专利名称：自然能建筑物顶灯的制作方法
技术领域：
自然能建筑物顶灯技术领域[0001]自然能建筑物顶灯是一种高层建筑的防撞灯，又称航空障碍灯和航空标志灯， 属于建筑电器产品技术。
背景技术：
[0002]建筑物顶灯是由机载飞机防撞灯派生出来的民用产品，防止飞机与其相撞的信 号灯。自从二战时期，一架b-25轰炸机撞击美国国会大厦以后，高层建筑都会被安上一 个红色的防撞灯。一般60米左右高的建筑都要装。现在已广泛用于高层建筑、广播电 视塔、微波通信塔、工业高塔和烟 及机场周围设施上。[0003]但是，以往的建筑物顶灯必须用架空电线或埋地电缆供电，用的是电网的电 能。这不仅是一个耗电大户，而且其供电线路的建设成本高，特别是有些建筑物远离电 网的城郊更是如此。况且，电网经常会有停电现象，这样会带来一些安全问题。[0004]为了解决这问题，现有技术中出现了蓄电池供电，尤其是太阳能电池供电，都 是好方法，但也有一定的缺陷。蓄电池供电需要按时充电和更换，太阳能电但是不断变 化的，有间隙性，遇到连续几天的阴雨风雾天，就会造成灯光的暗淡和熄灭，而阴雨风 雾天是特别需要防撞灯的，不仅不应削弱，反而应该加强。发明内容[0005]本实用新型就是针对上述问题而设计生产的一种风能、光能和蓄电池互补的自 然能建筑物顶灯，一种低碳、节能、环保、安全的建筑电器。其方案是把电池、太阳 能电池和风力供电结合在一起，白天由太阳能和风能产生的电能转化为化学能储存于蓄 电池内，夜晚出风力发电机和蓄电池向建筑物顶灯供电。其特征是一根空心中轴连接 基座和托架，在托架内装有电池、发光体和控制器并有透明灯罩盖顶，在基座和托架之 间装有永磁电机，在永磁电机的转子外壳上装有风叶。[0006]太阳能、风能是绿色能源，地球上，绝大多数地区平均日接收到的太阳能量在 4kW · h/(m2 · d)以上。近年来光伏电池制造技术日益完善，成本不断下降，应用越 来越普及。风能无处不在，分布广泛，是人类最熟悉的一种自然能，是最具活力的无污 染的可再生能源，只要有温差存在就取之不尽，用之不竭。从多个地区大量的调查研究 表明，在一年365天中，既没有太阳又没有风的天气是很短暂的。况且，居于建筑物顶 部，阳光和风没有被阻挡。大量的实验表明，小面积的太阳能电池、小功率的风力发电 机和蓄电池的互补组合，足够维持建筑物顶灯的正常工作。所以建筑物顶灯采用蓄电 池、太阳能与风能的组合，能确保均衡供电，保障顶灯的正常工作。[0007]所述的发电机是将风能转换为电能的装置，采用功率小、重量轻、效率高的小 型永磁发电机，具有动平衡好、切割磁力线佳，对切入风速要求低，发电效率高的特 点。由磁铁、铁芯、线圈、轴承、中轴等组成。其特征是中轴为空心轴，连接基座和 托架，铁芯、线圈固定在空心轴上；转子内侧装有磁铁外侧设有风叶，由轴承与中轴连接。[0008]所述的风叶与发电机外壳联为一体，采用垂直轴式叶片，可以接受来自任何方 向的风，不需要调向装置，遇到强风时，离心限速装置工作，转速受到限止，避免转速 过高而烧坏电机。发电机转子外壳与叶片的结合部设有风孔，用于通风散去电机涡流产 生的热量。[0009]蓄电池是自然能照明灯能否广泛推广使用的重要部件，要求寿命长、耐高温、 耐充放、绿色环保。采用磷酸铁锂电池为佳，其特点是1、稳定性好充放电平台十 分平稳，充放电过程中结构稳定，高温充电的容量稳定性好，储存性能好等。2、循环 次数高标准充电使用，可达到2000次，这点是最大的优点。3、环保所有原料都 无毒、无污染、安全性能好，整个生产过程清洁无毒，不像钴是有毒的物质。4、价格 便宜磷酸盐采用磷酸源、锂源以及铁源为材料，这些材料非战略稀缺资源，都较为便且。[0010]所述的发光体要求能耗省、效率高、寿命长、光感好。可采用变流器、镇流器 加各种发光体。也可采用恒压恒流器加大功率发光二極管(LED)产品。[0011]所述的控制电路包括电脑芯片、光敏开关、脉动开关和控制调节器。主要起控 制、保护和调节作用。不管风力大小，阳光强弱，都能以适合的电压供给发光体。确保 顶灯正常稳定的工作。光敏开关主要能按面板上光敏元件监测到的光线亮暗程度，每天 自动控制顶灯夜晚和阴雾天开启、白天关闭。[0012]本实用新型利用无污染的太阳光和风力转化获得的电能，充分利用自然能量， 省去配电设备、输电线电缆和电能，白天自动关闭，夜晚和大雾天自动开启，使建筑物 顶灯供电自给，不耗能，不需要人工干预，安装简便、维护费低、安全可靠。具有节 能、环保、安全、低碳的优点。
