CN103410669A - 附壁式风能发电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风能发电装置，尤其是涉及一种能够贴附于建筑物墙壁、且具有中国灯笼特色的风能发电机。产品由挂架、动力、电控三个模块组成，包括下挂罩、上挂罩、挂座、连接柱紧定钉、连接柱、齿轮架、推力底盘、推力滚柱、推力顶盘、齿轮轴、轴承端盖、端盖螺钉、风轮、齿轮中轴、变速齿轮、铜套、光电控制盒、立式发电机、照明集线架等二十七个零件组成，克服公知风能发电机体积庞大、风向禁格等不利因素，形成一种具有环保节能、运行可靠、适应性强、特色显著、用途广泛等精良特点的附壁式风能发电装置，且有实施简单，制造简易的优点，所形成产品结构美观大方，坚实耐用，使用方便，具有广阔的市场空间和较高的经济附加价值。

Description

附壁式风能发电机

技术领域

本发明涉及一种风能发电装置，尤其是涉及一种能够贴附于建筑物墙壁、且具有中国灯笼特色的风能发电机。

背景技术

风能发电机，是指利用电磁感应原理将风能转变为机械能、再将机械能转变成电能的装置。目前公知的风能发电机，其风能利用装置大体有立式、轮式、扇式、螺旋桨式等，这些公知的风能利用装置虽然均能将空气运动的能量转化为机械能，但其转化过程却受到风速、风向、变幅等因素，且需要较为庞大、紧固的支撑装置，从而影响到目前公知风能发电机的使用功能、应用范围及社会经济价值。

 

发明内容

本发明的目的，在于克服目前公知风能发电机体积臃肿、占用空间面积大、需庞大支撑机构等缺陷，在保障稳定发电功能的前提下，以精简体积向公众提供一种独特的风能发电装置，该发电装置除了能够像公知风能发电机一样将风能转化为电能之外，还通过附壁式安装结构、灯笼式迎截风能装置，使风能发电机具有了结构更精简、运行更稳定等优点，且兼顾了发电与照明双重用途，具有浓郁的中华民族特色。

本发明为解决技术问题所采用的方案是：

⑴ 将产品分为挂架、动力、电控三个模块来设计，其中，挂架模块作为产品的安装固定装置，动力模块用于将天然风能转化为机械能，电控模块用于将机械能转化为电源，且兼顾产品照明功能的实现和控制。

⑵ 设计一挂座零件作为挂架模块的主体零件，且在该零件上设计出用于托举风轮的托盘部分、用于放置立式发电机的挂盘部分、用于附贴建筑物墙壁的挂板部分、以及用于连续各部分关系的框架。

⑶ 在连结挂板的框架结合处，设计一对平衡燕尾，以增强挂座零件的横向稳定性；将连结挂板与挂盘之间关系的下支架，设计为倾斜形式，以强化挂座零件的竖向稳定性。

⑷ 在挂座零件托盘下端，设置一环形围罩，作为立式发电机的砂尘屏护罩；在挂座零件挂盘下端，设置一锥形围罩，作为光电控制器的屏护罩。

⑸ 将多个弧形兜风扇叶斜置环形阵列起来，形成一个风轮零件，作为产品兜截天然风力的实体装置。

⑹ 结合挂座零件托盘的形态，设计一推力底盘零件、一推力顶盘零件，以及若干推力滚柱零件，使之相互结合，形成一套完整的圆锥滚柱轴承，作为风轮零件与变速机构的中介装置。

⑺ 结合推力顶盘零件形态，设计一齿轮架零件，结合相应的变速齿轮、齿轮中轴、销、齿轮轴等零件，形成一套完整的齿轮变速机构。

⑻ 在挂座零件挂盘顶面，设置一立式发电机，使之与齿轮变速机构的从动轴连接，形成一套完整的电流发生装置。

⑼ 在齿轮架零件上方，设置一集线架零件，用于安装电力照明设备。

⑽ 在挂座零件挂盘底面，反向挂置一光电感应控制器，以实现对产品发电功能和照明功能的控制。

通过上述一系列技术方案的实施，本发明产品除了具有与公知风能发电机相同的优点之外，还可以取得下列有益效果：

⑴ 环保节能──产品直接使用干净的、可自动更将的天然风力作为动力能源，运行时无需任何外部电力、燃料支持，无噪声、无污染，绿色环保，卫生节能，可持续发展潜力巨大。

⑵ 运行可靠──产品微风即能启动，疾风仍能工作，风速适应范围从每秒0.5米到每秒16米之间，风能利用率达70％以上，运行平衡，安全可靠。

⑶ 适应性强──产品仅由挂架、动力、电控三个模块组成，集安装固定、兜截风能、变速发电、感应照明于一体，结构简单，体积精悍，安装使用时不占用任何地表使用面积，且无需风向调节机构，无需高大支架或铁塔，不存在风向格禁问题，来自任何方向的天然风力均可采纳利用，适应性强。

