专利名称：大功率便携式风力发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及风力发电设备技术领域，特别是可移动携带的风力发电机的新技术领域，该发电机在军事、工业、建筑、交通、海事等各个方面有着广泛的发展前景。
背景技术：
向自然风要能，已成世界大趋势。开发移动型风力发电机，就如柴油发电机可以携带到需要工作的地方发电，会给人们带来更大的方便。英美法等发达国家站在新技术研发的前列，但成果尚不成熟。如美国专利US2010/0140949 Al MOBILE WIND TURBINE，该技术方案是在卡车后设置加长底盘，在架梁上安装可放倒伸缩的立柱，在立柱顶端安装多叶片风力发电机。由于水平轴风力发电机的效率低，5级风发电IOkw风扇直径就需达8m，有三层楼高，因此卡车底盘过长，在一般街道上几乎无法通行，而在山路上就更无法行驶了。目前，移动式风力发电机在我国基本还是空白，虽然有台湾发明人的国家专利200620158249. 6便携式风力发电机，但装在一只行李箱中的风力发电机，叶轮只有电风扇大小，高度不过:3m， 功率实在太微小了。人们期盼着一种体积小、重量轻但功率强大的可移动式风力发电机，只因技术难度实在太大了，所以这样理想的机器目前在世界上还没有。
发明内容
本发明的目的，就是要提供一种便携式风力发电机，该发电机体积小巧而功率强劲，特别是可以模块拆解，搬动携带，不但可用于军事装备，用于各种建筑楼宇，用于工厂和油井平台，而且可用于各种机动车和水上舰船，使绿色节能发电新技术更加深入人们的生活。为实现上述技术目标，本发明所采取的技术方案是大功率便携式风力发电机具有一个长度大于横截面的组合筒形主体，在组合筒形主体的内部安装风洞式发电机，风洞式发电机的渐缩管进风口在组合筒形主体的一端，扩散口在组合筒形主体的另一端，机舱内室安装发电机芯，机舱的的下面是机舱座，机舱座下面设有旋转盘，旋转盘安装在旋转底座上，旋转底座的底盘面积较大，扩散口上方设有方向舵；组合筒形主体可从中间的子母接口分拆，方向舵可从组合筒形主体上卸下；发电机芯输出与调压器相连接，调压器具有交流和直流两个输出端。所述组合筒形主体至少由两个或两个以上筒形模块构成，每两个筒形模块之间设有子母接口，子母接口两两相对，通过螺孔加螺栓固定在一起；筒形模块横截面的形状不限，可以是矩形、或圆形、或椭圆形、或多边形。所述风洞式发电机的前面是渐缩管进风口，渐缩管进风口与机舱相连接，机舱的后面与排气管相连接，渐缩管进风口、机舱、 排气管三者成为一个密封不漏气的整体；渐缩管进风口安装在组合筒形主体的一端即为前端，渐缩管进风口内可安装蜂窝器，排气管的尾部是大喇叭扩散口，扩散口安装在组合筒形主体的另一端即为后端，前端迎面进入渐缩管进风口的自然风，无泄漏全部经过机舱和排气管，从后端扩散口吹出。所述机舱是一个带有圆盘顶的蘑菇状空腔，圆盘顶可以从中间的对口处打开，在机舱内室安装带有伸缩风扇的发电机芯，发电机芯竖立安装，风扇平面在水平平面上；机舱座从组合出筒形主体内伸出，下面设有旋转盘，旋转盘安装在旋转底座上。 所述伸缩风扇的扇柄安装在发电机芯外壳的圆筒形侧面上，伸缩风扇的调速臂一端安装在风扇的转动关节上，另一端安装在旋转器上；旋转器具有定环和动环构成的滚珠轴承型双环结构，定环在外侧，动环在内侧。所述方向舵使用螺栓安装在扩散口上方筒形模块的舵夹内，且舵面在竖直平面上；方向舵随时可从舵夹内卸下。所述调压器是一台二合一变频充电器，风洞式发电机设有安全插座，带有插头的转接线与调压器的输入端相连接，调压器安装在筒形主体内，交直流输出线缆从旋转底座引出。