专利名称：大容量风力发电机的制作方法
技术领域：
风力发电机是一种利用风力发电的设备。而水力发电机和热力发电机则分别利用水力和蒸汽动力通过使发电机转动而产生电能，风力发电机利用风力使发电机转动，其中发电机是一种将旋转力转换为电力的装置。因为风力发电机使用风力，所以不需要任何燃料，并因此能够得到纯绿色能源而没有环境污染。最近，因为产生的噪音低，风力发电甚至被广泛应用于家庭。风力发电机分为水平轴式风力发电机和竖直轴式风力发电机。水平轴式风力发电机的叶片平行于地面，而竖直轴式风力发电机的叶片是垂直于地面的。因为竖直轴式风力发电机具有即使风向不定其仍然能够发电且占地较小的优点，因而它被用作家用小型发电机。然而，这种竖直轴式小型发电机的问题在于其不能产生足够的动力因此其发电效率低。
发明内容
因此，造出本发明来解决现有技术中出现的上述问题，同时保持现有技术中已有的优势不会受影响。本发明实施方式涉及一种大容量风力发电机，该风力发电机具有稳定的结构，并通过采用外部旋转体支承装置、风向指示器板支承装置、五级风向指示器板结构和二级转数放大结构而实现大功率发电。根据本发明的一个方面，提供了一种大容量风力发电机，其包括外转子，所述外转子包括上分隔板和形成在所述外转子的一侧表面上的侧分隔板，所述上分隔板具有多个沿所述上分隔板的圆周以等间隔形成的辐条，所述外转子具有下表面和敞开的另一侧表面；以及风车，所述风车形成在所述外转子内并形成为在流过所述外转子的风的作用下旋转，其中，所述侧分隔板形成为其面积小于所述外转子的整个周向面积的一半，并且各个所述辐条之间的空间是敞开的，以利于风通过所述外转子的侧表面流入。正如上文所描述的，根据本发明一种实施方式的该大容量风力发电机具备以下优点O
第一，在支承体的上表面上设有风车支承装置和外转子支承装置，因此能够充分支承风车和外转子支承装置。第二，由于可使用第一增速齿轮和第二增速齿轮进行二级转数放大，因此能够大量发电。第三，上分隔板具有辐条结构，从而使风能够从辐条间流入，因此外转子的旋转可以有效进行。第四，由于侧分隔板形成为其面积为外转子的整个周向面积的1/4并且通过轴形成整个框架，因此风能够大量流入。第五，由于安装有风向指示器板以使外转子始终顺着风吹动的方向旋转，因此既使风向不定风车仍然能够旋转。
本发明的上述及其它目的、特征和优点将在下文结合附图的详细描述中更加显而易见，附图中图1为示出根据本发明一种实施方式的风力发电机的立体图；图2为图1中所示的风力发电机的主视图；图3为图2中所示的风力发电机沿图2中的线A-A截取的剖视图；图4为图1中所示的风力发电机的侧视图；以及图5为图4中所示的风力发电机沿图4中的线B-B截取的剖视图。
具体实施例方式在下文中，将参照附图对本发明的优选实施方式进行描述。描述中所定义的事物， 例如详细构造和元件只是为了帮助本领域普通技术人员全面理解本发明而提供的具体细节，因此本发明并不局限于此。在附图中，图层和图面的尺寸及相对大小可能被夸大以使解释清晰。描述中所使用的所有术语可按照本发明所属领域中的普通技术人员通常理解的意思被使用。此外，被普遍使用但字典中未定义的术语不可理想地或过度地解释，除非它们已经被清楚地且具体地定义了。此外，本发明不限于下文中所公开的实施方式，而是可以以多种不同的形式实施。 描述中所定义的事物，例如详细构造和元件只是为了帮助本领域普通技术人员全面理解本发明而提供的具体细节且本发明仅限定在所附权利要求的范围内。图1为示出根据本发明的一种实施方式的风力发电机的立体图，图2为图1中所示的风力发电机的主视图，图3为图2中所示的风力发电机沿图2中的线A-A截取的剖视图。