铁塔形中心点避雷的风力发电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铁塔形中心点避雷的风力发电机，属于风电清洁能源技术领域。
【背景技术】
[0002]现有技术中的垂直轴风力发电机，没有统一定型设计，难免良莠不一，也不能适应在大至丘陵、海滩、草原、江湖、河岸，小至屋顶、屋后、牧场、田间、地面的标准化统一配套设计和安装设置；同时垂直轴风力发机的缺陷还在于没有中心点避雷装置和物联网监视措施，运行中风力发电机的定子绕组容易被雷电冲击，特别在南方雷雨季节，露天风雨中潮湿的发电机绝缘电阻降低，一但雷电所至，轻则定子绕组绝缘击穿短路或轴承电弧卡死，重则引暴自燃，为此目前多采用设立独立避雷针来解决，不足之处是独立避雷针不仅要符合严格的安全技术规范要求，而且成本提高、空间浪费，由于独立避雷针与发电机之间有间隔距离，难以彻底解决防雷保护效果，缺乏远距离安全监控装置。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服上述缺陷，采用以下技术方案解决:
[0004]一种铁塔形中心点避雷的风力发电机，包括:机头I与铁塔形的机座2连接，导线4将发电机输出端引至控制箱3经电源调制后，再由控制箱输出分别连接灯具5、网络摄像头6或副网络摄像头61或无线转发器7，特征是:机头I顶端装有设置网络摄像头6的中心点避雷装置11，效保护了发电机和网络摄像头不受雷电冲击，网络摄像头6与计算机或智能手机联网，自动摄像，保存或随时监视外界以及发电机运行情况，构成安全监控的物联网体系，机座2内设喇叭形进风口 23，与机头I连接，利用地面暖气向上升腾的拔风力，促使风轮自动旋转，引导自然界风源从第一风轮12、第二风轮13、第三风轮14和机座2内部全方位推动风轮旋转发电，使发电能力倍增。
[0005]所述中心点避雷装置11，由金属管或不锈圆钢04，顶端制成避雷针101穿出金属防雨罩102中心顶端并焊接固定，金属管或不锈圆钢04上端设绝缘轴承103，下端通过第一风轮12、第二风轮13、第三风轮14中的立管205固定在发电机15的主轴上端构成，其中绝缘轴承103外圆绝缘体与立管205内壁接触利于中心点定位；中心点避雷装置11的高度大于第一风轮12的半径，使被保护体处在以顶点为中心的弧形圈下的保护范围内，利用发电机主轴与机头、机座的金属体固定以后的良好导电性能，直接连通机座底脚基础24中的接地网；设置成功后的中心点避雷装置11为不动体，屹立在风力发电机中心的制高点上，守护着旋转中的风轮，有效保护风轮中发电机的定子绕组和滚珠轴承或网络摄像头6不受雷电冲击，确保风力发电机安全运行；其中网络摄像头6或副网络摄像头61或无线转发器7与计算机或其它智能手机联网构成远程物联网安全防护监控系统。
[0006]所述机头1，由金属出风管16顶端设置发电机15，发电机15的外转子依次与第三风轮14、第二风轮13、第一风轮12连接，导线4连接发电机15的定子绕组后从主轴内孔管路引出至控制箱3构成，其中，出风管16底端设有法兰圈17，网络摄像头6设置在不动体的中心点避雷装置11的防雨罩下方的金属管104上，第一风轮12或眺台8上设置副网络摄像头61或无线转发器7。
[0007]所述机座2上端设法兰21，法兰21的下端连接进风口 23，进风口 23为上小下大的喇叭形圆管体，圆管体外围由若干角铁或钢管支撑22，焊接组成正方体或圆形体的立体式铁塔形机座2，机座2的四个底脚固定在四个正方形排列、中间设钢筋混凝土十字架支撑的基础24上，基础中的钢筋统一焊接固定后，分别入地组成规范的放射式接地网。
[0008]所述第一风轮12由2N个能顺风向自动开合的半月形立式风斗或半月形立式风斗按X层次组合而成，其中N或X为自然数，当X设为两层配置时:第一层的第I风斗201和对称的第2风斗202，第二层的第3风斗203和对称第4风斗204，各自固定在立管205上，其中第一定位盘206通过立管205设置在第一层风斗的弧形静片的上端，第二定位盘207通过立管设置在第一层风斗的弧形静片的和第二层风斗的弧形静片的中间，第三定位盘208通过立管与第二层风斗的弧形静片的下端连接以后，设置在立管205的底端，将上下两层4个风斗按各占90度的定位角度通过定位盘定位调整后与立管205固定，其中，底端的第三定位盘208中设若干螺孔供连接第二风轮13时使用。
[0009]所述定位盘为圆形金属薄片，盘面上刻有360度分度线供设置风斗时定位，中心设圆孔或圆环凸子供与立管205焊接或螺丝或拉铆钉固定。
[0010]所述的第二风轮13为涡轮式球形风轮，由金属薄板材料压制成涡旋角度的弧形叶片302，每个弧形叶片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球围303上，上端按角度均布固定在第一防雨盖301的四周，组成足够机械强度的顺时针旋转的涡轮式球形风轮，其中G为自然数，第一防雨盖301中设若干螺孔供第三风轮14连接时使用。
