专利名称：风力供电广告牌的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风力供电广告牌，属于新能源技术领域，尤其涉及一种垂直轴高效率的风力发电的广告牌。
背景技术：
随着市场经济的不断发展，公路两侧的广告牌已经成为体现现代化企业文化的风景线。尤其在于高速公路两侧的大型广告牌，其耗电之大，用电缆线附设供电的投资费用之高，是可以想象的，如果，采用风力发电机供电，其节能省钱的效果是不言而喻、毫无疑问的。但是，现有技术中，垂直轴风力发电机的发电效率并不高，其缺陷是体积大、效率低，风力发电的设计，仅限于对外界自然风力的利用，没有将内部的通风、散热、引风力和外界自然风力与发电机内部结构的设计溶于一体，加以综合利用，以求更科学地发挥风能潜力和提高发电效果的理想目标。
在实际生活中，由于，自然界的风速始终处于不断变化之中，大多数气候和时间处在微风状态，所以，设计和选择优良的发电机、运用微型计算机技术自动跟踪风力，适时调控发电，是保证和提高风力发电效率的重要渡经之一。
发明内容
根据上述目的，本发明的技术方案
一种风力供电广告牌，包括发电机10的外转子与球托7连接，主轴6
固定在机架9上，通过主轴承4支承风轮5和助动风轮2，顶部设有助动风口 3，机架9套接在支柱13上，支柱中设有风道14、进风口15、广告牌11，灯具12通过导线31与控制盒16、光敏电阻17、发电机10连接，以及止动器8为主要
部件组成；特征是发电机10内设有助动风道和自动跟踪调速系统，所说助动风道，由钢管制成主轴6中的助动风道141和主轴上的出风孔23以及下端盖27中的进风孔22构成；风道通过发电机内部带走热量，以克服运行时所产生的温升和永磁体因过热造成的退磁老化问题，同时，使风能利用率从下述渡经得以提高1.利用地面空气与支柱13上端空气的温差和高低压差形成的引凤力，从内部推动风轮5和助动风轮2旋转；2.发电机的温升和散热促使风道中的空气加速循环上升，从助动出风口 3推动助动风轮2旋转；3.自然界风力从外部推动风轮5和助动风轮2旋转，因此，本发明的风能利用率与现有技术相比，优点是显而易见的。
上述所说自动跟踪调速系统，由嵌装在静盘24上的霍尔元件28、温度传感器29和线圈25、以及控制盒16内的单片机系统、为主要元件组成，线圈25是，可串、并联连接的绕组或三相星形/三角形连接的绕组构成；当动盘19旋转，霍尔元件28从永磁体20中感应霍尔信号，通过信号线30传递给控制盒16内的单片机系统，运算处理、功率放大以后，由接触器执行自动切换上述线
圈绕组的接线方式，使之与外界风速相匹配，从而调节、控制和稳定发电机的输出功率。
上述所说的主轴6，由钢管制成，长度可根据配置的风轮高度套接加长，主轴6的直径至少是发电机外壳直径的四分之一， 一般选择比例在1: 0.25 0.6的范围内，有利于扩展通风量和縮短主轴与转子、与定子之间的直径距离，提高动态平衡度和稳定性、减轻重量、降低成本、改善发电能力。
上述所说的风轮5和助动风轮2为涡轮式风轮由薄片金属材料压制成若干涡轮角度的叶片，下端围成圆形固定在球托7上，上端与防雨盖1固定，构成球形的涡轮式风轮，该涡轮式风轮运转时，在内部形成负压，使内部空气与外部空气形成对流，利用支柱上端与地面自然空气引风力的作用，进一步推动风轮旋转，达到良好的通风和发电效果。
上述所说发电机10，为永磁叠加型发电机，主要采用永磁体20，分别嵌装固定在动盘19内，静盘24套装在主轴6上，由端盖18和27中的轴承21支承，端盖上设有凹槽或凸槽，该凹槽与动盘19的凸槽卡接，螺栓26通过凹、凸槽将端盖固定在动盘19上，静盘24内嵌装线圈25、霍尔元件28、温度传感器29、导线31和信号线30穿过管路与控制盒16、光敏电阻17、以及灯具12连接组成。