作为技术的改进，风扇平面除在水平平面上安装外，可以将机舱的蘑菇顶圆盘竖立式安装，即风扇平面竖立安装使风扇平面在竖直平面内。作为技术的改进，风洞式发电机可设置三个渐缩管进风口，其中一个在组合筒形主体的前端，另两个在组合筒形主体的两侧，此时机舱下可不设旋转盘。作为技术的改进，组合筒形主体除直筒形状外，也可以是弯曲筒形状。本发明设有组合筒形主体，在组合筒形主体内安装风洞式发电机，使自然能源充分得到利用，自然风在组合筒形主体的前后端形成正负压差，气流在进风口和扩散口之间得到动力，很容易在渐缩管内加速，获得更大的动能去推动发电机芯的风扇，因而具有更高的功率。本发明第一个发明亮点是风洞式结构，特别是大喇叭排气管扩散口，没有扩散排气口，什么样的集风罩都没有作用。如中国专利200810034091. 5风筒式风力发电装置，虽然安装了巨大的集风筒，但强风大多绕流，效率极低，而且非常之危险。只有设置了大喇叭排气管扩散口，而且构成类长方体，才会形成前+1后-1的压差。排气管扩散口将前后打通， 实际上就是打开一个能量转化通道，如同风洞在扩散口处安装的负压抽风机，使自然风获得动力加速，此时一维流规律Aivi = Aot2才起作用。选择进风口和喉孔的横截面积10 1， 风力5级(lOm/s)，则1. 2m2风口的大功率便携式风力发电机风能理论做功能力是首先，设系统结构阻力损失按极高值ζ =30%计算，则增大倍率约8. 8 1,ν2 = 88m/sN = (v2/16) gS2v = (88 X 88/16) X 10 X 0· 06 X 88 = 25. 6kw设风效ζ 丨=65%，机效 ζ 2 = 98%，磁效 ζ 3 = 85%，则NW= ζ ！ ζ 2 ζ 3N = 0. 65X0. 98X0. 85X25. 6 = 13. 8kw发电功率13.8kw ！这13. 8kw的数字非同小可，它相当于ζ = 16%的普通涡轮风力发电机的叶轮直径多少呢？13. 8X1000 = (10X 10/16) X 10X SX 10X 16%，则 S = 138m2叶轮直径D = 13. 3m,整整4层楼高！本发明的第二个发明亮点是体积这么小、功率这么大的高效能风力发电机有新颖的模块式结构，其组合筒形主体和方向舵均能拆开分解，用一辆小皮卡或小面包即可装运携带，无论在战场，在工矿，在都市，在江海，都有着极其灵活的机动性，在各条战线上都可发挥重要作用，其积极意义是非常明显的。
下面结合附图及实施例，对本发明进一步说明。图1是本发明提供的一种大功率便携式风力发电机总体结构示意图。图2是大功率便携式风力发电机一种拆开分解结构示意图。
图3是大功率便携式风力发电机内部结构(风扇打开)示意图。图4是大功率便携式风力发电机内部结构(风扇收折)示意图。图5是风洞式发电机立式机舱结构示意图。图6是具有三向大喇叭进风口的大功率便携式风力发电机总体外部结构示意图。图1中，IAl是喇叭口，1A2是蜂窝器，IA是进风口，1F3是底盘，IB是机舱，IE是筒形模块，101是风洞式发电机，IFl是旋转盘，1B2是机舱座，IBl是对口，6是螺栓，IEl是子母接口，1F2是旋转底座，5是调压器，IC是排气管，1是组合筒形主体，IDl是舵夹，ICl是扩散口，ID是方向舵。图2中，IEA是前筒形模块，1E2是螺孔，1E3是安装孔，IEB是后筒形模块，IDl是舵孔，1D3是夹孔。图3、图4中、图5中，2C是转动关节，4B是动环，4A是定环，2C1是关节轴，3A是机轴，3是发电机芯，202是机舱内室，2B是扇柄，2D是调节臂，211是喉孔，2A是扇叶，IB1是对口，5A是插头，IG是安全插座，2是伸缩风扇，4是旋转器。图6中，IAA是前渐缩管进风口，1AB、IAC分别是左右两方向渐缩管进风口。
