喷气射流。一部分收集的气流及喷气射流的能量用以维持飞行的升力高度，另一部分喷气射流的能量所产生的水平推力则用来加速。于是，借鉴蝴蝶的这一仿生空气动力学模型机理，本发明人产生了将目前的风力发电桨翼改进为蝴蝶翼型桨翼结构的发明方案。
同风电领域目前包括水平轴和垂直轴两大类型所涉及的升力型飞机机翼型即H型桨翼分流压差机理，以及阻力型的S型桨翼或C型桨翼的阻风气压湍流机理等均不相同，本发明人将本申请风电转换系统的风轮结构风力桨翼设计构造为蝴蝶蝶翼的D型(蝴蝶蝶翼侧剖面近似为D形特征)桨翼结构，在蝴蝶蝶翼D型桨翼结构上，有独特的结构性复合动力型风能涡流功能结构区：分布为：A、上翼集风阻力涡流结构区；B、中翼旋风升力涡流结构区；C、下翼喷射动力涡流结构区。面对风向吹来的风力气流，在蝴蝶蝶翼D型桨翼结构的上部，随着上翼面积的曲度和收拢的变化，风力气流被导向被集中而形成阻力型涡流结构功能作用区A；伴随风力气流的下移，风力气流在蝴蝶蝶翼D型桨翼结构中部的相对凹陷圆形中翼区域，形成气流旋转湍动的旋风升力型涡流结构功能作用区B；再进而随着风力气流的下行，在蝴蝶蝶翼D型桨翼结构的下部，风力气流在逐渐变形狭窄而成蝶翅翅尾管状翘起的下翼，被形成喷射气流的反风向反作用动力涡流功能作用区C。在风力气流作用于蝴蝶蝶翼D型桨翼结构的短瞬过程中，风能利用被充分表现于集风阻力、旋风升力、喷射动力这三个蝴蝶蝶翼D型结构复合动力型的不同微观功能区域或阶段。
同时，为了进一步实现阻力型桨翼和升力型桨翼的结构复合功能复合的另一发明目标，本发明人进一步将这种蝴蝶蝶翼D型桨翼设计构造为可变翼合页型结构类型：若顺风面的蝶翼桨翼可变翼合页型转轴张开，使蝶翼整体变翼形成为阻力型C型翼形涡流风能结构时，则同风能旋转空心主轴对称的逆风面的另一侧蝶翼桨翼可变翼合页型转轴就闭合，从而使另一侧蝶翼整体变翼形成为升力型H翼形分流压差结构。即使得这种蝴蝶桨翼结构为可变翼、可调节的桨翼控制结构，在顺风向相态时，可以是蝴蝶D型桨翼整体形成宏观的阻力型风能涡流结构起作用，而在逆风相态时，可以是蝴蝶D型桨翼整体形成宏观的升力分流结构起作用。从而大大强化了风能旋转空心主轴轴对称的顺风、逆风两侧桨翼的风能利用扭矩增加的不平衡作用。特别需要强调的是，本发明方案的蝴蝶蝶翼D型桨翼的结构性复合动力型风能涡流结构和作用功能机理，可以应用于目前风电领域水平轴桨翼或垂直轴桨翼的不同类型，综合效果都在于能够提高对于风能的利用效率。
另外，依据太阳能光电技术材料包括可透明柔性的多晶硅非晶硅等薄膜电池材料以及染料敏化有机彩色电池材料的工业性生产和应用的技术进步，本发明人在本申请的光电转换系统太阳能电池结构技术方案中，选择可透明柔性甚至不同色彩的太阳能光电膜板材料或构件，作为风桨蝶翼D型桨翼构件的表面材料或蒙罩及装饰材料，从而明显改善了原有专利方案当选用不透明太阳能电池技术膜板材料时，而造成的在风力旋转或静止条件下，由于迎光或背光的较大差别，以及相互遮挡下，不透明桨叶光电膜板结构发电能力的不平衡问题，特别是改进了背光时遮挡时不透明桨叶光电膜板的发电效率下降损失问题。
