CN103388562B - 垂直管轴风电路灯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种垂直管轴风电路灯，属于风电技术领域；包括：风轮1与第一发电机2的外转子连接，发电机的垂直管轴与灯柱6连接，灯柱固定在灯座7上，发电机输出导线4通过管路连接控制箱5再与灯具3连接；特征是：风轮1是一种三位一体的风力发电风轮，包含第一风轮101设置在第二风轮102的顶端，第二风轮下侧设置第三风轮103，第一发电机2包含通过垂直管轴连续结构连接的N台发电机组成，发电机外转子与外转子之间设离合器；灯座内设气流涡旋形旋转装置，多种气流分别从内部和外部多方位合力推动风轮旋转，利用发电机不接通负载则空转的原理，根据风量变化，由控制箱5自动控制所有发电机按程序上载或卸载，稳定电压提高发电效率运行安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种垂直管轴风电路灯，属于风电清洁能源技术领域，
背景技术
在现有技术中的垂直轴风力发电机路灯，由于地面条件限制风轮难以做大和安全因素等原因，普遍存在输出功率不足，造价高、体积大，质量重，不够安全可靠等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，采用以下技术方案：
一种垂直管轴风电路灯包括：风轮1与第一发电机2的外转子连接，第一发电机2的垂直管轴与灯柱6连接，灯柱固定在灯座7上，第一发电机2输出由导线4通过管路连接控制箱5，由控制箱输出连接灯具3；特征是：所述风轮1是一种内外受力三位一体的风力发电风轮，包含第一风轮101设置在第二风轮102的顶端，第二风轮102下侧球围设置第三风轮103，第一发电机2包含通过垂直管轴连续结构连接的N台发电机组成，其中N为自然数。
一种垂直管轴风电路灯，包括：风轮1与第一发电机2的外转子连接，第二发电机9的外转子顶端与风轮1内的第二风轮102连接，第二发电机9的主轴通过支架10固定在第一发电机2的垂直管轴顶端，第一发电机2的垂直管轴下端与灯柱6连接，灯柱固定在灯座7上，所有发电机输出由导线4通过管路各自连接控制箱5，由控制箱输出连接灯具3或灯具31；第一发电机2包含通过垂直管轴连续结构连接的N台发电机组成，特征是：控制箱5中设有CPU程序控制系统，发电机的外转子与外转子之间设置离合器8，将所有外转子和风轮连接一体，运用发电机不接通负载则不能发电的空转原理，根据风量大小变化自动控制所有发电机按程序上载或卸载，以稳定输出电压提高发电效率，其中N为自然数。
所述风轮1为三位一体的风轮，其中第一风轮101由：避雷针1011设在金属管1015的顶端，金属管底端固定在第二风轮102顶端的中心位子，将金属管高度均分成K行，每行外侧按对称角度均布设置R个足够机械强度的第一风叶1012、第二风叶1013或第三风叶1014，风叶外侧设定位圈1016固定叶片角度，叶片的造型为弧型、方片型、7字型等形状，组成俯视图为中心和边缘带圈的X形、形或米字型形状；第二风轮102为涡轮式球形风轮，由金属材料压制成具有涡旋角度的G个弧形叶片，每个弧形叶片1022的叶面内外边缘设有供机内和机外气流推动旋转的弧形凹凸肋槽，G个弧形叶片的上端按角度均布固定在防雨盖1021的四周，下端按圆周均布围成圆形固定在球围1023上，组成足够抗弯抗拉强度的涡轮式球形风轮；第三风轮103设置在球围1023的外侧，将球围1023高度均分成K行，每行按对称角度均布设置R个第四风叶1031或第五风叶1032，风叶外侧设定位圈1033固定叶片角度，构成昂视图为中心和边缘带圈的S形、X形、形或米字形状的第三风轮，其中K、R、G为自然数。
所述第一风轮101的材质使用绝缘材料时，可以不设避雷针1011。
所述第一发电机2为为垂直管轴外转子发电机，包含：外转子201两端分别与第一端盖202、第二端盖203连接，设有定子206的垂直管轴205通过第一端盖、第二端盖中的轴承204支撑外转子201旋转，定子绕组通过导线4与控制箱5连接，其中垂直管轴205的上端设连续结构或设置支架10供第二发电机9的主轴通过并固定，垂直管轴205下端的连续结构供发电机21套装连接，当第一发电机2为N台中的多台时，可从发电机21开始，直接在每台发电机外转子201外侧设置第四风轮104：将外转子201外侧高度均分成K行，每行按对称角度均布设置R个第六风叶2101或第七风叶2102，风叶外侧设定位圈2103固定叶片角度，构成昂视图为中心和边缘带圈的S形、X形、形或米字形状的风轮；其中K、R、N为自然数。
