一种立式风力发电机的制作方法

本发明涉及一种立式风力发电机,属于风力发电机领域。

背景技术：

许多世纪以来，风力机同水力机械一样，作为动力源替代人力、畜力，对生产力的发展发挥过重要作用。近代机电动力的广泛应用以及二十世纪50年代中东油田的发现，使风力机的发展缓慢下来。

70年代初期，由于“石油危机”，出现了能源紧张的问题，人们认识到常规矿物能源供应的不稳定性和有限性，于是寻求清洁的可再生能源遂成为现代世界的一个重要课题。风能作为可再生的、无污染的自然能源又重新引起了人们重视。是将风能转换为机械能，机械能转换为电能的电力设备。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。相对柴油发电要好的多。但是若应急来用的话，还是不如柴油发电机。风力发电不可视为备用电源，但是却可以长期利用。使用风力发电机，就是源源不断地把风能变成我们家庭使用的标准市电，其节约的程度是明显的，一个家庭一年的用电只需20元电瓶液的代价。而现在的风力发电机比几年前的性能有很大改进，以前只是在少数边远地区使用，风力发电机接一个15W的灯泡直接用电，一明一暗并会经常损坏灯泡。而现在由于技术进步，采用先进的充电器、逆变器，风力发电成为有一定科技含量的小系统，并能在一定条件下代替正常的市电。山区可以借此系统做一个常年不花钱的路灯；高速公路可用它做夜晚的路标灯；山区的孩子可以在日光灯下晚自习；城市小高层楼顶也可用风力电机，这不但节约而且是真正绿色电源。家庭用风力发电机，不但可以防止停电，而且还能增加生活情趣。在旅游景区、边防、学校、部队乃至落后的山区，风力发电机正在成为人们的采购热点。无线电爱好者可用自己的技术在风力发电方面为山区人民服务，使人们看电视及照明用电与城市同步，也能使自己劳动致富。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种立式风力发电机，该结构通过叶片单向打开的设置，从而能够保证任意风向结构的转动，从而提高风能利用率，结构的设计能够有利于，有利于对现有扇叶式风力发电机进行补充，无需单独设置支撑结构，提高风能利用率；在相同转速下，本结构的叶轮的推动力是一般螺旋式叶片推动力的5-10倍。

本发明采用的技术方案如下：

本发明公开了一种立式风力发电机，包括立杆、设置与立杆上的叶轮、及由叶轮驱动的发电机，叶轮包括叶板和轮套，多个叶板竖向连接在轮套上，叶板包括架体和叶片，架体由多个横杆和多个竖杆拼接而成的框架结构，叶片的一侧与竖杆铰接、另一侧与相邻叶片通过连杆铰接；叶片的宽度大于两相邻竖杆之间的间隙。该结构的风力发电机，能够将该结构任意装设在立式的杆体上，方便于安装和实用，该结构通过叶片单向打开的设置，从而能够保证任意风向结构的转动，从而提高风能利用率，结构的设计能够有利于，有利于对现有扇叶式风力发电机进行补充，无需单独设置支撑结构，提高风能利用率；在相同转速下，本结构的叶轮的推动力是一般螺旋式叶片推动力的5-10倍。

进一步，横杆分别与竖杆及轮套铰接并在铰接处设置扭力弹簧，使横杆可竖向转动，竖杆可相对于横杆竖向转动。该结构横杆竖杆铰接，从而使风轮能够收纳，从而有效的保护风轮。

进一步，轮套与立杆转动连接，在轮套的下侧设置有环形的驱动齿轮，驱动齿轮通过变速器驱动发电机。该结构的设计，能够通过齿轮带动发电机，从而提高发电机的发电量。此外，采用该结构的叶片能够更加有利于风力的推动，其转动的力更大，可以适用于更大的齿轮比，提高发电机的发电效率。

进一步，在叶轮上方设置有可沿立杆升降的罩体，罩体滑动连接到立杆上且具有向下的开口，罩体可用于收纳叶轮。该罩体结构的设计，能够有利于风轮的保护，通过升降罩体的方式，防止风力过大对叶轮造成的损害，从而提高叶轮的使用寿命。