⑷ 特色显著──产品使用中国式灯笼作为采纳风力的动力装置，集装饰功能与实用功能于一体，具有浓郁的民族特色。

⑸ 用途广泛──产品可以适应于一切需要风力发电的场合使用，除了可适应家庭、工厂、蓄牧场、农场、林场、运动场、蓄牧场等一般场所使用外，尤其可适应于建筑物墙壁及车船路桥使用，应用范围广。

此外，本发明还有实施简单，制造简易的优点，所形成产品结构美观大方，坚实耐用，市场空间广阔，具有极高的经济附加价值和社会使用价值。

下面，结合一实施例及附图，对本发明作进一步说明。

 

附图说明

图1，是本发明一实施例产品组织结构示例图。

图2，是本发明一实施例挂架模块零件示例图。

图3，是本发明一实施例挂座零件结构全剖示例图。

图4，是本发明一实施例动力模块零件示例图。

图5，是本发明一实施例齿轮架零件结构局部剖示例图。

图6，是本发明一实施例推力顶盘零件结构局部剖示例图。

图7，是本发明一实施例电控模块零件示例图。

图8，是本发明一实施例光电控制盒零件形态示例图。

图9，是本发明一实施例产品装配示例图。

图10，是本发明一实施例产品外观示例图。

 

具体实施方式

本发明作为一项产品制造的技术方案，通过相应组织结构的有机结合，可以使方案得到具体实施。本发明一实施例产品组织结构如图1所示。

图1中，产品由挂架、动力、电控三个模块组成，其中，挂架模块由挂罩紧定钉、下挂罩、上挂罩、挂座四个零件组成，动力模块由连接柱紧定钉、连接柱、齿轮架、推力底盘、推力滚柱、推力顶盘、轴承、齿轮轴、轴承端盖、端盖螺钉、风轮、齿轮中轴、销、变速齿轮、铜套十五个零件组成，电控模块，由输电线、光电控制盒、电源导线、立式发电机、电机紧固螺钉、照明集线架、灯泡、照明导线八个零件组成。

实施例中，每个零件均有自己独特的形态，挂架模块所属各零件形态如图2所示。

图2中，按照标号顺序排列的零件依次是：挂罩紧定钉零件（1）、下挂罩零件（2）、上挂罩零件（3）、挂座零件（4），其中，挂罩紧定钉零件（1）的数量为6，其它零件的数量各自为1。

在挂架模块中，结构形态比较特殊的有挂座零件（4）。挂座零件（4）的具体结构如图3所示。

图3中，挂座零件（4）结构包括加强筒（5）、挂板（6）、斜架（7）、固定孔（8）、挂盘（9）、导线孔（10）、连柱（11）、托盘（12）、横架（13）、横架燕尾（14）、输电孔（15）十一个组成部分，其中，固定孔（8）、连柱（11）的数量各自为3，横架燕尾（14）的数量为2，其它组成部分的数量各自为1。在成品零件中，托盘（12）通过连柱（11）与挂盘（9）连接，且托盘（12）轴心线与挂盘（9）轴心线重合。

实施过程中，挂座零件（4）使用铁合金、铝合金、铜合金、粉末合金四种材料中的任一种材料制造；零件最大长度值与最大高度值之间的比例，在1:1.12到1:1.16之间；零件最大高度值与最大宽度值之间的比例，在1:1.13到1:1.17之间。

动力模块所属各零件形态如图4所示。

图4中，按照标号顺序排列的零件依次是：连接柱紧定钉零件（16）、连接柱零件（17）、齿轮架零件（18）、推力底盘零件（19）、推力滚柱零件（20）、推力顶盘零件（21）、轴承零件（22）、齿轮轴零件（23）、轴承端盖零件（24）、端盖螺钉零件（25）、风轮零件（26）、齿轮中轴零件（27）、销零件（28）、变速齿轮零件（29）、铜套零件（30），其中，推力滚柱零件（20）的数量为20，端盖螺钉零件（25）的数量为6，轴承零件（22）的数量为4，连接柱紧定钉零件（16）、轴承端盖零件（24）的数量各自为2，其它零件的数量各自为1。