由于将风桨改进设计为蝴蝶翼型，以及不同色彩可透明或透明光电膜板材料的设计及选用，甚至冷热光源或荧光光源器件功能及复合材料、合金不锈钢材料、涂覆印刷材料等支撑性加强性装饰性材料的设计及选用，因而使得本申请方案的发明装置还具有不同以往各类风电、光电装置的产品造型和创意设计的科学技术同工艺美术及人文生态结合的景观照明观感、广告宣传效果和持久运转、抗风耐侯的应用效果。
其次，本发明申请方案中，对以往专利方案中光电转换系统的旋转导电结构，也做了进一步的改进，使采用双层绝缘盘型磁刷或滚轮导电的滑环式旋转导电结构——光电直流导电方式为点对点或点对面的导电固体直接接触式直接摩擦式的导电连接，改进为轴承绝缘套型导电润滑油质导电的旋转导电结构，光电直流导电方式为非固体导电介质的非直接接触非直接摩擦式的导电润滑油质间接式导电连接，进一步改进了光电转换系统旋转导电结构的导电效果运转效果和使用时效。
本发明为一种蝴蝶翼型风光能源复合型发电装置，其特征在于：
1、风电转换系统风轮桨叶结构具有蝴蝶蝶翼D型桨翼结构：
风电转换系统风能旋转空心主轴连接的风轮桨叶结构，选择为蝴蝶蝶翼D型桨翼结构：
蝴蝶蝶翼D型桨翼结构上分布有结构性复合动力型风能涡流结构区：
A、上翼集风阻力涡流结构区；B、中翼旋风升力涡流结构区；C、下翼喷射动力涡流结构区；
或者，使这种蝴蝶蝶翼D型桨翼结构成为可变翼合页型结构，当顺风面的蝴蝶蝶翼D型桨翼可变翼合页型转轴张开，使蝴蝶蝶翼D型桨翼整体变翼形成为阻力型C型翼形涡流风能结构时，则同风能旋转空心主轴对称的逆风面的另一侧蝴蝶蝶翼D型桨翼可变翼合页型转轴就闭合，从而使另一侧蝴蝶蝶翼D型桨翼整体变翼形成为升力型H翼形分流压差结构；这种可变翼结构可以通过传感器自动控制技术手段，或者通过连杆拉索机械传动技术手段来实现。
2、光电转换系统具有太阳能电池光能结构：
选择可透明柔性或者不同色彩的太阳能光电膜板材料或构件，作为风电桨翼蝴蝶蝶翼D型桨翼结构支撑骨架构件的表面材料或蒙罩及装饰材料；其太阳能光电膜板材料或构件的光电线路，通过蝴蝶蝶翼D型桨翼结构支撑骨架构件以及连接风能旋转主轴的横向支梁或者框架的内部空心结构或外部敷设结构来与风能旋转主轴内部的动态旋转的光电线路相连通；
对于可透明柔性或者不同色彩的太阳能光电膜板材料或构件，其表面装饰性增强性地设计及选用冷热光源或荧光光源器件或功能材料；以及表面加固或加强涂层材料；冷热光源或荧光光源器件可与光电线路和蓄变电结构连接。
3、光电转换系统具有轴承绝缘套型导电润滑油质旋转导电结构：
采用发电机内或风轮结构内轴承绝缘套型导电润滑油脂导电的旋转导电结构：
光电连通方式通过导线连接外部有绝缘层的金属轴承而连通金属轴承内部；通过金属轴承内部充满的导电润滑油脂的导电来实现风能旋转主轴内部的动态旋转的光电线路与静止固定的轴承外套光电线路以及控制逆变蓄变结构线路的光电直流电导通路；
所述的导电润滑油脂；通过在润滑油脂中添加高效导电的微米或纳米级的银、锂、铜的离子或粉体材料；以及添加作为电池电解液的导电有机或无机油体或液体材料来制备；
4、作为本装置的垂直轴类型主体结构，由以下构成组成：
中心为风能旋转空心主轴1；内部具有动态旋转的光电线路；
与风能旋转空心主轴1固定连接且成轴对称辐射分布的多个或者多层多个的蝴蝶蝶翼D型风电桨翼结构2；
