专利名称：喷气风力发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风力发电机，尤其是涉及一种能够同时吸纳天然风能和太阳光热 能、采用喷气式结构的双效能发电装置。
背景技术：
风力发电机，是一种利用扇翼采纳天然风资源、获得电能的设备；其中在扇翼采纳 天然风资源基础上、再利用气流喷射反作用力驱动扇翼旋转的发电装置，就是喷气风力发 电机。目前公知的风力发电机，常见的有轮式风力发电机、立式风力发电机、塔式风力发 电机、螺旋桨式发电机……，在这些风力发电机中，大多数是单一地利用天然风作为驱动扇 翼旋转的动力，另有一小部分是采用太阳光热能作为驱动发电机运行的能源，至于既采纳 天然风为能源、又利用太阳光热能制造风能、再以空气喷射形式驱动扇翼运转的双能源发 电机，几乎绝无仅有，从而使风力发电机的应用范围和经济效果大打折扣。发明目的
本发明的目的，在于设计出一种比目前公知风力发电装置运行成本更低、应用范围更 广、发电效率更高、且可同时利用自然界天然风资源、太阳光热幅射资源的双效能发电装 置，赋予风力发电机以更大的适用范围和更宽广的使用空间。
发明内容
本发明在综合目前各种公知风力发电机特点的基础上，充分吸收其对天然资源的 利用优势，在不扩张设备体积的基础上，增加其对太阳光热幅射资源的利用率，使设备无论 在有风情况下还是在无风情况下，均能依靠太阳光热能正常运转工作，从而打造出双效能 的风力发电装置。本发明所依据的原理有阳光热幅射原理、温室效应原理、气体热膨胀原理、气旋 原理、流体动力原理、绕流物体阻力原理、喷流反作用力原理等，这些原理主要内容是
1，阳光热幅射原理阳光热幅射与光一样，均是以电磁波形式出现；太阳的热能转换 成电磁波并传播出去，当物质接受电磁波后，又转换成热的形式。在单位时间内从单位面积 上放射出来的热量称为放射力(幅射力)；在单位时间内，从单位面积上通过单位立体角放 射出去的热量，称为放射强度。阳光放射到物体表面的能量中，一部分被表面反射，一部分 被表面吸收，剩下的部分则透过该物体；对于固体和液体而言，能量透过的比率几乎为零； 能够全部吸收入射能的物体，称为黑体。2，温室效应原理在阳光照射下，室内温度可在不经人工加温而高于室外温度。3，气体热膨胀原理气体(包括空气)在压力不变的情况下，气体体积随温度升高 而增大的特性，称为气体的膨胀性；气体膨胀性的大小，用体积膨胀系数来度量，它是增加 一单位温度时所引起的体积相对增大量。膨胀后气体的单位体积重量变轻，呈漂浮上升趋 势。4，空气对流原理空气中较热的部分和较冷的部分，通过循环运动，使温度趋于均 勻；空气对流的特点是热空气上升，冷空气下降。
5，气旋原理气体在作螺旋形旋转运动时，可形成旋涡结构的气流；该气流积蓄 有较大的能量。利用气流切向引入，可造成气流的旋转运动，使具有一定质点的物质通过惯 性离心力而甩向外壁面作附壁流动。6，流体动力原理当流体流向物体时，如物体受到的推力大于物体静止的惯力，物 体被推动；如物体受到的推力小于物体静止的惯力，物体保持静止；物体被推动运动状态 变化的快慢(加速度的大小)，跟推力的大小成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟 作用力的方向相同。7，绕流物体阻力原理——当流体定常流向物体时，物体所受的阻力由摩擦阻力和 压差阻力所组成，用阻力系数来表示。阻力系数的大小，不仅与流体性质、流动情况、物体表 面粗糙度有关，而且与物体的特征面积(迎流面积)成有关、物体的形状有关；其中，物体迎 流面积(物体在垂直于来流速度方向上的最大投影面积)越大，所受到的阻力越大，物体迎 流面积越小，所受到的阻力越小；其中，无限长半圆柱壳正面迎流的阻力系数是2. 30，背面 迎流的阻力系数是1.20。8，喷流反作用力原理当喷流(如喷射的气流)对某一物体(如大气)施加作用力 时，承受作用力的物体(如大气)对施力的喷流产生一种反作用力。反作用力与喷流的作用 力大小相等、方向相反，并在同一条直线上。根据上述原理，本发明所采用的技术方案是