实践中，交流发电机的转速与磁极数成反比，当磁极数确定以后，发电机的转速与输出电压、频率成正比；因此，可以使用改变磁场极数的接线法或改变输出电压的接线法，来实现发电机与风轮的转速相匹配，单相发电机线圈25可用绕组串、并联的接线方法；三相发电机则用星形/三角形转换的接线方法解决。
例如，当发电机在20极，300转/分时，线圈25的绕组是串联接线，正常发电，由于外界风速增强，转速超过600转/分以上时，自动跟踪调速系统就发出指令，控制盒16自动控制执行切换，通过接触器将线圈25切换成并联的接线方法或者自动控制切换成星形/三角形的接线方式，进行匹配，使发电机在自然风速环境中的适用宽度提高一倍以上。
上述所说控制盒16内设有单片机系统、功率放大电路、自动充电电路、以及接触器、显示电路板为主要元件组成的普通自动控制电路，附设锂电池、超级电容以克服蓄电池使用寿命短的缺陷；制作较大功率的广告牌灯可增设蓄电池组、超级电容器、逆变器，并另设电控箱，便于扩展和控制较大功率发电机的正常运转。
上述所说的温度传感器29为1只或每片静盘装1只，采集到的温度信息由信号线30传递给控制盒16的单片机系统、运算处理、功率放大，自动检测线 圈和发电机温升，若出现异常时，则自动存储记录、显示报警、直至关闭该片 绕组的输出电路，以确保发电机的运行安全。
上述所说机架9由不锈钢材料制成，十字支架99外侧与机架9的圆形圈片 焊接，内侧焊接可固定主轴6的空心圆盘999，主轴下端通过圆盘999中的横 档定位，由螺母固定，机架上装置控制盒16、光敏电阻17、止动器8。
上述所说止动器8，由不锈钢材料制成匚型，侧面开有长孔，螺栓通过长 孔将止动器定位在机架9的外侧，松动螺栓，移动止动器使上端与球托7下边 凹槽缺口衔接，就能停止或锁定风轮5转动，以方便安装检修时使用。
上述所说灯具12为超高功率型大功率LED灯或超高功率型大功率LED投光 灯具，以求亮度高、射程远、体积小、节能环保、稳定性好等优点；光敏电阻 15，自动控制灯具12在晚上开灯。
上述所说发电机10，并不只限于使用永磁叠加型发电机，也可以使用其他 类型的垂直轴风力发电机、永磁垂直轴风力发电机替代，只要采用上述发明中 所说的助动风道、自动跟踪调速系统、大口径钢管制作主轴的方法、的任何 一项，加以适当改进，即可与之配套，因此，采用上述发明中所说的助动风 道、自动跟踪调速系统、大口径钢管制作主轴的方法、的任何一项，制成的风 力供电广告牌、广告牌灯、均应列入本发明的保护范围。
综上所述，本发明所述风力供电广告牌与众不同之处在于1发电机内部
设有助动风道，克服了发电机运行时所产生的散热问题，解决了永磁体因过热
造成的退磁老化问题，提高了发电能力和使用寿命。2.设置了自动跟踪调速系
统，采用霍尔元件、温度传感器、单片机微型计算机技术，自动跟踪和调节转 速，稳定输出功率等手段，克服了风力发电机在低风速下难以启动或高风速中发电效率低、输出不稳定、噪音大等现实问题，确保了发电机的运行安全。3. 采用了大口径钢管制作主轴6的方法，大大地縮小和减轻了发电机的重量和体 积，大幅度地降低了制造成本。4.采用超高功率型大功率LED灯，具有亮度高、 射程远、体积小、节能环保、稳定性好等优点。5.采用锂电池、超级电容以 克服蓄电池使用寿命短的缺陷。根据上述发明优点，风力供电广告牌这一新能 源项目，得以全面推广，将之成为现实。
本发明的有益效果是结构简单、部件少、耗材小、重量轻、体积小、成 本低、节能环保、制作工艺简单、易于流水线大批量生产，同时，发电效率高， 输出功率稳定、运行安全、使用寿命长、适用范围广阔。
附图1， 一种风力供电广告牌的结构原理剖示图。 附图2， 一种双龙风力供电广告牌的结构原理示意图。 附图3， 一种风力发电机的结构原理剖示图。 附图4， 一种风力发电机机架结构俯视图。
具体实施例方式
以下实施例并不构成对本发明保护范围的任何限制。