所述第二发电机9为垂直轴外转子发电机或无铁芯线圈的垂直轴外转子发电机。
所述控制箱5中设有CPU程序软件控制系统，包含：功率检测电路、转速检测电路、电压调节电路、输出程序控制电路、光电或定时器控制电路，过载保护电路，温度保护电路，自动或手动紧急停止开关，以及接触器、发光显示器或蓄电池、快速充电电路等电器元件，以满足发电机可以根据外界风力大小变化自动识别、选择、控制所有发电机按程序上载或卸载；遇到危险信号和紧急常态时，自动断开发电机负载，向发电机输入直流电迅速停止风轮1运转，并显示危险和维修信号，确保运行安全。
所述灯柱6由钢管制成，上端加工供第一发电机2套装固定的连续结构，下端与灯座7固定，灯柱内部为通风道。
所述离合器8为金属卡圈或自动离合器，安装在上下两台发电机的外转子之间，将第一发电机2中多台发电机的外转子统一连接成一体。
所述第一发电机2包含的垂直管轴连续结构是：由机械加统一加工，制成每支垂直管轴上端的外口直径微小于下端的内口直径，上下两支垂直管轴可以随机套装任意动配连接，套接后用螺栓固定，使多台发电机垂直管轴通过连续结构连接组成的第一发电机2，呈上下笔直1字圆柱体形状。
所述第一发电机2包含的垂直管轴连续结构是：由机械统一加工，制成每支垂直管轴上端的内口直径微大于需要连接的发电机垂直管轴下端的外口直径，将需要上下连接的两台发电机中的两支垂直管轴两端动配套接后用螺栓固定，使多台发电机垂直管轴通过连续结构连接组成的第一发电机2，呈上小下大的圆宝塔型形状。
所述灯座7内设气流涡旋形旋转装置，包含上端设有与灯柱6配套连接的灯座接口701，或在接口701内壁设涡旋形通风槽，接口下端与三足鼎立的灯座脚固定，灯座脚内壁包装金属板，制成内部空心上下贯通的圆宝塔形状，金属板下端留有空间作为进风口或者在进风口的基础中心点上设置一个空心的定风球11，垂直钢管穿过定风球11固定在灯座中，或者垂直钢管向上与第二发电机9的主轴连接，或者在灯座7和灯柱6外侧单独附设钢管供第一发电机2或第二发电机9的输出导线4通过与控制箱5连接；在灯座7中安装符合防雷要求的接地线。
有益效果：
本设计的三位一体风轮1与能使气流进入机座后向上涡旋形上升产生扭矩的灯座7结合，充分利用内部和外部上、中、下全方位合力推动风轮1旋转，运用发电机不接通负载则空转的原理，根据风量变化，由控制箱5自动有序控制N台发电机上载或卸载，稳定输出电压，提高发电效率，运行安全可靠。
适用于城市、农村、公路等需要露天照明的地方，如果在全国以致全球都使用，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。
附图说明
附图1、一种垂直管轴风电路灯的结构原理剖视示意图。
附图2、一种设离合器的垂直管轴风电路灯的结构剖视示意图。
附图3、一种三位一体的风轮结构示意图。
附图4和附图401、一种第一风轮的结构示意图和俯视图。
附图5和附图501、一种第二风轮连体第三风轮的结构示意图和昂视图。
附图6、三台发电机通过连续结构连接的结构剖视示意图。
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。
实施例：附图1，一种垂直管轴风电路灯的结构原理剖视示意图：图中：1.风轮，2.第一发电机，3.灯具，4.导线，5.控制箱，6.灯柱，7.灯座。
实施例：附图2，一种设离合器的垂直管轴风电路灯的结构示意图：风轮1内部设置第二发电机9，第二发电机9的外转子顶端与第二风轮102连接，第二发电机9的主轴穿过三脚支架10的中心孔后由紧固螺母固定，三脚支架10固定在第一发电机2的垂直管轴顶端，第一发电机2的垂直管轴的下端的连续结构与发电机21连接，发电机21的垂直管轴下端连续结构连接灯柱6，灯柱固定在灯座7上，第一发电机和第二发电机的输出导线4通过管路穿过定风球11引至灯座7外侧的控制箱5中连接，控制箱5通过导线与灯具3、灯具31连接，第一发电机2和21的外转子与外转子之间设离合器8；控制箱5根据风力大小变化自动控制所有发电机按程序投入运行发电或停止运行。