图4为图1中所示的风力发电机的侧视图，图5为图4中所示的风力发电机沿图4中的线B-B截取的剖视图。根据本发明一种优选实施方式的大容量风力发电机包括外转子10，该外转子10 包括上分隔板11和侧分隔板12，上分隔板11具有多个沿上分隔板11的圆周等间隔形成的辐条13，侧分隔板12形成于外转子10 —侧表面上，该外转子10具有下表面和敞开的另一侧表面；以及风车20，其形成于外转子10内部并形成为在流过外转子10的风的作用下旋转，其中，侧分隔板12形成为其面积小于外转子10的整个周向面积的一半，并且各个辐条13之间的空间是敞开的，以利于风通过该外转子10的侧表面流入。根据本发明一种实施方式的该大容量风力发电机包括外转子10和风车20。外转子10包括上分隔板11和侧分隔板12。该外转子10执行使风流到外转子10 中的功能。外转子10形成于风车20外部，并且整体上呈圆柱形形式。如图3所示，在上分隔板11上设有多个辐条13，这些辐条13设置成从上分隔板 11的中心以等间隔沿径向方向延伸。形成于外转子10的一侧表面上的侧分隔板12整体上呈封闭形状。外转子10的下表面和另一侧表面形成为敞开的，且上分隔板11的各个辐条13之间的空间也是敞开的。因此，允许大量的风流入，并且即使逆着强风外转子和风车面对的阻力也很小。流过外转子10的风使外转子10内的风车20旋转，并且已经推动风车20旋转的风则流出外转子10。随着这个过程重复进行，风车20持续旋转。侧分隔板12形成为其区域面积小于外转子10的整个侧表面面积的一半，以利于风通过该外转子10的侧表面流入。如果侧分隔板12形成为其区域面积大于外转子10的整个侧表面面积的一半，则风流入面积减小，因此总体上不利于风车20旋转。在根据本发明优选实施方式的该大容量风力发电机中，在上分隔板11的上侧上安装有能够根据风向转动的风向指示器板30，以将外转子10定位在风吹动的方向上。风向指示器板30形成在上分隔板11上。该风向指示器板30根据风向转动，以使外转子10始终面向风吹动方向。如果刮风，则风向指示器板30根据风向旋转，从而被定位在后方，而风车20在风力作用下旋转。也就是说，该风向指示器板30和外转子10组合成一体，且通过风向指示器板30，外转子10始终沿最大风量能够流到外转子10中的方向旋转。在根据本发明优选实施方式的该大容量风力发电机中，风车20包括叶片22，其在经由进风口流动的风的作用下旋转；中央柱21，其防止叶片22沿左右方向移动；以及上面板23和下面板M，它们分别设在叶片22的上侧和下侧上。叶片22从中央柱21沿径向方向延伸，且各个叶片22均呈弧形形状。风车20包括叶片22、中央柱22、上面板23和下面板M。叶片22是直接迎着风的部分，并且每个叶片22均呈弧形形状，使得流入的风形成涡旋流出。中央柱21形成于风车20的中央，以实现平稳的风力发电而即使在例如台风的强风作用在风车20上的情况下叶片22依旧不会左右移动。叶片22优选形成为以均勻间隔从中央柱21沿径向方向延伸。上面板23和下面板M为支承叶片22以防止叶片22上下移动的部分，且二者形状相同。此外可在叶片22的外表面上安装惯性件。这种情况下，转动惯量增大，且一旦旋转发生，就可以连续地旋转。也就是说，即使风断断续续地吹，也可保持连续旋转，从而提高发电效率。在根据本发明优选实施方式的该大容量风力发电机中，当刮风且风向指示器板30被定位在后方时，面积为外转子10的整个周向面积的1/4的侧分隔板12定位在基于风吹动方向的逆时针方向上。作为评估的结果，侧分隔板12的面积优选为外转子10的整个周向面积的1/4。如果侧分隔板12形成为其面积小于外转子10的整个周向面积的1/4，则流到外转子10中使风车20旋转然后流出外转子10的风会与经由没有形成使风回流的侧分隔板12的部分而流进外转子10的风冲撞。