[0013]图1为实施例1圆耳型叶片自然能建筑物顶灯的外型图。[0014]图2为实施例1圆耳型叶片自然能建筑物顶灯的内部结构图。[0015]图3为实施例2光伏电池外置的自然能建筑物顶灯的外型图。[0016]图4为实施例3肋型叶片自然能建筑物顶灯的外型图。[0017]图5为实施例3肋型叶片风叶的剖视图。[0018]具体的实施方式[0019]
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。[0020]实施例1圆耳型叶片自然能建筑物顶灯是红色慢闪，中、低亮度信号灯，其外 型如图ι所示，由灯罩(1)、托架O)、发电机⑶风叶⑷及基座(5)组成。[0021]内部结构如图2所示，一根空心中轴(18)连接基座(5)和托架⑵，在基座(5) 和托架( 之间装有发电机(3)，在托架和灯罩内装有电池(9)、发光体(6)和控制器 ⑶；发电机⑶的铁芯(12)、线圈(14)固定在中轴(18)上，转子(13)内侧装有永久 磁铁(11)外侧设有风叶G)，经上轴承(10)下轴承(1 与中轴(18)连接。[0022]灯罩(1)同时是凸透镜，固定在托架(2)上，灯罩内居中设置光伏电池(7)。由 聚丙烯酸塑料注塑成型，为非涅尔凸透镜，不仅抗日光老化性好，而且具有良好的光学特性，能把自然光能集聚在光伏电池(7)上。[0023]风叶(4)和发电机转子(1 外壳采用铝钛合金，铸成一体。风轮效率高，工作 噪音低。叶片采用圆型流线结构，既增加了风轮扫掠面积，又加强了连接强度，低速性 能好，有风就能发电。[0024]永久磁铁(11)选用高导磁、耐高温材料，采用超强钕铁硼永磁体及优化磁路设 计，发电机(3)定子组件的铁芯(12)、线圈(14)经真空浸漆工艺处理，使绝缘性能及使 用寿命大为提高。转子(1 外壳设有风孔缝，用于通风冷却。在发电机C3)转子(13) 外壳与基座( 之间，设有离心式自动减速装置，该装置在遇到超强风时利用自身高速 旋转的离心力，自动对风机进行减阻，降低转速，保护风机、电气设备不受超强阵风的 损害。[0025]发光体(6)采用LED，LED系列灯光以其亮丽、新颖的色彩，能耗低，发光率高，款式多样著称。[0026]电池⑶)采用磷酸铁锂电池，在动力电池领域磷酸基正极材料依其超长的循环 寿命，极好的安全性能，较好的高温性能，极其低廉的价格，而且低温性能和倍率放电 已经可以达到钴酸锂的水平，其优点在于1、超长寿命即使长寿命铅酸电池，其充 放循环寿命在300次左右，最高也就500次，通常是“新半年、旧半年、维护维护又半 年”，最多也就2 3年时间的寿命，而磷酸铁锂电池在同样条件下使用，可达到2000 次以上12年的寿命。2、使用安全钴酸锂和锰酸锂在强烈的碰撞下会产生爆炸，而磷 酸铁锂经过严格的安全测试，即使在最恶劣的事故中也不会爆炸。3、可大电流和快速 充放电在1.5C充电40分钟内即可使电池充满，更可长时间缓慢充放电，起动电流可 达2C。4、耐高温，磷酸铁锂电热峰值可达350°C-500°C而锰酸锂和钴酸锂只在200°C左 右。5、还有大容量、无记忆效应、绿色环保、体积小、重量轻等特性。[0027]控制器(8)包括电脑芯片、光敏开关、脉动开关和恒压恒流器。主要起控制、 保护和调节作用。不管风力大小，阳光强弱，都能以限定的匹配电流与电压供给，以保 证LED的长期稳定工作，确保建筑物顶灯正常可靠的工作。