具体实施例方式如图1所示，大功率便携式风力发电机具有一个长度大于横截面的组合筒形主体 1，在组合筒形主体的内部安装风洞式发电机101，风洞式发电机101的渐缩管进风口 IA在筒形主体的一端，扩散口 ICl在筒形主体的另一端，机舱IB的下面是机舱座1B2，机舱内安装发电机芯，机舱座下面设有旋转盘1F1，旋转盘安装在旋转底座1F2上，旋转底座的底盘 1F3面积较大，扩散口上方设有方向舵1D，组合筒形主体可从中间的子母接口 IEl分拆，方向舵可从筒形主体上卸下，发电机芯输出与调压器6相连接，调压器具有交流AC和直流DC 两个输出端。如图2所示，所述组合筒形主体1至少由两个或两个以上筒形模块IE构成，如 1EA、1EB，每两个筒形模块之间设有子母接口 1E1，子母接口两两相对，通过螺孔1E2加螺栓 IEl固定在一起；在空间宽裕，不计体积的地方，大喇叭扩散口 ICl可以成倍加长，组合筒形主体可由多个筒形模块构成，从而增大做功的能力；筒形模块横截面的形状不限，可以是矩形、或圆形、或椭圆形、或多边形。如图3、图4所示，所述风洞式发电机101的前面是渐缩管进风口 1A，渐缩管进风口与机舱IB相连接，机舱的后面与排气管IC相连接，渐缩管进风口、机舱、排气管三者成为一个密封不漏气的整体；渐缩管进风口安装在筒形主体的一端即为前端，渐缩管进风口的最前端有一向外翻卷的喇叭口 1A1，渐缩管进风口内可安装蜂窝器1A2，排气管IC的尾部是大喇叭扩散口 1C1，扩散口安装在筒形主体的另一端即为后端，前端迎面进入渐缩管进风口的自然风，无泄漏全部经大功率便携式风力发电机总体结构示意图。过机舱和排气管，从后端扩散口吹出。如图3、图4所示，所述机舱IB是一个带有圆盘顶的蘑菇状空腔，圆盘顶可以从中间的对口 IBl处打开，在机舱内室202中安装带有伸缩风扇2的发电机芯3，发电机芯竖立安装，风扇平面在水平平面上；机舱座1B2从组合筒形主体内伸出，下面设有旋转盘1F1，旋转盘安装在旋转底座1F2上。所述伸缩风扇2的扇柄2B安装在发电机芯外壳的圆筒形侧面上，伸缩风扇的调速臂2D —端安装在风扇的转动关节2C上，另一端安装在旋转器4上；旋转器具有定环4A和动环4B构成的滚珠轴承型双环结构，定环在外侧，动环在内侧。所述方向舵ID使用螺栓6安装在扩散口上方组合筒形主体的舵夹IDl内，且舵面在竖直平面上； 方向舵随时可从舵夹内卸下。如图3、图4所示，所述调压器5是一合二合一变频充电器，风洞式发电机设有安全插座1G，带有插头5A的输出线与调压器的输入端相连接，调压器安装在筒形主体内，交直流输出线缆从旋转底座引出。如图5所示，作为技术的改进，机舱IB的蘑菇顶圆形平面除在水平平面上安装外， 可以将机舱竖立式安装，即风扇平面竖立安装使风扇平面在竖直平面内。 如图6所示，作为技术的改进，风洞式发电机1可设置三个渐缩管进风口 1AA、1AB、 1AC，其中一个在组合筒形主体的前端，另两个在组合筒形主体的两侧，此时机舱下可不设
旋转盘。 作为技术的改进，组合筒形主体除直筒形状外，也可以是弯曲筒形状。
权利要求
1.一种大功率便携式风力发电机，其特征在于大功率便携式风力发电机具有一个长度大于横截面的组合筒形主体(1)，在组合筒形主体的内部安装风洞式发电机(101)，风洞式发电机的渐缩管进风口(IA)在筒形主体的一端，扩散口(ICl)在筒形主体的另一端，机舱(IB)内安装发电机芯(3)，机舱的的下面是机舱座(1B2)，机舱座下面设有旋转盘(IFl)， 旋转盘安装在旋转底座(IM)上，旋转底座的底盘(IF； )面积较大，扩散口上方设有方向舵 (ID)；组合筒形主体可从中间的子母接口(IEl)分拆，方向舵可从筒形主体上卸下；发电机芯输出与调压器( 相连接，调压器具有交流AC和直流DC两个输出端。