实施例：附图3、一种三位一体的风轮结构剖视示意图；图中：101.第一风轮，102.第二风轮，103.第三风轮。
实施例：附图4、一种第一风轮的结构示意图；避雷针1011设在金属管1015的顶端，金属管下端供与第二风轮2顶部焊接，金属管外侧高度分三行，第一行按对称角度设置两片有加长筋的第一风叶1012，第二行按对称角度设置两片有加长筋的第二风叶1013，第三行按对称角度设置两片有加长筋的第三风叶1014，定位圈1016设置在风叶中固定叶片角度；其中附图401是附图4的俯视图；风叶为长方形片状，其中第一风叶1012短于第二风叶1013，第二风叶1013短于第三风叶1014，构成整体呈宝塔形的第一风轮101。
实施例：附图5、一种第二风轮连体第三风轮的结构示意图；由金属材料压制成具有涡旋角度的弧形叶片，每个弧形叶片1022的叶面内外边缘设有供机内或机外气流推动旋转的弧形凹凸肋槽，G个弧形叶片的下端按圆周均布围成圆形固定在涡轮式球形风轮的球围1023上，上端按角度均布固定在防雨盖1021的四周，组成足够机械强度的顺时针旋转的涡轮式球形的第二风轮风轮102；球围1023外侧设置第三风轮103：将球围高度分成二行，第一行按对称角度设置两片第四风叶1031，第二行按对称角度设置两片第五风叶1032，定位圈1033设置在风叶上固定叶片角度，构成与第二风轮连体的第三风轮103；其中附图501是附图5的昂视图。
实施例：附图6、三台发电机通过连续结构连接的结构剖视示意图；外转子201与第一端盖202、第二端盖203连接，设有定子铁芯206的垂直管轴205两端通过第一端盖202、第二端盖203中的轴承204支撑外转子201旋转，发电机21的垂直管轴上端套接发电机2的垂直管轴下端连接后由螺栓固定，发电机22的垂直管轴上端套接发电机21的垂直管轴下端连接后由螺栓固定，三台发电机通过连续结构连接组成的第一发电机2，呈上小下大的塔型形状；其中，发电机2的外转子201供风轮1安装，发电机21的外转子设置第六风叶2101和第七风叶2102，定位圈2103设置在风叶外侧固定叶片角度；构成第四风轮104，发电机22的风轮设置与发电机2相同的第四风轮104，输出导线4通过垂直管轴内孔引出，离合器8分别设置在3台发电机的外转子之间，将三个外转子与风轮1一起联动。
根据上述实施例和结构原理，有些聪明的制造商试图稍微改变或减少某一另件而制造的雷同产品，也属于本发明的保护范畴之例。
Claims (9)
1.一种垂直管轴风电路灯，包括：风轮(1)与第一发电机(2)的外转子连接，第一发电机(2)的垂直管轴与灯柱(6)连接，灯柱固定在灯座(7)上，第一发电机(2)输出导线(4)通过管路连接控制箱(5)，由控制箱输出连接灯具(3)；或者，风轮(1)与第一发电机(2)的外转子连接，第二发电机(9)的外转子顶端与风轮(1)内的第二风轮(102)连接，第二发电机(9)的主轴通过支架(10)固定在第一发电机(2)的垂直管轴顶端，第一发电机(2)的垂直管轴下端与灯柱(6)连接，灯柱固定在灯座(7)上，第一发电机(2)和第二发电机(9)输出导线(4)通过管路连接控制箱(5)，由控制箱输出连接灯具(3)或灯具(31)；特征是：所述风轮(1)是一种三位一体的风力发电风轮，包含第一风轮(101)设置在第二风轮(102)的顶端，第二风轮(102)下侧球围设置第三风轮(103)；所述第一发电机(2)包含通过垂直管轴连续结构连接的N台发电机组成，发电机外转子外侧设置第四风轮(104)，外转子与外转子之间设置离合器(8)将所有外转子和风轮连接一体，利用发电机不接通负载则不能发电的空转原理，根据风量大小变化自动控制所有发电机按程序上载或卸载，以稳定输出电压提高发电效率，其中N为自然数。