(1)建造一宽广温室，顶面覆盖以专门吸收太阳光幅射能的吸热板，全面吸纳太阳光热 幅射能量，使室内温度在不经人工加温情况下得以快速提升，造成空气热膨胀效应。(2)在温室内部设置多面热交换墙，以增大顶面吸热板的散热面积，加快室内气温 的提升速度，促使室内空气因为热膨胀效应而发生流动，形成飘浮上升气流，产生风能
⑶将温室内的热交换墙设计为平面螺旋线形状，绕室内正中位置环形阵列；热交换墙 与热交换墙之间形成风道，使所有切向进入风道的气流均发生旋转流动，凝聚形成气流旋 涡，造就较大风能。(4)在温室室顶正中位置，建造一中空塔体，并在塔体顶端设置一风力机扇翼，利 用温室内上升旋涡气流冲击扇翼涡轮，驱动扇翼旋转，使室内风能转化为绕轴心旋转的机 械能。(5)将塔体顶端扇翼装置中的扇叶，设计为能够全方位兜截天然风资源的圆囊状 壳体全剖结构，使其能够在迎风时最大限度地采纳天然风冲力，在背风时最大限度地化解 天然风阻力。(6)将扇翼装置的三个扇叶，以立面竖立方式绕扇翼中心轴等距离环形阵列，形成 三棱扇翼结构，以吸纳来自不同方向的天然风资源，不留风向死角，不使扇叶有运转格禁隐
串
)Qi、O(7)将扇叶与扇叶之间的立面连接处，设计为平滑过渡的波浪面，使天然风对一个 扇叶的阻力，自动转化为对邻近扇叶的冲力，提高风能利用率。(8)在扇翼各扇面内部，分别设置贮气室、导气管、聚气筒、喷嘴等构件，将温室所 产生的气流引导到扇翼尾端，绕轴心切向喷射，形成推动扇翼旋转的反作用力。(9)在扇翼与发电机之间，设计一套变速、离合机构，使微风即能启动，疾风仍能工 作，适应强劲风力等级。
与目前公知的风力发电设备相比，本发明所形成的喷气风力发电机，可以取得下 列有益效果
1，全天候运行——本发明产品可全天候运行，无论是夏季冬季，无论是白天黑夜，无论 是有风无风，无论是风大风小，本发明产品均可顺利运转；即使在晴空万里、闷热无风的夏 日，本发明产品可以仅利用太阳热幅射资源顺利发电。2，全风向运作——本发明产品不存在风向格禁问题，来自任何方向的天然风力均 可采纳利用，且无需使用任何风向调节设备。3，可靠性强——本发明产品微风即能启动，疾风仍能工作，风速适应范围从每秒 0. 2米到每秒22米之间，风能利用率达65%以上，且运行平稳，防护能力强，工作可靠，故障 率低。4，应用范围广——本发明产品几乎可适应于一切需要发电的场合使用，尤其适应 于在闷热无风的夏日环境中使用，既适应平原、山地、草场、林场等一般条件下的发电要求， 也符合在盆地、丘陵、沙漠、戈壁等特殊地理环境中的发电需要，甚至可以将本发明产品使 用于城镇建筑群中，应用范围广。另外，本发明产品还有操作简便、工作环境安静，无需燃料、无需人工干预、无噪 声、无污染、无废弃物等绿色环保优点，市场空间广阔，具有极高的经济附加价值和社会使 用价值。下面，结合一实施例及附图，对本发明作进一步说明。
图1，是本发明一实施例的组织结构示意图。图2，是本发明一实施例产品的热效模块示例图。图3，是本发明一实施例产品的扇翼模块示例图。图4，是本发明一实施例产品的扇叶构件示例图。图5，是本发明一实施例产品的发电模块示例图。图6，是本发明一实施例产品的成品外观示例图。图7，是本发明一实施例产品的实施原理示例图。
具体实施例方式本发明作为一项产品技术方案，通过特定模块的组合，可得到具体实施。本发明产 品各模块之间的组织结构，如图1所示。图1中，本发明所述的喷气风力发电机，由扇翼、发电、热效三个模块组成，每个模 块又包含着两个不同的部件，其中
扇翼模块——包含扇叶、紧固二个部件。 发电模块——包含电机、传动二个部件。 热效模块——包含框架、温室二个部件。产品的每个部件，均包含着若干个不同的零件；其中的某些零件，又由若干个不同 的构件配合组成，其中