其中包括如附图图1所示的为S翼型与风能旋转空心主轴1固定直接连接成二桨叶的左右蝶翅对称的合页型可变翼结构2的简单形式；
或者如图4所示的为风能旋转空心主轴1固定连接成轴对称辐射分布的横向支梁或者框架连接的多层每层多个的蝴蝶蝶翼D型合页型可变翼结构2——每个蝴蝶桨翼中心虫体部分含有合页型转轴结构的复杂形式；
蝴蝶蝶翼D型风电桨翼结构2具有的可变翼合页型转轴及内部支撑骨架结构3；
在蝴蝶蝶翼D型风电桨翼结构2具有的可变翼合页型转轴及内部支撑骨架结构3的表面上附加或安装的可透明或不同颜色的太阳能电池膜板材料或构件4；其可透明或不同颜色的太阳能电池膜板材料或构件4的光电线路，通过蝴蝶蝶翼D型桨翼结构2的可变翼合页型转轴及内部支撑骨架构件3以及连接风能旋转主轴1的横向支梁或者框架的内部空心结构或外部敷设结构；来与风能旋转主轴1内部的动态旋转的光电线路相连通；并与轴承绝缘套型导电润滑油脂导电的光电旋转导电结构5实现光电电路相连通；后于控制逆变电及其蓄变电结构7的光电接口相连通；
与风能旋转空心主轴1环抱连接的、或者是发电机内的或者是风轮结构内的轴承绝缘套型导电润滑油脂导电的光电旋转导电结构5；
与风能旋转空心主轴1实现轴连接的发电机及变速结构6；
与轴承绝缘套型导电润滑油脂导电的光电旋转导电结构5实现光电导电电路连接；并与发电机及变速结构6实现风电导电电路连接的控制逆变电及其蓄变电结构7。
按照本发明所述的装置，其特征在于：应用用途涉及于水平轴或者垂直轴两大风电技术装置领域，其中垂直轴风电技术装置领域，包括永磁直驱风力发电机结构型式、外转子无铁芯盘式风力发电机型式、磁悬浮式风力发电机型式、定子同转子相对逆转风力发电机结构型式其中一种或几种；包括复合式积木塔架式应用装置或者矩阵平面排列及框架立体组合式应用装置，甚至还包括本申请蝴蝶蝶翼D型风桨方案同以往S型C型或H型、螺旋型；或者矩形风桨结构、盘式平流式风桨结构，以及帆桨结合式风桨结构的风光复合发电装置风桨专利方案的类型组合复合式应用装置，或者蝴蝶蝶翼D型风桨方案同以往或现有技术的水平轴类型或垂直轴类型装置方案的组合矩阵排列式或塔架框架立体层次复合式装置的应用以及风光能源复合发电场的应用。
附图说明
图1、本申请一种蝴蝶翼型风光能源复合型发电装置的主体结构及结构性复合动力型风能涡流结构区示意图：
一、装置主体结构：
1、为风能旋转空心主轴；内部具有动态旋转的光电线路；
2、与风能旋转空心主轴1固定连接且成轴对称辐射分布的多个或者多层多个的蝴蝶蝶翼D型桨翼结构(附图图1图例为S翼型二桨叶的左右蝶翅对称桨翼结构)；
3、蝴蝶蝶翼D型桨翼结构2具有的可变翼合页型转轴及内部支撑骨架结构；
4、蝴蝶蝶翼D型桨翼结构2具有的可变翼合页型转轴及内部支撑骨架结构3的表面上附加或安装的可透明或不同颜色的太阳能电池膜板材料或构件；
5、与风能旋转空心主轴1环抱连接的、或者是发电机内的或者是风轮结构内的轴承绝缘套型导电润滑油脂导电的光电旋转导电结构；(图1中结构图标5内的横向虚线表示充满的导电润滑油脂)；
6、与风能旋转空心主轴1实现轴连接的发电机及变速结构；