进一步，在罩体上设置有行走装置，行走装置包括固定架、行走电机、减速器、及行走轮，行走电机通过固定架连接到罩体上且通过减速器驱动行走轮，在立杆上设置有沿其轴向的导轨，行走轮可沿导轨移动使罩体升降。该结构的通过行走装置的设计，能够有效的保证罩体的升降，从而使罩体控制更加简单方便。

进一步，在罩体的开口处和罩体的内侧设置有导轮，导轮与横杆配合以控制叶轮收纳；在轮套与立杆之间设置有鼓式制动器，鼓式制动器与罩体联动。通过制动器的设计，能够防止叶轮在收纳时仍然保持转动，避免叶轮与罩体相对摩擦造成的损害。

进一步，叶片包括梳齿状的骨架和设在骨架上的薄膜，骨架的一侧与铰接件固定连接、另一侧的梳齿间隙处覆盖薄膜。该结构的叶片具有结构强度大，重量轻，耐用性好的特性。

进一步，其控制系统，还包括控制器和风速传感器；

横杆的端部与轮套的外侧铰接使横杆可竖向转动，横杆与竖杆铰接使竖杆可相对于横杆竖向转动，在横杆与竖杆及轮套的铰接处设置有扭力弹簧；轮套与立杆转动连接且在轮套与立杆之间设置有鼓式制动器，在轮套的下侧设置有环形的驱动齿轮，驱动齿轮通过变速器驱动发电机；在叶轮上方设置有可沿立杆升降的罩体，罩体滑动连接到立杆上且具有向下的开口并用于收纳叶轮；在罩体上设置有行走装置，行走装置包括固定架、行走电机、减速器、及行走轮，行走电机通过固定架连接到罩体上且通过减速器驱动行走轮，在立杆上设置有沿其轴向的导轨，行走轮可沿导轨移动使罩体升降；在罩体的开口处和罩体的内侧通过滑环连接有与横杆配合的导轮，滑环与罩体转动连接，鼓式制动器与罩体联动使罩体下降时鼓式制动器制动；叶片包括梳齿状的骨架和设在骨架上的薄膜，骨架的一侧与铰接件固定连接、另一侧的梳齿间隙处覆盖薄膜；

在罩体外侧设置有太阳能电池，太阳能电池连接蓄电池，蓄电池用于为行走电机供电；

控制器和风速传感器设置在罩体上，且控制器分别与风速传感器及行走电机电连接。

该结构实现该风力发电机的自动控制，同时还能够实现自动收纳，从而提高结构的自动化程度，提高结构的独立性和可用性；能够实现风力发电机的自动控制，能够保证设备的可用性和可操作性。提高该发电设备的使用寿命。

进一步，其叶轮的收放的方法：

步骤1：当风速超过安全值的统计次数大于设定值的时，控制器启动驱动电机，使罩体以1-3m/min的速度下降，同时，与罩体联动的鼓式制动器对叶轮进行制动，使叶轮以0.6-0.8r/s2的加速度减速至零；

步骤2：当罩体下侧的导轮与横杆接触时，导轮沿横杆的径向移动，并推动横杆竖向转动，使横杆向靠近立杆方向收缩，罩体推动横杆收缩并将叶轮收纳至罩体内；

步骤3：当风速将至安全值范围内时控制器控制罩体上升，与罩体联动的鼓式制动器放开对叶轮的制动，横杆在扭力弹簧的弹力作用下水平方向展开，叶轮在风力作用下转动，从进而驱动发电机发电。

该方法通过风速的检测，自动控制风轮的收纳和放出，从而防止叶轮在强风作用下，造成的损害。

进一步，所述骨架采用以下重量份的材料组成：16-20份铝合金丝、12-22份钢丝、24-26份尼龙、16-18份亚麻丝、17-30份竹纤维、7-17份聚苯乙烯、4-10份丁腈橡胶、3-9份碳酸钙粉末、4-7份玻璃纤维网格布、6-8份鲫鱼刺、2-5份蚕丝；所述薄膜采用以下重量份的材料组成：20-35份聚氯乙烯、1.8-2.2份油酸钾皂0.7-0.9份乙基纤维素、1.6-2.2份聚碳酸酯、0.2-0.6份蓖麻油、0.2-0.3份锌钡白、1.4-1.8份丙烯酸聚氨酯、0.3-0.5份邻苯二甲酸双十三酯、0.7-0.9份呋喃树脂、0.1-0.3份石墨粉、3.5-4份氧化铋、0.2-0.4份过氧化二异丙苯、0.8-1份硫代二丙酸二月桂酯、0.4-0.5份古马隆树脂、0.4-0.5份聚对苯二甲酸二乙酯、0.08-0.1份亚硫酸氢钠、4.4-4.8份过氧化苯甲酸叔丁酯、2.5-2.7份聚偏氟乙烯、1.8-1.9份三氧化钨、0.8-1份邻苯二甲酸酯、0.2-0.4份聚磷酸铵、0.1-0.5份聚硫橡胶、3.3-4份松香树脂。