当刮风且该风向指示器板30被定位在后方时，侧分隔板12优选定位在基于风吹动方向的逆时针方向上。根据本发明优选实施方式的该大容量风力发电机进一步包括底部框架40，其形成在该风力发电机底部上；中部框架50，其安装在底部框架40的上侧上，与底部框架40分离且形成有多个轴；上部框架60，其设在中部框架50的上侧上，并与中部框架50分离；多个固定轴80，其从底部框架40的边缘向上延伸并且穿过中部框架50 —直连接到上部框架 60的边缘；以及支承体70，其从底部框架40 —直延伸至介于中部框架50与上部框架60之间的高度，以支承外转子10和风车20，其中，外转子10和风向指示器板30位于支承体70 与上部框架60之间，且该支承体70的水平截面积等于外转子10的水平截面积。外转子10和风向指示器板30由底部框架40、中部框架50、上部框架60、固定轴 80以及支承体70支承。中部框架50由有多个轴形成，并且这是为了最大限度地确保风通过中部框架50 本身流入。以与中部框架50同样的方式，上部框架60也优选由多个轴形成。通过在竖直方向上形成的多个固定轴80固定底部框架40、中部框架50以及上部框架60。固定轴80与各个框架之间的结合方法可分为永久结合法和可拆式结合法。永久结合法包括熔接(welded joint)和焊接(soldered joint)，这样可节省维护及安装成本。 当需要以可移动的方式安装风力发电机时，使用可拆式结合法。在此情况下，结合部分上制有凸缘，且形成有螺丝孔，然后通过弯头、T形连接、分支等将结合部分结合在一起。支承体70从底部框架40 —直延伸至介于中部框架50与上部框架60之间的高度。 因为外转子10和风向指示器板30位于支承体70与上部框架60之间，所以支承体70用于总体上支承外转子10和风车20。支承体70的水平截面积与外转子10相同，并且位于由上部框架60、中部框架50 和固定轴80形成的六面体框架内。为了使风平稳地通过支承体70流入，优选该支承体70 由多个轴形成。根据本发明优选实施方式的该大容量风力发电机进一步包括第一轴承100，其形成在上部框架60的上表面中心；第三轴承101，其形成在中部框架50的上表面中心；以及第一转轴102，其竖直地穿过风车20并插入第一轴承100及第三轴承101中，其中，第一转轴102随着叶片22旋转而旋转。第一轴承100、第三轴承101以及第一转轴102设置用于风车20的旋转。第一轴承100和第三轴承101形状相同，并分别形成于上部框架60和中部框架50 的上表面中心。第一转轴102插入第一轴承100和第三轴承101中。因为第一转轴102穿过风车20的中心且风车20固定于第一转轴102，所以当风车
720在风力作用下旋转时该第一转轴102同时旋转。根据本发明优选实施方式的该大容量风力发电机进一步包括第二轴承110，其形成在上部框架60的下表面中心；以及第二转轴111，其插入第二轴承110中并一直延伸至上分隔板11的中心，其中，第二轴承110的直径大于第一轴承100及第三轴承101的直径。第二轴承110和第二转轴111设置用于外转子10的旋转。第二转轴111插入形成于上部框架60的下表面中心的第二轴承110中并竖直地一直延伸至上分隔板11的中心。因为第二轴承110的截面积大于第一轴承100和第三轴承101的截面积，第二转轴111的直径大于第一转轴102的直径，因此第一转轴102定位在第二转轴111内。当风向指示器板30根据风向而旋转时，第二转轴111同时旋转。