O扇叶部件——包含着扇叶A、扇叶B、扇叶C三个零件；所有的扇叶零件，均由下挡 板、气筒孔、轴套、气管孔、贮气室、上挡板、扇叶片、导气管、聚气筒、喷嘴十个构件配合组 成。
O紧固部件——包含着中心轴、垫圈、轴帽三个零件。O电机部件——包含着变速从轮、恒压发电机、电机座、机座螺丝四个零件。O传动部件——包含着变速主轮、滚珠轴承、涡轮扇、定轮、轴承盘、分流轮、喷气 筒A、喷气筒B、喷气筒C九个零件。O框架部件——包含着热交换墙、定位架、连接座、塔体四个零件。O温室部件——包含着隔热底座、进风墙、顶罩三个零件；其中的顶罩零件，又由 热能片A、热能片B、热能片C、热能片D这四个结构基本相同、但各自独立的太阳能吸热板构 件组成。实施例中，热效模块是整个喷气风力发电装置的基础，该模块各零件外观如图2 所示。在图2中，热效模块由隔热底座(1)、热交换墙(2)、进风墙(3)、热能片A(4)、热能 片B (5)、连接座(6)、塔体(7)、定位架(8)、热能片C (9)、热能片D (10)十个零件组成，其 中，热交换墙(2)为平面螺旋形墙体，绕塔体轴心环形阵列，形成旋涡状结构，该零件与连接 座(6)、塔体(7)、定位架(8)三个零件互相配合，形成热效模块的框架；在实施过程中，热交 换墙(2)被整个温室部件所覆盖，热交换墙(2)的上端，与温室顶罩的热能片相连接；热交 换墙(2)的下端，与温室底面的隔热底座(1)相连接；热交换墙(2)的外端，与温室立面的进 风墙(3)相连接；热交换墙(2)的内端，环形阵列在温室内部的中央，并由此支撑起框架部 件的定位架(8)、连接座(6)、塔体(7)，同时形成多条绕塔体(7)轴心旋转、直达塔体中空内 部的旋涡形进风通道，形成旋涡结构的风能场。在实施过程中，温室部件的顶罩零件，由热能片A(4)、热能片B(5)、热能片C(9)、 热能片D (10)这四块独立的热能片组成；每块独立的热能片，又由多片具体的太阳能吸热 板拼装组成。在实施例中，扇翼部件是采纳天然风资源的主要装置，也是驱动发电机运转的主 要动力所在，它所属各个零部件的具体结构如图3所示。图3中，扇翼模块由中心轴(20)、垫圈(26)、轴帽(27)、扇叶A (25)、扇叶B (28)、 扇叶C (29)六个零件组成，其中的中心轴(20)、垫圈(26)、轴帽(27)三个零件，组成模块的 紧固部件；其中的扇叶A (25)、扇叶B (28)、扇叶C (29)三个零件，组成模块的扇叶部件。在实施过程中，中心轴(20)是整个模块的主心骨，该零件下部为圆柱体结构，用于 与发电模块传动部件配合，以形成整个装置中的能量传递机构；中心轴(20)上部为六棱柱 体结构，用于套嵌、固定扇叶部件的扇叶A (25)、扇叶B (28)、扇叶C (29)，使这三个扇叶零 件互为连结，绕中心轴(20)轴心等间距环形阵列，形成三棱扇翼结构。在扇翼模块扇叶部件中，扇叶A (25)、扇叶B (28)、扇叶C (29)三个零件的基本 结构相同，具有相同的构件。扇叶零件所属各个构件的形态如图4所示。图4中，扇叶零件均是由下档板(31)、气筒孔(30)、轴套(32)、气管孔(33)、贮气 室(34)、上档板(35)、扇叶片(36)、导气管(37)、聚气筒(38)、喷嘴(39)这十个构件组成； 其中，下档板(31)、上档板(35)与扇叶片(36)三个构件，组成扇叶零件中的扇面部分，该扇 面部分为圆囊状壳体全剖结构，用于采纳天然风资源；其中，扇面的整体高度，为扇面囊状 壳体最大半径的2至4倍；扇面中各组成部分之间连接处，均为平滑过渡。在实施过程中，由扇叶A (25)、扇叶B (28)、扇叶C (29)三个零件之间的结构差异，表现在轴套构件(32)在零件中所处垂直位置的不同；其中，在扇叶A(25)中的轴套(32) 构件，位于零件中的下部位置；扇叶B (28)中的轴套(32)，位于零件中的中部位置；扇叶C (29)中的轴套(32)，位于零件中的上部位置。