專利名稱：一種聯(lián)合式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電機(jī)，特別涉及一種水平軸式和垂直軸式聯(lián)合風(fēng)
力發(fā)電機(jī)組。
背景技術(shù)：
隨著常規(guī)能源石油、煤炭等的儲(chǔ)量日以減少，各種可再生的新能源越來越受到人們的重視，在各種新能源中風(fēng)力發(fā)電以其清潔、經(jīng)濟(jì)、投資少見效快而得到了廣泛的應(yīng)用。風(fēng)力能源是潔凈的再生能源，取之不盡用之不竭，因此在最近幾十年，風(fēng)力風(fēng)電技術(shù)發(fā)展非常迅猛.現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)按結(jié)構(gòu)安
裝結(jié)構(gòu)的不同可分為兩類水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。水平軸式發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪軸線的安裝位置與水平夾角不大于15度，其葉片翼形通常使用飛機(jī)翼形，它以類似螺旋槳式的葉片繞水乎軸旋轉(zhuǎn)。風(fēng)輪的掃掠面與風(fēng)向垂直，并隨風(fēng)向變化而迎風(fēng)回轉(zhuǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是它的風(fēng)能利用系數(shù)比較高，工作狀態(tài)比較穩(wěn)定。水平軸式發(fā)電機(jī)的缺點(diǎn)是維護(hù)時(shí)往往需要爬到幾十米的高處去維修，維護(hù)比較困難。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪軸線的安裝位置與水平垂直，其葉片繞垂直軸旋轉(zhuǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是風(fēng)輪可吸收來自任意方向的風(fēng)能，而不需要跟蹤風(fēng)向的迎風(fēng)機(jī)構(gòu)。結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，且便于維修。其缺點(diǎn)是風(fēng)能利用系數(shù)低、啟動(dòng)性能差，運(yùn)行效率低，葉片固定，不能調(diào)速，只能依靠蓄電池保持電池電壓相對穩(wěn)定。而且無論是水平軸式發(fā)電機(jī)還是垂直軸式發(fā)電機(jī)的的葉片設(shè)計(jì)技術(shù)，葉片的制造材料以及風(fēng)力發(fā)電機(jī)的整體設(shè)計(jì)有待進(jìn)一步的提高。這使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率和風(fēng)能利用率受到較大的限制。
實(shí)用新型內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種新型結(jié)構(gòu)的發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)采用水平軸式和垂直軸式聯(lián)合風(fēng)力發(fā)電，結(jié)合了水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)和垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，有效地提高了風(fēng)能的利用系數(shù)和發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率。
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型釆用如下技術(shù)方案
一種聯(lián)合式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括一水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)、 一垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，所述水平軸式發(fā)電機(jī)包括水平風(fēng)輪和水平發(fā)電機(jī)，所述垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括垂直風(fēng)輪和垂直發(fā)電機(jī)，所述聯(lián)合式風(fēng)力發(fā)電機(jī)還包括一塔架，所述水平軸式發(fā)電機(jī)固定于塔架頂部，所述所述垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的垂直風(fēng)輪固定在塔架偏上部并與所述垂直發(fā)電機(jī)連接。
依上述主要技術(shù)特征，所述水平軸式發(fā)電機(jī)包括至少兩個(gè)水平風(fēng)輪，所述水平發(fā)電機(jī)包括與所述水平風(fēng)輪個(gè)數(shù)相等的轉(zhuǎn)子，所述水平風(fēng)輪與所述轉(zhuǎn)子--對應(yīng)連接，相鄰兩個(gè)水平風(fēng)輪之間的轉(zhuǎn)向相反。
依上述主要技術(shù)特征，所述水平風(fēng)輪最大厚度(y鵬x)與翼弦(xl)的比值為0.12,所述水平風(fēng)輪壓力中心點(diǎn)(xc)與前^^巨離(xl)的比值為0.28。
依上迷主要技術(shù)特征，所述水平風(fēng)輪的葉片為梯形。
依上述主要技術(shù)特征，所述水平風(fēng)輪的葉片為空心葉片，由兩個(gè)半片黏結(jié)而成，兩個(gè)半片之間設(shè)有多個(gè)三角形隔板支撐。
依上述主要技術(shù)特征，所述半片采用纖維編織結(jié)構(gòu)，所述纖維為4 5度交叉。
依上述主要技術(shù)特征，所述纖維材料為玻璃纖維樹脂基復(fù)合材料。依上述主要技術(shù)特征，所述水平軸式發(fā)電機(jī)包括兩個(gè)沿水平方向依次排列的水平風(fēng)輪，所述水平發(fā)電機(jī)內(nèi)外兩個(gè)轉(zhuǎn)子，所述兩個(gè)水平風(fēng)輪分別與所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子連接。