在动力模块中，结构比较特殊的有齿轮架零件（18）和推力顶盘零件（21）。齿轮架零件（18）的具体结构如图5所示。

图5中，齿轮架零件（18）结构包括底盘（31）、立柱（32）、顶盘（33）、顶盘中孔（34）、顶盘减负孔（35）、端盖螺孔（36）、顶盘侧孔（37）、底盘减负孔（38）、侧沉头孔（39）、中沉头孔（40）十个组成部分，其中，端盖螺孔（36）、底盘减负孔（38）的数量各自为6，立柱（32）、顶盘减负孔（35）的数量各自为3，其它组成部分的数量各自为1；在成品零件中，顶盘（33）置于底盘（31）的上方，且通过立柱（32）相互连接；顶盘中孔（34）轴心线与中沉头孔（40）轴心线重合，顶盘侧孔（37）轴心线与侧沉头孔（39）轴心线重合。

实施过程中，齿轮架零件（18）采用采用合金结构钢制造，整个零件最大高度值与最大直径值之间的比例，在1:1.8到1:2.0之间；顶盘中孔（34）直径值与整个零件最大直径值之间的比例，在1:6.8到1:7.2之间；顶盘中孔（34）直径值与顶盘侧孔（37）直径值之间的比例，为1:1。

推力顶盘零件（21）的具体结构如图6所示。

图6中，推力顶盘零件（21）结构包括外立壁（41）、风轮固定孔（42）、复壁平顶（43）、内环键齿（44）、复壁内斜面（45）、斜面勾托（46）六个组成部分；其中，内环键齿（44）数量在45至55之间，风轮固定孔（42）数量在35到45之间，其它组成部分的数量各自为1；在成品零件中，风轮固定孔（42）轴心位于外立壁（41）垂直高度自下至上的十分之三位置，复壁平顶（43）位于外立壁（41）内侧垂直高度自下至上的十分之七位置。

实施过程中，推力顶盘零件（21）采用合金结构钢制造，整个零件最大高度值与最大直径值之间的比例，在1:3.5到1:3.8之间；所有内环键齿（44）形成的内切圆直径值与整个零件最大直径值之间的比例，在1:1.6到1:1.8之间。

电控模块所属各零件形态如图7所示。

图7中，按照标号顺序排列的零件依次是：输电线零件（47）、光电控制盒零件（48）、电源导线零件（49）、立式发电机零件（50）、电机紧固螺钉零件（51）、照明集线架零件（52）、灯泡零件（53）、照明导线零件（54），其中，电机紧固螺钉零件（51）的数量为4，其它零件的数量各自为1。

在电控模块中，起到关键作用的除立式电动机零件（50）外，还有光电控制盒零件（48）。光电控制盒零件（48）的功能结构如图8所示。

 图8中，光电控制盒零件（48）结构包括光照感应器（55）、盒盖（56）、导线孔（57）、盒座（58）、双向开关（59）五个组成部分，其中，导线孔（57）的数量为3，其它组成部分的数量各自为1；在成品零件中，导线孔（57）置于盒座（58）立壁的中部位置，光照感应器（55）、双向开关（59）均置于盒盖（56）的顶面，且两者之间绕盒盖（56）轴心相对设立。

在产品使用过程中，光电控制盒零件（48）中的双向开关（59），能够对所连接电源实现切断、正向连接、反向连接三个功能；电控制盒零件（48）中的光照感应器（55），能够根据外界光照强度自动通断电源，从而使整个产品具有自动感应发光和人工强制发光的功能。