在根据本发明优选实施方式的该大容量风力发电机中，风向指示器板30包括多个竖直板31，其形成在对应于第二转轴的高度并彼此分离地平行定位；第一水平板32，其连接竖直板31的上侧部；第二水平板33，其连接竖直板31的中侧部；以及第三水平板34， 其连接竖直板31的下侧部，其中，竖直板31、第一水平板32、第二水平板33及第三水平板 34的前端部是敞开的。风向指示器板30形成在对应于第二转轴111的高度上，因此当刮风时其能够迅速朝风吹动的方向移动。另外，风向指示器板30包括多个竖直板31、第一水平板32、第二水平板33和第三水平板34。由于多个竖直板31彼此分离地平行定位，因此它们尺寸相同。第一水平板32 是平板，其连接竖直板31的上侧部，第二水平板33连接竖直板31的中侧部，第三水平板34 连接竖直板31的下侧部，第一水平板32、第二水平板33和第三水平板34尺寸相同。由于多个竖直板31、第一水平板32、第二水平板33和第三水平板34连接在一起形成网格状结构，因此即使承受强风该风力发电机也可稳定运行。如图1所示，竖直板31、第一水平板32、第二水平板33和第三水平板34的前端部是敞开的，而它们的后端部是封闭的。因此，风向指示器板30可有效地朝着风吹动的方向移动。在根据本发明优选实施方式的该大容量风力发电机中，形成有奇数个竖直板31， 它们被形成为从上分隔板11的前端部向后延伸至上部框架60的端点。奇数个竖直板31可例如为5个竖直板31。如图3所示，由于各个竖直板31均从上分隔板11的前端部向后延伸，所以处于最中央位置处的竖直板31的长度最长。竖直板31的长度可优选一直延伸至不会发生旋转干扰的范围。在根据本发明优选实施方式的该大容量风力发电机中，在支承体70的上表面上设有多个风车支承装置120和多个外转子支承装置130，每个风车支承装置120都包括吸收冲击的弹性构件121及位于弹性构件121上侧上的第一辊子122，每个外转子支承装置130 都包括第二辊子131。如图2所示，风车支承装置120及外转子支承装置130设在支承体70的上表面上。 尽管可以主要通过第一转轴和第二转轴111来支承风车20和外转子10，但还是设有支承体70，以应对风车和外转子在刮强风的情况下的移动。风车支承装置120包括弹性构件121和第一辊子122。在风车支承装置120中，第一辊子122定位在包括体部和头部的“T”形基座上。所述体部的圆周上缠有弹簧，因此在风车20与风车支承装置120接触的情况下，该弹簧吸收冲击并提供反作用力以使风车20 回复至其初始位置。而且，即使在风车20与风车支承装置120接触的情况下，第一辊子122 仍引导风车22正常旋转，因此风车20的旋转不受干扰。外转子支承装置包括第二辊子131。第二辊子131用于使外转子10即使在其与外转子支承装置接触的情况下仍然能够平稳地旋转。以与风车支承装置120相同的方式，优选外转子支承装置也包括弹性构件。为了防止外转子支承装置上下移动，可在上部框架60的下表面上安装轨道，并且可在第一水平板32的上表面上安装能够沿着该轨道移动的滑块。在通常情况下，该滑块位于不存在任何干涉的位置，即位于轨道中部，以使风向指示器板30正常旋转，而在外转子 10上下移动的情况下，该滑块滑动而变成与轨道的上端部或下端部接触，由此确保风向指示器板30正常旋转并防止风向指示器板30另外地下垂。根据本发明优选实施方式的大容量风力发电机进一步包括主齿轮140，其设在下面板M下方以与第一转轴102同时旋转；第一增速齿轮41，其以与主齿轮140接合的方式旋转；第二增速齿轮142，其以与第一增速齿轮141接合的方式旋转；以及支承齿轮143， 其以与第二增速齿轮142接合的方式旋转，其中，当第二增速齿轮142旋转时，设在位于底部框架40与中部框架50之间的发电机箱90中的发电机输出AC(交流)电流。