光敏开关主要能按面板上 光敏元件监测到的光线亮暗程度，自动控制顶灯开启和关闭。当环境亮度小于IOLux时 自动开灯，当环境亮度大于20Lux时自动关灯。设有防闪电干扰装置环境亮度大于 20Lux、而且持续时间大于1分钟后才能关灯。[0028]托架( 和基座( 采用铝钛合金材料浇铸、加工成型，表面喷塑，具有良好的 机械强度和抗腐蚀性。中轴(18)与基座( 基座用螺帽(17)固定，基座( 底部设有 固定螺孔(16)。[0029]实施例2:光伏电池外置的自然能建筑物顶灯，对功率较大的建筑物顶灯采 用，如图3所示。[0030]外置光伏电池板(19)由可调支架固定于顶灯的向阳侧位置，并根据纬度的 不同，用角度顶杆00)调整一定的倾角；电线经基座(5)、中轴(18)通向托架O)。[0031]实施例3:肋型叶片自然能建筑物顶灯，如图4所示，肋型叶片风叶如图5所 示。风叶(4)为肋型叶片与发电机转子(1 外壳联为一体，转子(1 内侧装有永久磁 铁(11)。转子(13)外壳与叶片的结合部设有风孔，用于通风冷却发电机(3)。[0032]本实用新型适用于城市高层建筑、机场、广播通讯电视塔、工业烟囱、电力铁塔等各种建筑物上，当飞机等飞行物经过上空时起到安全警示作用以及城市夜晚的景观 效果。[0033] 本实用新型是集环保和节能于一体的产品，符合低碳经济的要求，具有安全无 隐患、节能无消耗、绿色环保、安装简便、自动控制和免维护等特性。随着全球常规能 源短缺和温室效应的加剧，风能和太阳能这种清洁可再生的自然能源的利用将会普及， 市场前景看好。
权利要求1.一种自然能建筑物顶灯，由灯罩、托架、发电机、风叶及基座组成，其特征是 一根空心中轴连接基座和托架，在托架内装有电池、发光体和控制器并有透明灯罩盖 顶，在基座和托架之间装有永磁电机，在永磁电机的转子外壳上装有风叶；内部结构是 一根空心中轴(18)连接基座(5)和托架0)，在基座(5)和托架⑵之间装有发电机 (3)，在托架和灯罩内装有电池(9)、发光体(6)和控制器⑶；发电机(3)的铁芯(12)、 线圈(14)固定在中轴(18)上，转子(13)内侧装有永久磁铁(11)外侧设有风叶G)，经 上轴承与中轴(18)连接。
2.如权利要求1所述的自然能建筑物顶灯其特征是灯罩(1)同时是凸透镜，固定在 托架(2)上，灯罩内居中设置光伏电池(7)。
3.如权利要求1所述的自然能建筑物顶灯其特征是风叶(4)和发电机转子(13)外 壳采用铝钛合金铸成一体。
4.如权利要求1所述的自然能建筑物顶灯其特征是在发电机C3)转子(1 外壳与 基座( 之间，设有离心式自动减速装置。
5.如权利要求1所述的自然能建筑物顶灯其特征是发光体(6)采用LED。
6.如权利要求1所述的自然能建筑物顶灯其特征是控制器(8)包括电脑芯片、光敏 开关、脉动开关和恒压恒流器。
7.如权利要求1所述的自然能建筑物顶灯其特征是外置光伏电池板(19)由可调支 架固定于顶灯的向阳侧，电线经基座(5)、中轴(18)通向托架
8.如权利要求1所述的自然能建筑物顶灯其特征是转子(13)外壳与叶片的结合部 设有风孔。
专利摘要自然能建筑物顶灯，一种低碳、节能、环保、安全的建筑电器。由灯罩、托架、发电机风叶及基座组成。其方案是利用无污染的太阳光和风力转化获得的自然能量，省去配电设备、输电线电缆和电能，白天自动关闭，夜晚和大雾天自动开启，使建筑物顶灯供电自给，不耗能，不需要人工干预。集环保和节能于一体，符合低碳经济的要求，具有安全无隐患、节能无消耗、绿色环保、安装简便、自动控制和免维护等特性。广泛适用于高层建筑、广播电视塔、微波通信塔、工业高塔和烟囱及机场周围的各种建筑物上。
文档编号F21V17/00GK201811132SQ20102015748
公开日2011年4月27日 申请日期2010年4月13日 优先权日2010年4月13日
发明者乐挺, 范超, 郑彬理, 陶松垒, 陶钧炳, 韩群超, 黄钜海 申请人:浙江科技学院