[0011]所述的第三风轮14设置在第二风轮13的内部，同样为涡轮式球形风轮，由金属薄板材料压制成涡旋角度的弧形叶片402，每个弧形叶片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球围403上，上端按角度均布固定在第二防雨盖401的四周，组成足够机械强度的顺时针旋转的涡轮式球形风轮，其中G为自然数，第二防雨盖401中设若干螺孔供发电机外转子或传动机构连接时使用。
[0012]所述第二风轮13与第三风轮14两风轮连接时，需要选择好斜度的最佳点，将第三风轮14涡旋角度出风口向着第二风轮13涡旋角度的弧形叶片内侧，以延长出风轨道和涡旋角度，防止自然界恶劣天气时风风雨雨对涡轮式球形风轮内部的侵蚀，而且能助长风轮旋转，解决了长期以来由于使用一个涡轮式球形风轮，导致出风口气流角度与自然界风能气流逆向抵触，降低风轮旋转速度的缺陷，同时将发电机15的外转子安装在第二风轮13和第三风轮14两风轮内部顶端，不仅避免风雨侵蚀而且通风散热传动灵敏。
[0013]所述发电机15为外转子发电机，作为优选，中小型发电机使用垂直轴外转子永磁无铁芯线圈发电机，中大型发电机选用垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机，选择为垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机时，由:发电机主轴92，分别通过轴承连接第一端盖91、第二端盖95、第三端盖96、第四端盖99，设在第二端盖95和第三端盖96中间的定子97绕组971与设在第三端盖96下端和第四端盖99中间的定子98绕组981与第一永磁块953、第二永磁块963、第三永磁块965、第四永磁块993之间留有气隙，第二端盖95外圆设防尘套94、内圆设太阳齿轮954，太阳齿轮与固定在主轴92上的行星架93下端设置的2h个行星齿轮932啮合，其中h为自然数，行星齿轮932另一侧与设在第一端盖91下端的齿圈911啮合构成，其中，导线4连接发电机的定子绕组后通过主轴92中的管路引至控制箱3，第二端盖95与防尘套94连接以后构成储液器，使行星齿轮系统直接浸置在润滑油999中运行，降低齿轮摩擦噪声，提高冷却系数和使用寿命，同时将外转子发电机与行星齿轮增速器融于一体，不仅减少发电机的重量和体积，提高发电机转速，增强发电效果，而且在发电机的主轴92上端设有可供设置中心点避雷装置11定位的备用螺孔921。
[0014]所述控制箱3内设有CPU程序软件控制系统包含:功率检测电路、转速检测电路、电压调制电路、程序控制电路、过流保护电路，或限速和紧急止动刹车电路，以及蓄电池和快速充电电路的电器元件，以满足发电机可以根据外界风力大小变化自动控制发电机按程序发电，确保运行安全；输出足够的电能供应灯具5或网络摄像头6或无线转发器7构成的远程自动化安全监控网络体系使用。
[0015]有益效果:
[0016]本设计利用地面暖气向上升腾的拔风力，使机头管内空气向上流动，推动风轮自动旋转，引导自然界风源从上、中、下外部和机头座内部全方位推动风轮旋转发电，使发电能力倍增；设有中心点避雷装置以后有效保护了风轮中发电机的定子绕组不受雷电冲击，确保风力发电机的运行安全，可设置网络摄像头或无线转发器，与计算机或智能手机联网构成远程的自动化安全监控网络体系；统一定型设计，可以适应各种无电源供应的场合安装使用。
【附图说明】
[0017]附图1、一种铁塔形中心点避雷的风力发电机的结构原理剖视示意图。
[0018]附图2、一种眺台式铁塔形中心点避雷的风力发电机的结构示意图。
[0019]附图3、一种机头结构俯视图。
[0020]附图4、一种机座结构示意图。
[0021]附图5、第一风轮和中心点避雷装置的结构示意图。
[0022]附图6、第一风轮结构俯视图。
[0023]附图7、第二风轮结构示意图。
[0024]附图8、第三风轮结构示意图。
[0025]附图9、一种垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]以下实施例并不构成对本发明的任何限制。
[0027]作为优选，实施例一:附图1，一种铁塔形中心点避雷的风力发电机的结构原理剖视示意图。统一设计成:1.机头，2.机座，3控制箱，4.导线，四大部件，其中，机头I中的发电机输出端引至控制箱3，经过电压调制后由导线4输出连接网络摄像头等需要用电的部件。
[0028]实施例二:附图2，一种眺台式铁塔形中心点避雷的风力发电机的结构示意图。作为优选，图中:1.机头，2.机座，3控制箱，4.导线，5.灯具，6.网络摄像头，61.副网络摄像头，7.无线转发器，8.眺台；15.发电机，其中，灯具5为若干个射灯，网络摄像头6为有红外线探头的网络摄像头，无线转发器7.为路由器，发电机15安装在出风管16上端内的十字支架上。
[0029]实施例三:附图3、一种机头结构俯视图。
[0030]作为优选，图中:11.中心点避雷装置，12.第一风轮，13.第二风轮，14.第三风轮，15.发电机；16.出风管，17.法兰圈，其中，6.为设置在不动体中心点避雷装置11的防雨罩下方金属管104上，的三个等边三角形排列的网络摄像头，7.为一种设置在第一风轮12上的无线转发器。
[0031]实施例四:附图4、一