如图5所示，根据本发明优化实施方式的该风力发电机还包括主齿轮140、第一增速齿轮41、第二增速齿轮142和支承齿轮143。主齿轮141与第一转轴102同时旋转，因此与风车20的转数相同。第一增速齿轮141以与主齿轮140接合的方式旋转。由于第一增速齿轮141的锯齿数目小于主齿轮140的锯齿数目，因此转数被初次放大。第二增速齿轮142以与第一增速齿轮接合的方式旋转。由于第二增速齿轮的锯齿数目小于第一增速齿轮142的锯齿数目，因此转数被二次放大。支承齿轮143以与第二增速齿轮142接合的方式旋转，并用于防止第二增速齿轮 142左右移动。当第二增速齿轮142旋转时，设在发电机箱90中的发电机旋转从而输出AC电流。 也就是说，第二增速齿轮142和发电机连接于同一转轴，并且因此以相同的转数旋转。如图2所示，通过发电机、换流器150和可充电电池系统160给家庭供电。发电机定位在设置于底部框架40与中部框架50之间的发电机箱90内。发电机利用旋转力输出AC电流。换流器150将从发电机输出的AC电流转换成DC (直流)电流。因为AC电流不能直接储存，所以需要将AC电流转换成DC电流。DC电流不是原样被储存，而是变成化学能被储存。可充电电池系统160用于以化学方法储存电能。在可充电电池系统中，会发生双向化学反应，也就是进行充电和放电操作。当家中使用储存在电池中的电力时，电池进行放电，而当通过风力发电机将电力储存在电池中时，电池进行充电。
由于该大容量发电机执行二级转数放大过程，因此连接于第二增速齿轮142的转轴以非常高的速度旋转。因此，可使用盘式制动器和计算机系统来保持合适的转数。当转数过大时，盘式制动器按照计算机系统的控制命令减小转数。此外，在转轴连续旋转的情况下，会产生大量的热，因此可设置冷却器170来减少所产生的热。如果操作温度超过预定温度，则冷却器170按照计算机系统的控制命令操作。可设置避雷针。该避雷针形成为从上部框架60的上表面延伸，并用以通过将例如霹雷的冲击电流引入地面而降低损害。施加于避雷针的电沿着连接于避雷针的导线被疏通至地面。在本发明的优选实施方式中，可使用多个竖直堆起的大容量风力发电机。也就是说，可以通过竖直地组合这些大容量发电机而得到与风力发电机的数量匹配的大发电量。尽管已经出于说明的目的对本发明的优选实施方式进行了描述，但本技术领域的技术人员可以理解，在不脱离如在所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下， 可以有各种改型、附加和替换。
权利要求
1.一种大容量风力发电机，包括外转子，所述外转子包括上分隔板和形成在所述外转子的一侧表面上的侧分隔板，所述上分隔板具有多个沿所述上分隔板的圆周以等间隔形成的辐条，所述外转子具有下表面和敞开的另一侧表面；以及风车，所述风车形成在所述外转子内并形成为在流过所述外转子的风的作用下旋转， 其中，所述侧分隔板形成为其面积小于所述外转子的整个周向面积的一半，并且各个所述辐条之间的空间是敞开的，以利于风通过所述外转子的侧表面流入。
2.根据权利要求1所述的大容量风力发电机，还包括风向指示器板，所述风向指示器板能够根据风向旋转，并且安装在所述上分隔板的上侧上，以便将所述外转子定位在风吹动的方向上。
3.根据权利要求1或2所述的大容量风力发电机，其中，所述风车包括 在经由进风口流动的风的作用下旋转的叶片；防止所述叶片在左右方向上移动的中央柱；以及分别放置在所述叶片的上侧和下侧上的上面板和下面板，其中，所述叶片从所述中央柱沿径向方向延伸，且每个所述叶片都呈弧形形状。