2.如权利要求1所述的大功率便携式风力发电机，其特征在于所述组合筒形主体至少由两个或两个以上筒形模块(IE)构成，如(IEA)、(IEB)，每两个筒形模块之间设有子母接口(IEl)，子母接口两两相对，通过螺孔(IE》加螺栓(6)固定在一起；筒形模块横截面的形状不限，可以是矩形、或圆形、或椭圆形、或多边形。
3.如权利要求1所述的大功率便携式风力发电机，其特征在于所述风洞式发电机 (101)的前面是渐缩管进风口(IA)，渐缩管进风口与机舱(IB)相连接，机舱的后面与排气管(IC)相连接，渐缩管进风口、机舱、排气管三者成为一个密封不漏气的整体；渐缩管进风口安装在筒形主体的一端即为前端，渐缩管进风口内可安装蜂窝器(1A2)，排气管的尾部是大喇叭扩散口(ICl)，扩散口安装在筒形主体的另一端即为后端，前端迎面进入渐缩管进风口的自然风，无泄漏全部经过机舱和排气管，从后端扩散口吹出。
4.如权利要求1所述的大功率便携式风力发电机，其特征在于所述机舱是一个带有圆盘顶的蘑菇状空腔，圆盘顶可以从中间的对口(IBl)处打开，在机舱内室(202)安装带有伸缩风扇(2)的发电机芯(3)，发电机芯竖立安装，风扇平面在水平平面上；机舱座(1B2) 从筒形主体内伸出，下面设有旋转盘(IFl)，旋转盘安装在旋转底座(IM)上。
5.如权利要求4所述的大功率便携式风力发电机，其特征在于所述伸缩风扇(2)的扇柄OB)安装在发电机芯外壳的圆筒形侧面上，伸缩风扇的调速臂OD) —端安装在风扇的转动关节OC)上，另一端安装在旋转器(4)上；旋转器具有定环(4A)和动环GB)构成的滚珠轴承型双环结构，定环在外侧，动环在内侧。
6.如权利要求1所述的大功率便携式风力发电机，其特征在于所述方向舵使用螺栓 (6)安装在扩散口上方筒形模块的舵夹(IDl)内，且舵面在竖直平面上；方向舵随时可从舵夹内卸下。
7.如权利要求1所述的大功率便携式风力发电机，其特征在于所述调压器是一台二合一变频充电器，风洞式发电机设有安全插座(IG)，带有插头(5A)的转接线与调压器的输入端相连接，调压器安装在筒形主体内，交直流输出线缆从旋转底座引出。
8.如权利要求4所述的大功率便携式风力发电机，其特征在于作为技术的改进，风扇平面除在水平平面上安装外，可以将机舱(IB)的蘑菇顶圆盘平面竖立式安装，即风扇平面竖立安装使风扇平面在竖直平面内。
9.如权利要求1所述的大功率便携式风力发电机，其特征在于作为技术的改进，风洞式发电机可设置三个渐缩管进风口，其中一个(IAA)在组合筒形主体的前端，另两个 (IAB)、(IAC)在组合筒形主体的两侧，此时机舱下可不设旋转盘。
10.如权利要求1所述的大功率便携式风力发电机，其特征在于作为技术的改进，组合筒形主体(1)除直筒形状外，也可以是弯曲筒形状。
全文摘要
一种大功率便携式风力发电机，该机具有一个长度大于横截面的组合筒形主体，在组合筒形主体的内部安装风洞式发电机，风洞式发电机的渐缩管进风口在筒形主体的一端，扩散口在筒形主体的另一端，机舱内安装发电机芯，机舱的的下面是机舱座，机舱座下面设有旋转盘，旋转盘安装在旋转底座上，旋转底座的底盘面积较大，扩散口上方设有方向舵；组合筒形主体可从中间的子母接口分拆，方向舵可从筒形主体上卸下；发电机芯输出与调压器相连接，调压器具有交流和直流两个输出端。
文档编号F03D9/00GK102374127SQ20101025842
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月20日 优先权日2010年8月20日
发明者赵幼仪 申请人:赵幼仪