7、与轴承绝缘套型导电润滑油脂导电的光电旋转导电结构5实现光电导电电路连接；并与发电机及变速结构6实现风电导电电路连接的控制逆变电及蓄变电结构。
二、结构性复合动力型风能涡流结构区：
A、上翼集风阻力涡流结构区；B、中翼旋风升力涡流结构区；C、下翼喷射动力涡流结构区。
图2：为本发明装置蝴蝶蝶翼D型桨翼可变翼结构上某一适宜侧剖面(D形)的结构性复合动力型风能涡流结构区示意图；
8为蝴蝶翼型上翼；9为蝴蝶翼型中翼；10为蝴蝶翼型下翼。
A、为上翼集风阻力涡流结构区；B、为中翼旋风升力涡流结构区；C、为下翼喷射动力涡流结构区。
图3：本发明装置蝴蝶蝶翼D型桨翼可变翼结构上某一适宜纵剖面的随机性阻力型及升力型不同风能结构俯视示意图；当顺风面的蝴蝶蝶翼D型桨翼可变翼合页型转轴张开，使蝴蝶蝶翼D型桨翼整体变翼形成为阻力型C型翼形涡流风能结构时，则同风能旋转空心主轴对称的逆风面的另一侧蝴蝶蝶翼D型桨翼可变翼合页型转轴就闭合，从而使另一侧蝴蝶蝶翼D型桨翼整体变翼形成为升力型H翼形分流压差结构；从而实现阻力型同升力型风能结构的结构复合和功能复合。两个箭头示意风向。
图4、所示为本发明装置的具有多层多个蝴蝶蝶翼D型桨翼结构的主体结构示意图：风能旋转空心主轴与同轴成对称辐射分布的横向支梁连接的分为三层、每层各
个的蝴蝶蝶翼D型合页型可变翼结构——每个蝴蝶桨翼中心虫体部分含有合页型转轴结构的复杂形式。
图5、涉及本发明装置应用用途的实施图示，特别是涉及本申请蝴蝶蝶翼D型风桨方案同以往或现有技术的水平轴类型或垂直轴类型装置方案的组合矩阵排列式或塔架框架立体层次复合式应用装置及风光能源复合发电场的应用图示；1为代表四周的低矮层级位置的本发明蝴蝶翼型风光能源复合型发电装置，2为代表较高层级位置的本发明蝴蝶翼型风光能源复合型发电装置，3为代表中心最高层级位置的水平轴风电装置，4为代表处于较高层级位置的本发明人的其他类型垂直轴风光能源复合型发电装置。
具体实施方式
实施例1、
本实施例蝴蝶翼型风光复合型发电装置总体结构及风电光电结构如附图图1、图2、图3等有关附图及其说明所示：具有以下结构构成：
中心为风能旋转空心主轴1；内部具有动态旋转的光电线路；
与风能旋转空心主轴1固定连接成二桨叶左右蝶翅对称的合页型可变翼结构2；这种可变翼结构通过传感器自动控制技术手段，或者通过连杆拉索机械传动技术手段来实现。
左右蝶翅对称的合页型可变翼结构2具有的可变翼合页型转轴及内部支撑骨架结构3；
左右蝶翅对称的合页型可变翼结构2具有的可变翼合页型转轴及内部支撑骨架结构3表面上附加或安装的可透明或不同颜色的光电膜板构件4；
与风能旋转空心主轴1环抱连接的、或者是发电机内的或者是风轮结构内的轴承绝缘套型导电润滑油质导电的光电旋转导电结构5；
与风能旋转空心主轴1实现轴连接的发电机及变速结构6；
与光电旋转导电结构5实现光电导电电路连接；并与发电机及变速结构6实现风电导电电路连接的控制逆变电及其蓄变电结构7。
本实施例的技术特点在于：
1、风电转换系统风轮桨叶结构具有蝴蝶蝶翼D型桨翼结构：
风电转换系统风能旋转空心主轴连接的风轮桨叶结构，选择为蝴蝶蝶翼D型桨翼结构的二桨叶左右蝶翅对称的合页型可变翼结构：