在实施过程中，当产品所需各零件均已制造完毕之后，即可以模块为单位，将零件组合装配形成成型产品。实施例中成型产品的装配关系如图9所示。

图9中，动力模块中的推力底盘零件（19）、推力滚柱零件（20）、推力顶盘零件（21），三者相互结合，形成一套完整的圆锥滚柱轴承，置于挂架模块所属挂座零件（4）托盘上方，且推力底盘零件（19）底面与挂座零件（4）托盘顶面紧密接触；风轮零件（29）通过推力底盘零件（19）、推力滚柱零件（20）、推力顶盘零件（21）三者结合形成的圆锥滚柱轴承，置于挂座零件（4）托盘上方，成为整个产品中的最高零件；电控模块的立式发电机零件（50），在电机紧固螺钉零件的作用下，固定置于挂架模块所属挂座零件（4）挂盘上方，且立式发电机零件（50）上端通过连接柱零件（17）与齿轮轴零件（23）连接；电控模块的光电控制盒零件（48），倒置固定于挂架模块所属挂座零件（4）挂盘下方，且一方面通过输电线零件（47）与外界连接，另一方面通过电源导线零件（49）与立式发电机零件（50）连接，又一方面通过照明导线零件（54）与照明集线架零件（52）连接，形成产品中完整的光电控制系统。

通过实施形成的成型产品，兼具有发电与照明的双重功效，其使用情况如图10所示。

图10中，挂架模块所属挂座零件（4）中的挂板与外部建筑物墙壁紧密连接，动力模块所属风轮零件（26）在挂座零件（4）托举下悬立于空中，且在天然风力的推动下，发生自身绕轴旋转，再通过由变速齿轮零件（29）、齿轮轴零件（23）、销零件（28）、齿轮中轴零件（27）、连接柱零件（17）所组成机械变速机构的动力传递，驱动立式发电机零件（50）转轴高速旋转，产生电流；所产生电流通过电源导线零件（49）输向光电控制盒零件（48），且在光电控制盒零件（48）的作用下，根据外部光照强度形成不同的电流分配格局：在白天光照强烈时，立式发电机零件（50）所产生电流全部通过输电线零件（47）流向外界；当黑夜光照微弱时，立式发电机零件（50）所产生电流的一部分通过输电线零件（47）流向外界，另一部分通过照明导线零件（54）流向照明集线器零件（52），驱动灯泡零件（53）发光，从而形成产品既发电又发光的双重效能。

在实际开发过程中，产品各模块及其相关零件的形状、规格、方位等，均可以根据功能的需要而灵活变通，从而实现多种规格、多种型号的有机组合，形成多种实施方案，开拓出千姿百态的产品。

Claims (8)

1.一种附壁式风能发电装置，由挂架、动力、电控三个模块组成，其特征是：

⑴ 所述的挂架模块，由挂罩紧定钉、下挂罩、上挂罩、挂座四个零件组成，其中，挂罩紧定钉零件的数量为6，其它零件的数量各自为1；

⑵ 所述的动力模块，由连接柱紧定钉、连接柱、齿轮架、推力底盘、推力滚柱、推力顶盘、轴承、齿轮轴、轴承端盖、端盖螺钉、风轮、齿轮中轴、销、变速齿轮、铜套十五个零件组成，其中，推力滚柱零件的数量为20，端盖螺钉零件的数量为6，轴承零件的数量为4，连接柱紧定钉零件、轴承端盖零件的数量各自为2，其它零件的数量各自为1；

⑶ 所述的电控模块，由输电线、光电控制盒、电源导线、立式发电机、电机紧固螺钉、照明集线架、灯泡、照明导线八个零件组成，其中，电机紧固螺钉零件的数量为4，其它零件的数量各自为1；

⑷ 所述挂架模块中的挂座零件，其结构包括加强筒、挂板、斜架、固定孔、挂盘、导线孔、连柱、托盘、横架、横架燕尾、输电孔十一个组成部分，其中，固定孔、连柱的数量各自为3，横架燕尾的数量为2，其它组成部分的数量各自为1；

⑸ 在成型产品中，所述动力模块中的推力底盘零件、推力滚柱零件、推力顶盘零件，三者相互结合，形成一套完整的圆锥滚柱轴承，置于挂架模块所属挂座零件托盘上方，且推力底盘零件底面与挂座零件托盘顶面紧密接触；动力模块中的风轮零件，通过推力底盘零件、推力滚柱零件、推力顶盘零件三者结合形成的圆锥滚柱轴承，置于挂座零件托盘上方，成为整个产品中的最高零件；所述电控模块中的立式发电机零件，在电机紧固螺钉零件的作用下，固定置于挂架模块所属挂座零件挂盘上方，且立式发电机零件上端通过连接柱零件与齿轮轴零件连接；所述电控模块的光电控制盒零件，倒置固定于挂架模块所属挂座零件挂盘下方，且一方面通过输电线零件与外界连接，另一方面通过电源导线零件与立式发电机零件连接，又一方面通过照明导线零件与照明集线架零件连接，形成产品中完整的光电控制系统；