依上述主要技術(shù)特征，所述兩個(gè)沿水平方向依次排列的水平風(fēng)輪中后置風(fēng)輪直徑大小至少等于前置風(fēng)輪直徑的兩倍。
依上述主要技術(shù)特征，所述垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的垂直風(fēng)輪由兩個(gè)中心
軸線相互錯(cuò)開的半圓柱形葉片組成，所述兩個(gè)半圓柱形葉片構(gòu)成一s形。。
依上述主要技術(shù)特征，所述兩個(gè)半圓柱形葉片中心軸線的偏移量(e)和所述風(fēng)輪半圓柱葉片直徑(d)的比值為0.17。
依上述主要技術(shù)特征，所述垂直風(fēng)輪材料采用玻璃纖維樹脂基復(fù)合材料或一次成型金屬復(fù)合材料。
上述技術(shù)方案具有如下有益效果由于在本實(shí)用新型中風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)和垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)兩種發(fā)電機(jī)，并改良了發(fā)電機(jī)風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)，采用這兩種電機(jī)聯(lián)合發(fā)電，使得這兩種發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)相互結(jié)合，從而有效地提高了風(fēng)能的利用系數(shù)和發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率。
上述說明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例并配合附圖
詳細(xì)說明如后。本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。附困說明
圖l是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例水平風(fēng)輪和水平電機(jī)連接示意圖。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例水平風(fēng)輪葉片的幾何特征困，
圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例水平風(fēng)輪葉片的受力示意圖。
圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例水平風(fēng)輪葉片的結(jié)構(gòu)截面圖。
圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例水平風(fēng)輪葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例垂直風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例垂直風(fēng)輪葉片的幾何特征圖。
1:小水平風(fēng)輪，2、大水平風(fēng)輪，3、水平電機(jī)，4、尾舵，5、塔架，6
垂直風(fēng)輪，7、垂直電機(jī)，8、基座，9、內(nèi)轉(zhuǎn)子，IO外轉(zhuǎn)子，11、電才幾外殼，
12、轉(zhuǎn)軸，13、水平風(fēng)輪半片，14、三角支撐，xl、翼弦，ymax、最大厚度，
e、沖角，F(xiàn)y、升力，F(xiàn)、合力，C、壓力中心點(diǎn)
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的介紹如圖l、 2、 7所示，作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，該聯(lián)合風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括一水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)、 一垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)和一塔架。水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)固定在塔架5的頂部，包括一小水平風(fēng)輪1和一大水平風(fēng)輪2，小水平風(fēng)輪1和大水平風(fēng)輪2同軸安裝，大水平風(fēng)輪2位于小水平風(fēng)輪1的后側(cè)，大水平風(fēng)輪2半徑至少是小水平風(fēng)輪1半徑的兩倍。水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的水平電機(jī)3包括內(nèi)轉(zhuǎn)子9和外轉(zhuǎn)子10兩個(gè)轉(zhuǎn)子，內(nèi)轉(zhuǎn)子9通過連接軸12與小水平風(fēng)輪l ^4>舵4連接，外轉(zhuǎn)子10通過連接軸大水平風(fēng)輪2連接，外轉(zhuǎn)子10外部設(shè)有外殼11。小水平風(fēng)輪1和大水平風(fēng)輪2轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反。
垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括垂直風(fēng)輪6和垂直電機(jī)7,垂直風(fēng)輪6固定在塔架5的偏上端，并與垂直電機(jī)7連接，塔架5的下端設(shè)有基座8，以方便塔架5固定在地面上，為減輕基座的重量，垂直電機(jī)7可固定在基座上。垂直風(fēng)輪6由兩個(gè)兩個(gè)中心軸線相互錯(cuò)開的半圓柱形葉片組成，半圓柱形葉片構(gòu)成一S形。