每个单一蝶翅的合页型可变翼结构上分布有结构性复合动力型风能涡流结构区：
A、上翼集风阻力涡流结构区；B、中翼旋风升力涡流结构区；C、下翼喷射动力涡流结构区；
参照说明书附图图3所示；二桨叶的左右蝶翅对称的合页型可变翼结构，当顺风面的蝴蝶蝶翼D型桨翼左蝶翅可变翼合页型转轴张开，使蝴蝶蝶翼D型桨翼左蝶翅整体变翼形成为阻力型C型翼形涡流风能结构时，则同风能旋转空心主轴对称的逆风面的另一侧蝴蝶蝶翼D型桨翼右蝶翅可变翼合页型转轴就闭合，从而使另一侧蝴蝶蝶翼D型桨翼右蝶翅整体变翼形成为升力型H翼形分流压差结构；从而实现阻力型同升力型风能结构的结构复合和功能复合。两个箭头示意风向。
2、光电转换系统具有太阳能电池光能结构：
选择可透明柔性以及不同色彩的太阳能光电膜板材料或构件，作为二桨叶左右蝶翅对称的合页型可变翼结构支撑骨架构件的表面材料或蒙罩及装饰材料；其光电线路，通过支撑骨架构件的内部空心结构或外部敷设结构来与风能旋转空心主轴内部的动态旋转的光电线路相连通；
对于可透明柔性以及不同色彩的太阳能光电膜板材料或构件，其表面还装饰性增强性地设计及选用了冷热光源、荧光光源器件、功能材料以及表面加固或加强涂层材料；冷热光源或荧光光源器件与光电线路和蓄变电结构连接。如加装荧光灯具或LED灯串，夜间可具有彩光照明效果。
3、光电转换系统具有轴承绝缘套型导电润滑油质旋转导电结构：
采用发电机内或风轮结构内轴承绝缘套型导电润滑油质导电的旋转导电结构：
光电方式通过导线连接外部有绝缘层的金属轴承而连通金属轴承内部；通过金属轴承内部充满的导电润滑油脂的导电来实现风能旋转主轴的动态旋转的光电线路与静止固定的轴承外套光电线路以及逆变蓄变结构线路的直流电导通路；
所述的导电润滑油质；通过在润滑油脂中添加高效导电的微米或纳米级的银、锂、铜的离子或粉体材料；以及添加作为电池电解液的导电有机或无机油体或液体材料来制备，达到非固体导电介质非直接接触非直接摩擦式的间接式光电导电连接。
本实施例装置的应用用途涉及垂直轴风电技术装置领域，包括永磁直驱风力发电机结构型式、外转子无铁芯盘式风力发电机型式、磁悬浮式风力发电机型式，可应用于百瓦级至十千瓦级、百千瓦级的蝴蝶翼型风光能源复合发电装置及风光复合发电场。
实施例2、
本实施例蝴蝶翼型风光复合型发电装置总体结构及风电光电结构如说明书附图图1、图2、图3、图4等有关附图及其说明所示：具有以下构成组成：
中心为风能旋转空心主轴1；内部具有动态旋转的光电线路；
与风能旋转空心主轴1固定连接且成轴对称辐射分布的横向支梁或者框架连接的多层、每层多个的蝴蝶蝶翼D型风电桨翼结构2——如图4所示的为风能旋转空心主轴1固定连接并成轴对称辐射分布的横向支梁连接的三层、每层
个的蝴蝶蝶翼D型合页型可变翼结构2——每个蝴蝶桨翼中心虫体部分含有合页型转轴结构的复杂形式；这种可变翼结构通过传感器自动控制技术手段，或者通过连杆拉索机械传动技术手段来实现。
蝴蝶蝶翼D型桨翼结构2具有的可变翼合页型转轴(桨翼中心虫体部分)及内部支撑骨架结构3；
在蝴蝶蝶翼D型翼结构2具有的可变翼合页型转轴及内部支撑骨架结构3的表面上附加或安装的可透明或不同颜色的太阳能电池膜板材料或构件4；