通过三个不同位置的轴套构件(32)垂直堆 叠，才得以使三个不同的扇叶零件组合形成三棱扇翼结构。实施例产品中的核心部分，是发电模块，该模块各零部件的方位组合关系，如图5 所示。图5中，发电模块由传动部件与电机部件组成，其中的传动部件，由喷气筒A(19)、 喷气筒B (21)、喷气筒C (22)、分流轮(18),轴承盘(17)、定轮(16)、涡轮扇(15),滚珠轴承 (14)、变速主轮(13)九个零件组成，在实施过程中，分流轮(18)内部设置三条导气通道，绕 轴心环形阵列；喷气筒A (19)、喷气筒B (21)喷气筒C (22)分别对应分流轮(18)导气通 道出风口的位置，以焊接形式，分别连结到分流轮(18)顶面上，再通过中心轴(20)的串套 连接，与轴承盘(17 )、定轮(16 )、涡轮扇(15 )、滚珠轴承(14 )、变速主轮(13)各零件相配合， 组成发电模块的传动部件。所组成的传动部件，通过定轮零件(16)对热效模块塔体零件 (7)顶端的嵌套，与热效模块定位架零件(8)对本模块滚珠轴承(14)的定位，被固定在热效 模块框架部件的特定位置上。图5中，变速从轮(23)、恒压发电机(12)、电机座(11)和机座螺丝(24)四个零件， 组成了发电模块中的电机部件，其中，变速从轮(23)与传动部件变速主轮(13)之间的直径 比，为1 5，S卩，变速主轮(13)每旋转一周，驱动变速从轮(23 )旋转五周。在产品安装中，变速从轮(23)被嵌套安装到恒压发电机(12)齿轮轴上，恒压发电 机(12 )被嵌套固定在电机座(11)中，而电机座(11)则通过机座螺丝(24 )固定到温室部件 隔热底座(1)上。在实施过程中，变换电机座(11)物理位置，即可实现变速从轮与变速主轮 之间的咬合、脱离功能。将扇翼模块、发电模块、热效模块的所有零件，按照特定的方位关系进行组合拼 装，可形成完整的实施例产品，实施例产品外观结构如图6所示。图6中，扇翼模块是采纳天然风力资源的装置，置于设备的上方；热效模块是吸收 太阳光热能、并将热能转化为风能的装置，置于设备的底层；发电模块是将风能转化为机械 能、再次机械能转化为电能的装置，包含在热效模块中央；扇翼模块与热效模块互相配合， 共同形成喷气风力发电装置的外观。实施例产品的发电原理，如图7所示。图7中，温室部件热能片通过吸纳太阳光热幅射能量，加热温室内部空气，使温室 内部空气热膨胀效应而产生流动，沿着由热交换墙(2 )间隔筑成的进风通道旋转前进，在温 室中央凝聚成具有一定能量的旋涡结构气流，冲击发电模块中的涡轮扇(15)，使风能转化 为驱动涡轮扇旋转的机械能；越过涡轮扇(15)的气流继续上升，分头进入分流轮(18)导气 通道，通过喷气筒分别进入扇翼模块扇叶贮气室(34)，再通过导气管(37)来到扇叶末端的 聚气筒(38)，由喷嘴(39)沿着轴心切向向外喷出，以喷流反作用力形式驱动扇翼旋转；另 外，扇翼模块以其大幅展开的圆囊状壳体全剖结构扇面，采集天然风资源，为扇翼旋转增加 新的能量。在这一过程中，无论是热效模块单独将装置内部空气加热成为旋涡结构气流，或 者是扇翼模块单独采纳到天然风资源，或者是热效模块与扇翼模块共同发挥作用，发电模 块均可将其它模块所采集到的风能转化为机械能，再将机械能传送到恒压发电机(12)中转化为电能，从而形成无需燃料、无需人工干预、无产生噪声、无废弃物、无污染、低起点、高效 益的环保安全发电机制。 本发明在实施过程中，还可以根据实际情况，灵活设计出不同形状和不同规格的 具体模块，并通过这些具体模块的有机组合，形成多种实施方案，从而开拓出千姿百态的产
权利要求
一种喷气风力发电设备，由扇翼、发电、热效三个模块组成，其特征是所述的扇翼模块，包括扇叶、紧固二个部件；所述的发电模块，包括电机、传动二个部件；所述热效模块，包括框架、温室二个部件。