4.根据权利要求3所述的大容量风力发电机，其中，当刮风且所述风向指示器板被定位在后方时，所述侧分隔板定位在基于风吹动方向的逆时针方向上，所述侧分隔板的面积为所述外转子的整个周向面积的1/4。
5.根据权利要求4所述的大容量风力发电机，还包括底部框架，所述底部框架形成在所述风力发电机的底部上；中部框架，所述中部框架安装在所述底部框架的上侧上，与所述底部框架分离，并且由多个轴形成；上部框架，所述上部框架设在所述中部框架的上侧上，并且与所述中部框架分离； 多个固定轴，所述固定轴从所述底部框架的边缘向上延伸并穿过所述中部框架一直连接至所述上部框架的边缘；以及支承体，所述支撑体从所述底部框架一直延伸至介于所述中部框架与所述上部框架之间的高度，以支承所述外转子和所述风车，其中，所述外转子和所述风向指示器板位于所述支承体与所述上部框架之间，并且所述支承体的水平截面积等于所述外转子的水平截面积。
6.根据权利要求5所述的大容量风力发电机，还包括 形成于所述上部框架的上表面中心的第一轴承； 形成于所述中部框架的上表面中心的第三轴承；以及第一转轴，所述第一转轴竖直地穿过所述风车并插入所述第一轴承及所述第三轴承中，其中，所述第一转轴随着所述叶片旋转而旋转。
7.根据权利要求6所述的大容量风力发电机，还包括 形成于所述上部框架的下表面中心的第二轴承；以及第二转轴，所述第二转轴插入所述第二轴承中并一直延伸至所述上分隔板的中心， 其中，所述第二轴承的直径大于所述第一轴承和所述第三轴承的直径。
8.根据权利要求7所述的大容量风力发电机，其中，所述风向指示器板包括多个竖直板，所述多个竖直板形成在对应于所述第二转轴的高度上，并且彼此分离地平行定位；第一水平板，所述第一水平板连接所述竖直板的上侧部；第二水平板，所述第二水平板连接所述竖直板的中侧部；以及第三水平板，所述第三水平板连接所述竖直板的下侧部，其中，所述竖直板、所述第一水平板、所述第二水平板和所述第三水平板的前端部是敞开的。
9.根据权利要求8所述的大容量风力发电机，其中，形成有奇数个所述竖直板，并且所述竖直板形成为从所述上分隔板的前端部向后延伸至所述的上部框架的端点。
10.根据权利要求9所述的大容量风力发电机，其中，在所述支承体的上表面上设有多个风车支承装置和多个外转子支承装置，每个所述风车支承装置都包括吸收冲击的弹性构件和位于所述弹性构件的上侧上的第一辊子，每个所述外转子支承装置都包括第二辊子。
11.根据权利要求10所述的大容量风力发电机，还包括主齿轮，所述主齿轮设在所述下面板的下方，并且设置成与所述第一转轴同时旋转；第一增速齿轮，所述第一增速齿轮以与所述主齿轮接合的方式旋转；第二增速齿轮，所述第二增速齿轮以与所述第一增速齿轮接合的方式旋转；以及支承齿轮，所述支承齿轮以与所述第二增速齿轮接合的方式旋转；其中，当所述第二增速齿轮旋转时，设在位于所述底部框架与所述中部框架之间的发电机箱中的发电机输出AC电流。
全文摘要
提供了一种大容量风力发电机，其包括外转子，所述外转子包括上分隔板和形成在所述外转子的一侧表面上的侧分隔板，所述上分隔板具有多个沿所述上分隔板的圆周以等间隔形成的辐条，所述外转子具有下表面和敞开的另一侧表面；以及风车，所述风车形成在所述外转子内并形成为在流过所述外转子的风的作用下旋转。所述侧分隔板形成为其面积小于所述外转子的整个周向面积的一半，并且各个所述辐条之间的空间是敞开的，以利于风通过所述外转子的侧表面流入。
文档编号F03D9/00GK102235311SQ20101024497
公开日2011年11月9日 申请日期2010年7月29日 优先权日2010年5月4日
发明者方富贤 申请人:方富贤