该成分的骨架具有重量轻、结构强度大，柔韧性强，结构稳定灯特点；该成分的薄膜具有弯曲性好，附着能力强，能够反复拉伸灯特性，其使用寿命长，抗氧化能力强，重量轻。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、该结构的风力发电机，能够将该结构任意装设在立式的杆体上，方便于安装和实用，该结构通过叶片单向打开的设置，从而能够保证任意风向结构的转动，从而提高风能利用率，结构的设计能够有利于，有利于对现有扇叶式风力发电机进行补充，无需单独设置支撑结构，提高风能利用率；在相同转速下，本结构的叶轮的推动力是一般螺旋式叶片推动力的5-10倍。

2、该采用横杆与竖杆相互铰接的设计，以及罩体的设计从而使风轮能够收纳，从而有效的保护风轮；通过行走装置的设计，能够有效的保证罩体的升降，从而使罩体控制更加简单方便，能够实现自动收纳，从而提高结构的自动化程度，提高结构的独立性和可用性；能够实现风力发电机的自动控制，能够保证设备的可用性和可操作性。提高该发电设备的使用寿命。

附图说明

图1是本发明中立式风力发电机主视图；

图2是本发明中叶轮结构俯视图。

图中标记：1-立杆，2-行走装置，3-罩体，4-叶轮，41-横杆，42-竖杆，43-叶片，44-连杆，5-发电机。

具体实施方式

实施例1：

如图1、2所示，本发明的本发明公开了一种立式风力发电机，包括立杆1、设置与立杆1上的叶轮4、及由叶轮4驱动的发电机5，叶轮4包括叶板和轮套，多个叶板竖向连接在轮套上，叶板包括架体和叶片43，架体由多个横杆41和多个竖杆42拼接而成的框架结构，叶片43的一侧与竖杆42铰接、另一侧与相邻叶片43通过连杆44铰接；叶片43的宽度大于两相邻竖杆42之间的间隙。

横杆41分别与竖杆42及轮套铰接并在铰接处设置扭力弹簧，使横杆41可竖向转动，竖杆42可相对于横杆41竖向转动。

轮套与立杆1转动连接，在轮套的下侧设置有环形的驱动齿轮，驱动齿轮通过变速器驱动发电机5。

在叶轮4上方设置有可沿立杆升降的罩体3，罩体3滑动连接到立杆1上且具有向下的开口，罩体3可用于收纳叶轮4。

在罩体3上设置有行走装置2，行走装置2包括固定架、行走电机、减速器、及行走轮，行走电机通过固定架连接到罩体上且通过减速器驱动行走轮，在立杆1上设置有沿其轴向的导轨，行走轮可沿导轨移动使罩体3升降。

在罩体3的开口处和罩体3的内侧设置有导轮，导轮与横杆41配合以控制叶轮4收纳；在轮套与立杆1之间设置有鼓式制动器，鼓式制动器与罩体3联动。

叶片43包括梳齿状的骨架和设在骨架上的薄膜，骨架的一侧与铰接件固定连接、另一侧的梳齿间隙处覆盖薄膜。

实施例2

本发明公开了一种立式发电机5及其控制系统，本发明的本发明公开了一种立式风力发电机，包括立杆1、设置与立杆1上的叶轮4、及由叶轮4驱动的发电机5，叶轮4包括叶板和轮套，多个叶板竖向连接在轮套上，叶板包括架体和叶片43，架体由多个横杆41和多个竖杆42拼接而成的框架结构，叶片43的一侧与竖杆42铰接、另一侧与相邻叶片43通过连杆44铰接；叶片43的宽度大于相邻竖杆42之间的间隙；