2.根据权利要求1所述的喷气风力发电设备，其特征是所述扇翼模块中的扇叶部件， 由扇叶A、扇叶B、扇叶C三个零件组成，绕轴等间距环形阵列，形成三页扇翼结构，扇叶与扇 叶之间的立面平滑过渡。
3.根据权利要求2所述的喷气风力发电设备，其特征是所述扇叶部件中的扇叶A、扇 叶B、扇叶C零件，均是由下档板、气筒孔、轴套、气管孔、贮气室、上档板、扇叶片、导气管、聚 气筒、喷嘴这十个构件组成；其中，下档板、上档板与扇叶片三个构件，组成扇叶中的扇面部 分。
4.根据权利要求3所述的喷气风力发电设备，其特征是在所述扇翼模块中的扇叶部 件中，由下档板、上档板与扇叶片三个构件组成的扇面部分，为全剖圆囊状壳体结构，用于 采纳自然风力；扇面高度为囊状壳体最大半径的2至4倍，扇面各组成部分之间平滑过渡。
5.根据权利要求1所述的喷气风力发电设备，其特征是所述扇翼模块中的紧固部件， 由中心轴、轴帽、垫圈三个零件组成，其中的中心轴零件，下部为圆柱体结构，用于与发电模 块的传动部件相配合，上部外形为六棱柱体结构，用于与扇叶部件的扇叶A、扇叶B、扇叶C 三零件配合。
6.根据权利要求1所述的喷气风力发电设备，其特征是所述发电模块中的传动部件， 由变速主轮、滚珠轴承、涡轮扇、定轮、轴承盘、分流轮、喷气筒A、喷气筒B、喷气筒C九个零 件组成；其中，分流轮上绕轴心环形阵列三条导气通道，喷气筒A、喷气筒B、喷气筒C分别对 应导气通道出风口位置焊接连结在分流轮顶面上。
7.根据权利要求1所述的喷气风力发电设备，其特征是所述发电模块中的电机部件， 由变速从轮、恒压发电机、电机座、机座螺丝四个零件组成；其中，传动部件变速主轮每旋转 一周，电机部件变速从轮被驱动旋转五周。
8.根据权利要求1所述的喷气风力发电设备，其特征是所述热效模块中的框架部件， 由热交换墙、定位架、连接座、塔体四个零件组成；其中，热交换墙为平面螺旋形墙体，绕塔 体轴心环形阵列，形成旋涡结构的进风通道。
9.根据权利要求1所述的喷气风力发电设备，其特征是所述热效模块中的温室部件，由隔热底座、进风墙、顶罩三个零件组件；其中的外罩零件，由四块独立的热能片组成；每块热能片，又由多片具体的太阳能吸热板拼装组成。
10.根据权利要求1至权利要求9共同所述的喷气风力发电设备，其特征是扇翼模块 是采纳天然风力资源的装置，置于设备的上方；热效模块是吸收太阳光热能、并能热能转化 为风能的装置，置于设备的底层；发电模块是将风能转化为机械能、再次机械能转化为电能 的装置，置于设备的中央；扇翼模块与热效模块互相配合，共同形成设备的外观；当热效模 块将设备内空气加热成为上升气流时，或当扇翼模块采纳天然风资源时，或当热效模块与 扇翼模块共同发挥作用时，发电模块均可将其它模块所采集到的风能转化为机械能，再将 机械能传送到发电机转化为电能，从而形成无燃料、无噪声、无污染、无废弃物、低起点、高 效益的环保安全发电机制。
全文摘要
本发明涉及一种风力发电机，尤其是涉及一种能够同时吸纳天然风能和太阳热能、采用喷气式结构的双效能发电装置。本发明产品由扇翼、发电、温室三个模块组成，包括扇叶A、扇叶B、扇叶C、下挡板、气筒孔、轴套、气管孔、贮气室、上挡板、扇叶片、导气管、聚气筒、喷嘴、中心轴、垫圈、轴帽、变速从轮、恒压发电机、电机座、机座螺丝、变速主轮、滚珠轴承、涡轮扇、定轮、轴承盘、分流轮、喷气筒A、喷气筒B、喷气筒C、热交换墙、定位架、连接座、塔体、隔热底座、进风墙、顶罩、热能片A、热能片B、热能片C、热能片D等四十多个零构件，克服目前公知风力发电机自然资源利用单一、风能利用率低的缺陷，具有全天候运行、全风向运作、可靠性强、应用范围广的特点，适应于一切需要发电的场合使用，市场空间广阔，具有极高的经济附加价值和社会使用价值。
文档编号F03D3/06GK101949364SQ20101029842
公开日2011年1月19日 申请日期2010年10月3日 优先权日2010年10月3日
发明者钟明华 申请人:钟明华