与风能旋转空心主轴1环抱连接的、或者是发电机内的或者是风轮结构内的轴承绝缘套型导电润滑油脂导电的光电旋转导电结构5；
与风能旋转空心主轴1实现轴连接的发电机及变速结构6；
与轴承绝缘套型导电润滑油脂导电的光电旋转导电结构5实现光电导电电路连接；并与发电机及变速结构6实现风电导电电路连接的控制逆变电及其蓄变电结构7。
本实施例的技术特点在于：
1、风电转换系统风轮桨叶结构具有蝴蝶蝶翼D型桨翼结构：
风电转换系统风能旋转空心主轴连接的风轮桨叶结构，选择为轴对称辐射分布的横向支梁或者框架连接的多层每层多个的蝴蝶蝶翼D型桨翼结构：
每个蝴蝶蝶翼D型桨翼结构上分布有结构性复合型风能涡流结构区：
A、上翼集风阻力涡流结构区；B、中翼旋风升力涡流结构区；C、下翼喷射动力涡流结构区；
这种蝴蝶蝶翼D型桨翼结构为可变翼合页型结构，每个蝴蝶桨翼中心虫体部分含有合页型转轴结构；同样可参照图3；当顺风面的各个蝴蝶蝶翼D型桨翼中心虫体部分合页型转轴张开变翼形成为阻力型C型涡流结构时，则同风能旋转空心主轴轴对称的逆风面的各个蝴蝶蝶翼D型桨翼中心虫体部分合页型转轴就闭合变翼形成为升力型H翼型分流压差结构；
2、光电转换系统具有太阳能电池光能结构：
选择可透明柔性或者不同色彩的太阳能光电膜板材料或构件，作为各个蝴蝶蝶翼D型桨翼结构支撑骨架构件的表面材料或蒙罩及装饰材料；其光电线路，通过桨翼结构支撑骨架构件以及轴对称辐射分布的横向支梁或者框架的内部空心结构或外部敷设结构来与风能旋转空心主轴内部的动态旋转的光电线路相连通；
对于可透明柔性或者不同色彩的太阳能光电膜板材料或构件，其表面还装饰性增强性地设计及选用冷热光源、荧光光源器件、功能材料以及表面加固或加强涂层材料；冷热光源或荧光光源器件与光电线路和蓄变电结构连接。如加装LED彩色灯串；白天使装置色彩明快，夜间让装置彩光变换。
3、光电转换系统具有轴承绝缘套型导电润滑油质旋转导电结构：
采用发电机内或风轮结构内轴承绝缘套型导电润滑油质导电的旋转导电结构：
光电方式通过导线连接外部有绝缘层的金属轴承而连通金属轴承内部；通过金属轴承内部充满的导电润滑油脂的导电来实现风能旋转空心主轴内部的动态旋转的光电线路与静止固定的轴承外套光电线路以及逆变蓄变结构线路的光电直流电导通路；
所述的导电润滑油脂；通过在润滑油脂中添加高效导电的微米或纳米级的银、锂、铜的离子或粉体材料；以及添加作为电池电解液的导电有机或无机油体或液体材料来制备，达到非固体导电介质非直接接触非直接摩擦式的间接式光电导电连接。
本实施例为本发明装置风能旋转空心主轴连接三层横向支梁、每层各有
个蝴蝶蝶翼D型的结构，具有显著地不同以往各类风电、光电装置的产品造型和创意设计效果，体现了科学技术同工艺美术及人文生态的结合，显示出绿色能源的景观观感、动态美感、夜间光感以及广告宣传效果。