还包括控制器和风速传感器；

横杆41的端部与轮套的外侧铰接使横杆41可竖向转动，横杆41与竖杆42铰接使竖杆42可相对于横杆41竖向转动，在横杆41与竖杆42及轮套的铰接处设置有扭力弹簧；轮套与立杆1转动连接且在轮套与立杆1之间设置有鼓式制动器，在轮套的下侧设置有环形的驱动齿轮，驱动齿轮通过变速器驱动发电机5；在叶轮4上方设置有可沿立杆升降的罩体3，罩体3滑动连接到立杆1上且具有向下的开口并用于收纳叶轮4；在罩体3上设置有行走装置2，行走装置2包括固定架、行走电机、减速器、及行走轮，行走电机通过固定架连接到罩体上且通过减速器驱动行走轮，在立杆1上设置有沿其轴向的导轨，行走轮可沿导轨移动使罩体3升降；在罩体3的开口处和罩体3的内侧通过滑环连接有与横杆41配合的导轮，滑环与罩体3转动连接，鼓式制动器与罩体3联动使罩体3下降时鼓式制动器制动；叶片43包括梳齿状的骨架和设在骨架上的薄膜，骨架的一侧与铰接件固定连接、另一侧的梳齿间隙处覆盖薄膜；

在罩体3外侧设置有太阳能电池，太阳能电池连接蓄电池，蓄电池用于为行走电机供电；

控制器和风速传感器设置在罩体3上，且控制器分别与风速传感器及行走电机电连接。

该结构实现该风力发电机5的自动控制，同时还能够实现自动收纳，从而提高结构的自动化程度，提高结构的独立性和可用性；能够实现风力发电机5的自动控制，能够保证设备的可用性和可操作性。提高该发电设备的使用寿命。

实施例3

基于实施例1或2的叶轮4的收放的方法：

步骤1：当风速超过安全值的统计次数大于设定值的时，控制器启动驱动电机，使罩体3以1-3m/min的速度下降，同时，与罩体3联动的鼓式制动器对叶轮4进行制动，使叶轮4以0.6-0.8r/s2的加速度减速至零；

步骤2：当罩体3下侧的导轮与横杆41接触时，导轮沿横杆41的径向移动，并推动横杆41竖向转动，使横杆41向靠近立杆1方向收缩，罩体3推动横杆41收缩并将叶轮4收纳至罩体3内；

步骤3：当风速将至安全值范围内时控制器控制罩体3上升，与罩体3联动的鼓式制动器放开对叶轮4的制动，横杆41在扭力弹簧的弹力作用下水平方向展开，叶轮4在风力作用下转动，从进而驱动发电机5发电。

该方法通过风速的检测，自动控制风轮的收纳和放出，从而防止叶轮4在强风作用下，造成的损害。

实施例4

实施例1或2中，骨架采用以下重量份的材料组成：16-20份铝合金丝、12-22份钢丝、24-26份尼龙、16-18份亚麻丝、17-30份竹纤维、7-17份聚苯乙烯、4-10份丁腈橡胶、3-9份碳酸钙粉末、4-7份玻璃纤维网格布、6-8份鲫鱼刺、2-5份蚕丝；

薄膜采用以下重量份的材料组成：20-35份聚氯乙烯、1.8-2.2份油酸钾皂0.7-0.9份乙基纤维素、1.6-2.2份聚碳酸酯、0.2-0.6份蓖麻油、0.2-0.3份锌钡白、1.4-1.8份丙烯酸聚氨酯、0.3-0.5份邻苯二甲酸双十三酯、0.7-0.9份呋喃树脂、0.1-0.3份石墨粉、3.5-4份氧化铋、0.2-0.4份过氧化二异丙苯、0.8-1份硫代二丙酸二月桂酯、0.4-0.5份古马隆树脂、0.4-0.5份聚对苯二甲酸二乙酯、0.08-0.1份亚硫酸氢钠、4.4-4.8份过氧化苯甲酸叔丁酯、2.5-2.7份聚偏氟乙烯、1.8-1.9份三氧化钨、0.8-1份邻苯二甲酸酯、0.2-0.4份聚磷酸铵、0.1-0.5份聚硫橡胶、3.3-4份松香树脂。

该成分的骨架具有重量轻、结构强度大，柔韧性强，结构稳定灯特点；该成分的薄膜具有弯曲性好，附着能力强，能够反复拉伸灯特性，其使用寿命长，抗氧化能力强，重量轻。