采用這種結(jié)構(gòu)的水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，當(dāng)風(fēng)輪隨風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于大小風(fēng)輪的內(nèi)外轉(zhuǎn)向相反，因此該電機(jī)內(nèi)外轉(zhuǎn)子的相對運(yùn)動(dòng)較一般的電機(jī)相對運(yùn)動(dòng)要快，因此所以該水平軸式發(fā)電機(jī)比普通發(fā)電機(jī)由更高的發(fā)電效率。垂直風(fēng)^i殳計(jì)成S型風(fēng)輪，S型風(fēng)輪由中心軸線相互錯(cuò)開的兩個(gè)半圓柱形葉片組成，順風(fēng)而動(dòng)的凹面葉片與凸面迎風(fēng)的葉片間形成做動(dòng)氣流的通道，在兩個(gè)葉片的引導(dǎo)下，氣流發(fā)生轉(zhuǎn)折，轉(zhuǎn)折氣流對凸面迎風(fēng)的葉片產(chǎn)生與風(fēng)向相反的作用力，從而減少了逆風(fēng)葉片消耗的功，提高風(fēng)能的利用率。
作為上述實(shí)施例技術(shù)方案的一種優(yōu)選方式，如圖3、 4所示，水平風(fēng)輪葉片的幾何特性為葉片最大厚度y m a x和翼弦x 1比值為0.12左右。取壓力中心點(diǎn)距離xc與翼旋xl的比值為0. 28。
作為上述實(shí)施例技術(shù)方案的另一種優(yōu)選方案，如圖5所示，水平風(fēng)輪葉片為梯形葉片。
作為上述技術(shù)實(shí)施例技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)選，如圖6所示，該水平風(fēng)輪的葉片為空心葉片，由兩個(gè)半片13黏結(jié)而成，兩個(gè)半片13之間設(shè)有多個(gè)三角形隔板14支撐。半片釆用纖維編織結(jié)構(gòu)，纖維之間為4 5度交叉，釆用這種結(jié)構(gòu)可使葉片承受較大的扭矩。纖維材料優(yōu)選為玻璃纖維樹脂基復(fù)合材料。
作為另一種優(yōu)選方案，該水平風(fēng)輪選用3葉片風(fēng)輪，主要是3葉片風(fēng)輪的重力分布對風(fēng)輪-塔架軸線形成勻稱分布，不千擾風(fēng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)，可提高風(fēng)能的利用率。垂直風(fēng)輪的一種優(yōu)選方案如圖7所示，兩個(gè)半圓柱形葉片中心軸線的偏移量e和風(fēng)輪半圓柱葉片直徑d的比值為0.17。采用這種結(jié)構(gòu)可使垂直風(fēng)輪的功率系數(shù)達(dá)到最高，風(fēng)輪葉片的材料釆用玻璃纖維樹脂基復(fù)合材料或一次成型金屬復(fù)合材料等。
風(fēng)輪的主要部分是葉片，葉片是轉(zhuǎn)化流動(dòng)空氣動(dòng)能的首要載體。以上的設(shè)計(jì)是為了選擇最佳形狀葉片翼型和葉片尺寸，使風(fēng)輪具有優(yōu)異的空氣動(dòng)力學(xué)特性，從而極大的提高風(fēng)機(jī)效率。本風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過兩個(gè)水平風(fēng)輪及一個(gè)垂直風(fēng)輪構(gòu)成聯(lián)合風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，通過原理試驗(yàn)表明，功率和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速成平方關(guān)系，所以風(fēng)能利用率由很大提高。
以上對本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種聯(lián)合式風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型的限制，凡依本實(shí)用新型設(shè)計(jì)思想所做的任何改變都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
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權(quán)利要求1一種聯(lián)合式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括一水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)、一垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，所述水平軸式發(fā)電機(jī)包括水平風(fēng)輪和水平發(fā)電機(jī)，所述垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括垂直風(fēng)輪和垂直發(fā)電機(jī)，其特征在于所述聯(lián)合式風(fēng)力發(fā)電機(jī)還包括一塔架，所述水平軸式發(fā)電機(jī)固定于塔架頂部，所述所述垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的垂直風(fēng)輪固定在塔架偏上部并與所述垂直發(fā)電機(jī)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)合式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述水平軸式發(fā)電機(jī)包括至少兩個(gè)水平風(fēng)輪，所述水平發(fā)電機(jī)包括與所述水平風(fēng)輪個(gè)數(shù)相等的轉(zhuǎn)子，所述水平風(fēng)輪與所迷轉(zhuǎn)子一一對應(yīng)連接，相鄰兩個(gè)水平風(fēng)輪之間的轉(zhuǎn)向相反。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所迷的一種聯(lián)合式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述水平風(fēng)輪最大厚度(ymax)與翼弦(xl)的比值為0.12,所述水平風(fēng)輪壓力中心點(diǎn)(xc)與前緣距離(xl)的比值為0.28。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種聯(lián)合式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述水平風(fēng)輪的葉片為梯形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種聯(lián)合式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述水平風(fēng)輪的葉片為空心葉片，由兩個(gè)半片教結(jié)而成，兩個(gè)半片之間設(shè)有多個(gè)三角形隔板支撐。