⑹ 在产品使用过程中，挂架模块所属挂座零件中的挂板与外部建筑物墙壁紧密连接，动力模块所属风轮零件在挂座零件托举下悬立于空中，且在天然风力推动下，发生自身绕轴旋转，再通过由变速齿轮零件、齿轮轴零件、销零件、齿轮中轴零件、连接柱零件所组成机械变速机构的动力传递，驱动立式发电机零件转轴高速旋转，产生电流；所产生电流通过电源导线零件输向光电控制盒零件，且在光电控制盒零件的作用下，根据外部光照强度形成不同的电流分配格局：在白天光照强烈时，立式发电机零件所产生电流全部通过输电线零件流向外界；当黑夜光照微弱时，立式发电机零件所产生电流的一部分通过输电线零件流向外界，另一部分通过照明导线零件流向照明集线器零件，驱动灯泡零件发光，从而形成产品既发电又发光的双重效能。

2.根据权利要求1所述的附壁式风能发电装置，其特征是：所述挂架模块中的挂座零件，使用铁合金、铝合金、铜合金、粉末合金四种材料中的任一种材料制造；零件最大长度值与最大高度值之间的比例，在1:1.12到1:1.16之间；零件最大高度值与最大宽度值之间的比例，在1:1.13到1:1.17之间；在成品零件中，托盘通过连柱与挂盘连接，且托盘轴心线与挂盘轴心线重合。

3.根据权利要求1所述的附壁式风能发电装置，其特征是：所述动力模块中的齿轮架零件，

其结构包括底盘、立柱、顶盘、顶盘中孔、顶盘减负孔、端盖螺孔、顶盘侧孔、底盘减负孔、侧沉头孔、中沉头孔十个组成部分，其中，端盖螺孔、底盘减负孔的数量各自为6，立柱、顶盘减负孔的数量各自为3，其它组成部分的数量各自为1；在成品零件中，顶盘置于底盘的上方，且通过立柱相互连接；顶盘中孔轴心线与中沉头孔轴心线重合，顶盘侧孔轴心线与侧沉头孔轴心线重合。

4.根据权利要求1所述的附壁式风能发电装置，其特征是：所述动力模块中的齿轮架零件，采用合金结构钢制造，整个零件最大高度值与最大直径值之间的比例，在1:1.8到1:2.0之间；顶盘中孔直径值与整个零件最大直径值之间的比例，在1:6.8到1:7.2之间；顶盘中孔直径值与顶盘侧孔直径值之间的比例，为1:1。

5.根据权利要求1所述的附壁式风能发电装置，其特征是：所述动力模块中的推力顶盘零件，其结构包括外立壁、风轮固定孔、复壁平顶、内环键齿、复壁内斜面、斜面勾托六个组成部分；其中，内环键齿数量在45至55之间，风轮固定孔数量在35到45之间，其它组成部分数量各自为1；在成品零件中，风轮固定孔轴心位于外立壁垂直高度自下至上的十分之三位置，复壁平顶位于外立壁内侧垂直高度自下至上的十分之七位置。

6.根据权利要求1所述的附壁式风能发电装置，其特征是：所述动力模块中的推力顶盘零件，采用合金结构钢制造，整个零件最大高度值与最大直径值之间的比例，在1:3.5到1:3.8之间；所有内环键齿形成的内切圆直径值与整个零件最大直径值之间的比例，在1:1.6到1:1.8之间。

7.根据权利要求1所述的附壁式风能发电装置，其特征是：所述电控模块中的光电控制盒零件，其结构包括光照感应器、盒盖、导线孔、盒座、双向开关五个组成部分，其中，导线孔的数量为3，其它组成部分的数量各自为1；在成品零件中，导线孔置于盒座立壁中部位置，光照感应器、双向开关均置于盒盖顶面，且两者之间绕盒盖轴心相对设立。

8.根据权利要求7所述的附壁式风能发电装置，其特征是：所述电控模块光电控制盒零件中的双向开关，能够对所连接电源实现切断、正向连接、反向连接三个功能；所述电控模块光电控制盒零件中的光照感应器，能够根据外界光照强度自动通断电源，从而使整个产品具有自动感应发光和人工强制发光的功能。

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