本实施例装置的应用用途涉及垂直轴风电技术装置领域，其特征在于包括永磁直驱风力发电机结构型式、外转子无铁芯盘式风力发电机型式、磁悬浮式风力发电机型式、定子同转子相对逆转风力发电机结构型式其中一种或几种；包括复合式积木塔架式应用装置或者矩阵平面排列及框架立体组合式应用装置，甚至还包括本申请蝴蝶蝶翼D型风桨方案同以往S型C型或H型、螺旋型；或者矩形风桨结构、盘式平流式风桨结构，以及帆桨结合式风桨结构的风光复合发电装置风桨专利方案的类型组合复合式应用装置，或者本申请蝴蝶蝶翼D型风桨方案同以往或现有技术的水平轴类型或垂直轴类型装置方案的组合矩阵排列式或塔架框架立体层次复合式装置的应用及风光能源复合发电场的应用。可应用于百瓦级、千瓦级、至十千瓦级、百千瓦级乃至兆瓦级的蝴蝶翼型风光能源复合发电装置及风光能源复合发电场。
实施例3、
本实施例是涉及本发明装置应用用途的实施例，如附图图5所示；特别是涉及本申请蝴蝶蝶翼D型风桨方案同以往或现有技术的水平轴类型或垂直轴类型装置方案的组合矩阵排列式或塔架框架立体层次复合式装置及风光能源复合发电场的应用。按照四周低矮、中心最高、分层递进、高效利用的原则，来设计建设组合矩阵式以及立体复合式风光能源复合发电装置或风光能源复合发电场；1为代表四周低矮层级位置的本发明蝴蝶翼型风光复合发电装置，2为代表较高层级位置的本发明多层次多桨翼的蝴蝶翼型风光复合发电装置，3为代表中心最高层级位置的水平轴风电装置，4为代表处于较高层级位置的本发明人其他类型垂直轴风光复合发电装置；这种矩阵排列式以及立体层次复合式应用方法，可以依据建设风光复合发电装置和风光复合发电场的实际气候气象条件来提高针对性和实用性，如中国北方地区可按季风风向条件来设计建设以东南方向以及西北方向为对称中轴线的菱形平面布局、高低层次分明的蝴蝶翼型及其他类型的风光复合发电装置或者风光复合发电场的矩阵式场地。不仅提高了风能和光能的综合利用效率，而且还提高了土地和空间的综合利用效率。
Claims (2)
1.一种蝴蝶翼型风光能源复合型发电装置，其特征在于：
1)风电转换系统风轮桨叶结构具有蝴蝶蝶翼D型桨翼结构：
风电转换系统风能旋转空心主轴连接的风轮桨叶结构，选择为蝴蝶蝶翼D型桨翼结构：
蝴蝶蝶翼D型桨翼结构上分布有结构性复合动力型风能涡流结构区：
A、上翼集风阻力涡流结构区；B、中翼旋风升力涡流结构区；C、下翼喷射动力涡流结构区；
或者，使这种蝴蝶蝶翼D型桨翼结构成为可变翼合页型结构，当顺风面的蝴蝶蝶翼D型桨翼可变翼合页型转轴张开，使蝴蝶蝶翼D型桨翼整体变翼形成为阻力型C型翼形涡流风能结构时，则同风能旋转空心主轴对称的逆风面的另一侧的蝴蝶蝶翼D型桨翼可变翼合页型转轴就闭合，从而使另一侧的蝴蝶蝶翼D型桨翼整体变翼形成为升力型H翼形分流压差结构；
2)光电转换系统具有太阳能电池光能结构：
选择透明柔性或者不同色彩的太阳能光电膜板材料或构件，作为风电桨翼蝴蝶蝶翼D型桨翼结构支撑骨架构件的表面材料或蒙罩及装饰材料；其太阳能光电膜板材料或构件的光电线路，通过蝴蝶蝶翼D型桨翼结构支撑骨架构件以及连接风能旋转主轴的横向支梁或者框架的内部空心结构或外部敷设结构来与风能旋转主轴内部的动态旋转的光电线路相连通；
对于透明柔性或者不同色彩的太阳能光电膜板材料或构件，其表面装饰性增强性地设计及选用冷热光源或荧光光源器件或功能材料；以及表面加固或加强涂层材料；冷热光源或荧光光源器件与光电线路和蓄变电结构连接；
3)光电转换系统具有轴承绝缘套型导电润滑油质旋转导电结构：
采用发电机内或风轮结构内轴承绝缘套型导电润滑油脂导电的旋转导电结构：