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所迷的一種聯(lián)合式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述半片采用纖維編織結(jié)構(gòu)，所述纖維為4 5度交叉。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種聯(lián)合式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述纖維材 料為玻璃纖維樹脂基復(fù)合材料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2至7中任意一項(xiàng)所述的一種聯(lián)合式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述水平軸式發(fā)電機(jī)包括兩個(gè)沿水平方向依次排列的水平風(fēng)輪，所述水平發(fā)電機(jī)內(nèi)外兩個(gè)轉(zhuǎn)子，所述兩個(gè)水平風(fēng)輪分別與所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所迷的一種聯(lián)合式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述兩個(gè)沿水平方向依次排列的水平風(fēng)輪中后置風(fēng)輪直徑大小至少等于前置風(fēng)輪直徑的兩倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7或9中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的一種聯(lián)合式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的垂直風(fēng)輪由中心軸線相互錯(cuò)開的兩個(gè)半圃柱形葉片組成，所迷兩個(gè)半圓柱形葉片構(gòu)成一S形。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種聯(lián)合式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所迷兩個(gè)半圓柱形葉片中心軸線的偏移量(e)和所述風(fēng)^^半圓柱葉片直徑(d)的比值為0.17。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種聯(lián)合式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的垂直風(fēng)輪由中心軸線相互錯(cuò)開的兩個(gè)半圓柱形葉片組成，所述兩個(gè)半圓柱形葉片構(gòu)成一 S形。。
13.才艮據(jù)權(quán)利要求12所述的一種聯(lián)合式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述兩個(gè)半圓柱形葉片中心軸線的偏移量(e)和所述風(fēng)輪半圓柱葉片直徑(d)的比值為0. 17。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所迷的一種聯(lián)合式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所迷垂直風(fēng)輪材料采用玻璃纖維樹脂基復(fù)合材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至13任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的一種聯(lián)合式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述垂直風(fēng)輪材料采用玻璃纖維樹脂基復(fù)合材料。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種聯(lián)合式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括一水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)、一垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)和一塔架，水平軸式發(fā)電機(jī)包括水平風(fēng)輪和水平發(fā)電機(jī)，垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括垂直風(fēng)輪和垂直發(fā)電機(jī)，水平軸式發(fā)電機(jī)固定于塔架頂部，所述垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的垂直風(fēng)輪固定在塔架偏上部并與垂直發(fā)電機(jī)連接。本實(shí)用新型中風(fēng)力發(fā)電機(jī)可單獨(dú)采用這兩種發(fā)電機(jī)的一種或組合兩種發(fā)電機(jī)聯(lián)合發(fā)電，并改良了發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，使得這兩種發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)相互結(jié)合，從而有效地提高了風(fēng)能的利用系數(shù)和發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率。
文檔編號F03D1/06GK201433856SQ20092006986
公開日2010年3月31日 申請日期2009年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月3日
發(fā)明者巫光宇, 王昭云 申請人:巫光宇;王昭云