2.根据权利要求1所述的垂直管轴风电路灯，特征是：所述风轮(1)为三位一体的风轮，其中第一风轮(101)由：避雷针(1011)设在金属管(1015)的顶端，金属管底端固定在第二风轮(102)顶端的中心位子，将金属管高度均分成K行，每行外侧按对称角度均布设置R个足够机械强度的第一风叶(1012)、第二风叶(1013)或第三风叶(1014)，风叶外侧设定位圈(1016)固定叶片角度，叶片的造型为弧型、方片型、7字型，组成俯视为中心和边缘带圈的X形、卐形或米字型形状；所述第一风轮(101)的材质使用绝缘材料时不安装避雷针(1011)；第二风轮(102)为涡轮式球形风轮，由金属材料压制成具有涡旋角度的G个弧形叶片(1022)，每个弧形叶片的叶面内外边缘设有供机内和机外气流推动旋转的弧形凹凸肋槽，G个弧形叶片的上端按角度均布固定在防雨盖(1021)的四周，下端按圆周均布围成圆形固定在球围(1023)上，组成足够抗弯抗拉强度的涡轮式球形风轮；球围(1023)外侧设置第三风轮(103)：将球围(1023)高度均分成K行，每行按对称角度均布设置R个第四风叶(1031)或第五风叶(1032)，风叶外侧设定位圈(1033)固定叶片角度，构成昂视为中心和边缘带圈的S形、X形、卐形或米字形状的第三风轮(103)，其中K、R、G为自然数。
3.根据权利要求1所述的垂直管轴风电路灯，特征是：所述第一发电机(2)为外转子发电机，包含：外转子(201)两端分别与第一端盖(202)、第二端盖(203)连接，设有定子(206)的垂直管轴(205)通过第一端盖、第二端盖中的轴承(204)支撑外转子(201)旋转，定子绕组通过导线(4)与控制箱(5)连接，其中垂直管轴(205)的上端设连续结构或设置支架(10)供第二发电机(9)的主轴通过并固定，垂直管轴(205)下端的连续结构供发电机(21)套装连接，当第一发电机(2)为多台时，可从发电机(21)开始，直接在每台发电机外转子(201)外侧设置第四风轮(104)。
4.根据权利要求1所述的垂直管轴风电路灯，特征是：所述控制箱(5)设有CPU程序软件控制系统，包含：功率检测电路、转速检测电路、电压调节电路、输出程序控制电路、光电或定时器控制电路，过载保护电路，温度保护电路，自动或手动紧急停止开关，以及接触器、发光显示器或蓄电池、快速充电电路，以满足发电机可以根据外界风力大小变化自动识别、选择、控制所有发电机按程序上载或卸载；遇到紧急常态时，自动断开发电机负载，向发电机输入直流电迅速停止风轮(1)运转，并显示维修信号，确保运行安全。
5.根据权利要求1所述的垂直管轴风电路灯，特征是：所述灯柱(6)由钢管制成，上端加工供第一发电机(2)套装固定的连续结构，下端与灯座(7)固定，灯柱内部为通风道。
6.根据权利要求1所述的垂直管轴风电路灯，特征是：所述离合器(8)为金属卡圈或自动离合器，安装在上下两台发电机的外转子之间，将第一发电机(2)中的多台发电机外转子统一连接成一体。
7.根据权利要求1所述的垂直管轴风电路灯，特征是：所述第一发电机(2)包含的垂直管轴连续结构：制成每支垂直管轴上端的外口直径微小于下端的内口直径，上下两支垂直管轴可以随机套装任意动配连接，套接后用螺栓固定，使多台发电机通过垂直管轴连续结构连接组成的第一发电机(2)，呈1字圆柱体形状。
8.根据权利要求1所述的垂直管轴风电路灯，特征是：所述第一发电机(2)包含的垂直管轴连续结构：制成发电机垂直管轴上端的内口直径微大于需要连接的发电机垂直管轴下端的外口直径，将需要上下连接的两台发电机中的两支垂直管轴两端动配套接后用螺栓固定，使多台发电机通过垂直管轴连续结构连接组成的第一发电机(2)，呈圆宝塔型形状。
9.根据权利要求1所述的垂直管轴风电路灯，特征是：所述灯座(7)内设气流涡旋形旋转装置，包含上端设有与灯柱(6)配套连接的灯座接口(701)，在接口(701)内壁设涡旋形通风槽，接口下端与三足鼎立的灯座脚固定，灯座脚内壁包装金属板，制成内部空心上下贯通的圆宝塔形状，金属板下端留有空间作为进风口，或者在进风口的基础中心点上设置一个空心的定风球(11)，垂直钢管穿过定风球(11)固定在灯座中，或者垂直钢管向上与第二发电机(9)的主轴连接，或者在灯座(7)和灯柱(6)外侧单独附设钢管供第一发电机(2)或第二发电机(9)的输出导线(4)通过与控制箱(5)连接。
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