附图1.2.3.4.中1.防雨罩，2.助动风轮，3.助动风口， 4.主轴承5. 风轮，6.主轴，7.球托，8.止动器，9.机架，10.发电机，11.广告牌，12.灯具， 13.支柱，14.风道，15.进风口， 16.控制盒，17.光敏电阻，18.端盖，19.动盘， 20.永磁体，21.轴承，22.进风孔，23.出风孔，24.静盘，25.线圈，26.螺栓， 27.下端盖，28.霍尔元件，29.温度传感器，30.信号线，31.导线。
实施例附图1所示， 一种风力供电广告牌的结构原理剖示图。 作为优选，主轴6为不锈钢管制成，下端固定在机架9上，机架外侧设有限止风轮转动的止动器8，机架套接在支柱13上端，支柱下端开有进风口15，助动 风轮2通过主轴承4装置在风轮5上部，主轴承4具有平衡和支撑风轮重量的 作用；弧型的助动风口3，套接在主轴6的加长管上端，利用空气引风力，向 助动风轮吹风，促使助动风轮旋转；制造较大功率的广场灯时，由于风轮较大， 可以增设助动风机或助动器来解决。主轴6的加长管下端，装防尘罩，以保护 发动机免受灰尘雨水污染，控制盒16和光敏电阻17设置在机架9上，广告牌 11固定在支柱13上，灯具12由导线31与控制盒16、光敏电阻17、连接，控 制盒中附设锂电池和超级电容器，以克服蓄电池使用寿命短的缺陷。
实施例附图2所示， 一种双龙风力供电广告牌的结构原理示意图。
制作比较大型的广告牌，作为优选，将上述图1的风力发电机相同两柱并 列安装，好似双龙并列，在支柱上设置大型广告牌111和灯具12。
实施例附图3所示， 一种风力发电机机的结构原理剖示图。作为优选， 使用永磁叠加型发电机永磁体20，采用钕铁硼磁钢，分别嵌装固定在动盘19 内，静盘24套装在主轴6上，由端盖18和27中的轴承21支承，端盖上设有 凹槽或凸槽，凹槽与动盘19的凸槽卡接，螺栓26将端盖固定在动盘19上，静 盘24内嵌装线圈25、霍尔元件28、温度传感器29、导线31和信号线30穿过 管路与控制盒16以及灯具12电路连接。
实施例附图4所示， 一种风力发电机机架的结构俯视图。 作为优选，机架9由不锈钢材料制成，十字支架99外侧与机架9的圆形圈片焊 接，内侧焊接可固定主轴6的空心圆盘999，主轴6下端通过圆盘999中的横 档定位，由螺母固定。
作为优选，止动器8，由不锈钢材料制成匚型，上端可以与托架下边凹槽 缺口衔接，侧面开有长孔，螺栓通过长孔将止动器8定位在机架9的外侧，松动螺栓，上下移动止动器8就能够停止或松开风轮5，上移后扭紧螺栓就能锁 定风轮转动，以供安装、检修时使用。
综上所述，本发明的特征和优点是显而易见的，具有巨大的经济效益和市 场潜力。
根据上述实施例和工作原理，有些聪明的制造商稍微改变或试图减少某一 另件而制造的雷同产品，也属于本发明的保护范畴之例。
权利要求
1.一种风力供电广告牌，包括发电机(10)的外转子与球托(7)连接，主轴(6)固定在机架(9)上，通过主轴承(4)支承风轮(5)和助动风轮(2)，顶部设有助动风口(2)，机架(9)套接在支柱(13)上，支柱中设有风道(14)、进风口(15)、广告牌(11)，灯具(12)通过导线(31)与控制盒(16)、光敏电阻(17)、发电机(10)连接，以及止动器(8)为主要部件组成；特征是发电机(10)内设有助动风道和自动跟踪调速系统，所说助动风道，由钢管制成主轴(6)中的助动风道(141)和主轴上的出风孔(23)以及下端盖(27)中的进风孔(22)构成；风道通过发电机内部带走热量，同时，使风能利用率从下述渡经得以提高1.利用地面空气与支柱(13)上端空气的温差和高低压差形成的引凤力，从内部推动风轮(5)和助动风轮(2)旋转；2.发电机的温升和散热促使风道中的空气加速循环上升，从助动风口(3)推动助动风轮旋转；3.自然界风力从外部推动风轮(5)和助动风轮(2)旋转。
2. 根据权利要求1所述的风力供电广告牌，特征是所说自动跟踪调速系统，由嵌装在静盘(24)上的霍尔元件(28)、温度传感器(29)和线圈(25)、以 及控制盒(16)内的单片机系统、为主要元件组成，线圈(25)是，可串、并联连 接的绕组或三相星形/三角形连接的绕组构成；当动盘(19)旋转，霍尔元件(28) 从永磁体(20)中感应霍尔信号，通过信号线(30)传递给控制盒(16)内的单片机 系统，运算处理、功率放大以后，由接触器执行自动切换上述线圈绕组的接线 方式，使之与外界风速相匹配，从而调节、控制和稳定发电机的输出功率。