光电连通方式通过导线连接外部有绝缘层的金属轴承而连通金属轴承内部；通过金属轴承内部充满的导电润滑油质的导电来实现风能旋转主轴内部的动态旋转的光电线路与静止固定的轴承外套光电线路以及控制逆变蓄变结构线路的光电直流电导通路；
所述的导电润滑油质通过在润滑油脂中添加高效导电的微米或纳米级的银、锂、铜的离子或粉体材料；以及添加作为电池电解液的导电有机或无机液体材料来制备；
4)作为本装置的垂直轴类型主体结构，由以下构成组成：
中心为风能旋转空心主轴(1)；内部具有动态旋转的光电线路；
与风能旋转空心主轴(1)固定连接且成轴对称辐射分布的多层多个的蝴蝶蝶翼D型风电桨翼结构(2)；
其中包括为S翼型与风能旋转空心主轴(1)固定直接连接成二桨叶的左右蝶翅对称的合页型可变翼结构(2)的简单形式；
或者为与风能旋转空心主轴(1)固定连接、并成轴对称辐射分布的横向支梁或者框架连接的多层、每层多个的蝴蝶蝶翼D型合页型可变翼结构(2)——每个蝴蝶桨翼中心虫体部分含有合页型转轴结构的复杂形式；
蝴蝶蝶翼D型桨翼结构(2)具有可变翼合页型转轴及内部支撑骨架结构(3)；
在蝴蝶蝶翼D型桨翼结构(2)具有的可变翼合页型转轴及内部支撑骨架结构(3)的表面上附加或安装的透明或不同颜色的太阳能电池膜板材料或构件(4)；其透明或不同颜色的太阳能电池膜板材料或构件(4)的光电线路，通过蝴蝶蝶翼D型桨翼结构(2)的可变翼合页型转轴及内部支撑骨架构件(3)以及连接风能旋转主轴(1)的横向支梁或者框架的内部空心结构或外部敷设结构；来与风能旋转主轴(1)内部的动态旋转的光电线路相连通；并与轴承绝缘套型导电润滑油脂导电的光电旋转导电结构(5)实现光电电路相连通；后与控制逆变电及其蓄变电结构(7)的光电接口相连通；
与风能旋转空心主轴(1)环抱连接的、或者是发电机内的或者是风轮结构内的轴承绝缘套型导电润滑油脂导电的光电旋转导电结构(5)；
与风能旋转空心主轴(1)实现轴连接的发电机及变速结构(6)；
与轴承绝缘套型导电润滑油脂导电的光电旋转导电结构(5)实现光电导电电路连接；并与发电机及变速结构(6)实现风电导电电路连接的控制逆变电及其蓄变电结构(7)。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：应用用途涉及于水平轴或者垂直轴两大风电技术装置领域，其中垂直轴风电技术装置领域，包括永磁直驱风力发电机结构型式、外转子无铁芯盘式风力发电机型式、磁悬浮式风力发电机型式、定子同转子相对逆转风力发电机结构型式其中一种或几种；包括复合式积木塔架式应用装置或者矩阵平面排列及框架立体组合式应用装置，甚至还包括本申请蝴蝶蝶翼D型风桨方案同以往S型C型或H型、螺旋型；或者矩形风桨结构、盘式平流式风桨结构，以及帆桨结合式风桨结构的风光复合发电装置风桨专利方案的类型组合复合式应用装置，或者蝴蝶蝶翼D型风桨方案同以往或现有技术的水平轴类型或垂直轴类型装置方案的组合矩阵排列式或塔架框架立体层次复合式装置的应用以及风光能源复合发电场的应用。
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