3. 根据权利要求1所述的风力供电广告牌，特征是所说的主轴(6)，由 钢管制成，长度可根据配置的风轮高度套接加长，主轴(6)的直径至少是发电 机外壳直径的四分之一，有利于扩展通风量和縮短转子与定子之间的直径距离， 提高动态平衡和稳定性、减轻重量、降低成本、改善发电能力。
4. 根据权利要求1所述的风力供电广告牌，特征是所说的风轮(5)和助动 风轮(2)为涡轮式风轮由薄片金属材料压制成若干涡轮角度的叶片，下端围成 圆形固定在球托(7)上，上端与防雨盖(1)固定，构成球形的涡轮式风轮， 该涡轮式风轮运转时，在内部形成负压，使内部空气与外部空气形成对流，进 一步推动风轮旋转，达到良好的通风和发电效果。
5. 根据权利要求1所述的风力供电广告牌，特征是所说发电机(10)，为永磁叠加型发电机，主要采用永磁体(20)，嵌装固定在动盘(19)内，静盘(24) 套装在主轴(6)上，由端盖(18)和(27)中的轴承(21)支承，螺栓(26)将端盖 固定在动盘上，静盘(24)内嵌装线圈(25)、霍尔元件(28)、温度传感器(29)、 导线(31)和信号线(30)穿过管路与控制盒(16)、光敏电阻(17)、以及灯具(12) 连接。
6. 根据权利要求1所述的风力供电广告牌，特征是所说控制盒(16)内设 有单片机系统、功率放大电路、自动充电电路、以及接触器、显示电路板为主 要元件组成的普通自动控制电路，附设锂电池、超级电容以克服蓄电池使用寿 命短的缺陷；制作较大功率的广告牌灯可增设蓄电池组、超级电容器、逆变器， 并另设电控箱，便于控制较大功率发电机的正常运转。
7. 根据权利要求1所述的风力供电广告牌，特征是所说机架(9)由不锈钢 材料制成，十字支架(99)外侧与机架(9)的圆形圈焊接，内侧焊接可固定主轴(6) 的空心圆盘(999)，主轴下端通过圆盘(999)中的横档定位，由螺母固定。
8. 根据权利要求1所述的风力供电广告牌，所说止动器(8)，由不锈钢材料 制成匚型，侧面开有长孔，螺栓通过长孔将止动器定位在机架(9)的外侧，松动 螺栓，移动止动器使上端与球托(7)下边凹槽缺口衔接，就能停止或锁定风轮 (3)转动，以方便安装检修时使用。
9. 根据权利要求1所述的风力供电广告牌，特征是所说灯具(12)为超高 功率型大功率LED灯或超高功率型大功率LED投光灯具，以求亮度高、射程远、 体积小、节能环保、稳定性好的优点；光敏电阻(17)，自动控制灯具在晚上开灯。
10. 根据权利要求1所述的风力供电广告牌，特征是所说发电机(10)， 并不只限于使用永磁叠加型发电机，也可以使用其他类型的垂直轴风力发电机、 永磁垂直轴风力发电机替代，只要采用上述发明中所说的助动风道、自动跟 踪调速系统、大口径钢管制作主轴的方法、的任何一项，加以适当改进，即可 与之配套
全文摘要
本发明公开了一种风力供电广告牌，属于新能源供电系统设备技术领域，包括风力发电机10的外转子与球托7连接，主轴6固定在机架9上，通过主轴承4支承风轮5和助动风轮2，顶部设有助动风口3，机架套装在支柱13上，支柱中设有风道14、进风口15、导线与控制盒16、光敏电阻17，灯具12连接，以及止动器为主要部件组成；特征是电机中设有助动风道、自动跟踪调速系统，采用大口径钢管制作主轴的方法和超高功率型大功率LED灯，具有亮度高、射程远、节能环保、自动控制、免费供电等优点；对于缓解目前与日俱增的城市用电量来说，具有立竿见影的效果。
文档编号G09F7/22GK101645216SQ200910099018
公开日2010年2月10日 申请日期2009年5月27日 优先权日2009年5月27日
发明者陈鸿雁 申请人:陈鸿雁