全截获式垂直轴风车的制作方法
【专利摘要】一种垂直轴风车。其主要技术特征是：在风机垂直轴上下端各安装一条凹型的能使风叶在其上移动的轨道，轨道上安装能驱动风叶的电机，使风叶作完功后直接移动到风车上风口，以此消除风叶旋转性回移时的风阻，另外，为截获更多风能，本发明利用风车支架制成垂直和水平档风板，将风车上风口非作功区域的风能几乎全部截住并使之流向作功区域，此措施使本发明更进一步提高了风能利用效率，使之具备了重要的开发价值。
【专利说明】全截获式垂直轴风车
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种垂直轴风车。其主要由可随风向转动的三脚风车支架、组成支架的[型框，支地轮、垂直轴、可移动的风叶、风叶轨道、驱动风叶的电机、连接驱叶电机的钢丝导电体、动力电池、连接电池的电源磨擦片、调向板、调向电机、调向电源接触点、垂直档风板、垂直档风板固定杆和水平挡风板组成。
【背景技术】
[0002]目前，垂直轴风车虽然在风能利用方面发挥着一定作用，但因其风能利用效率不高，使其始终不能大批量开发应用，尤其在风电领域显得更为突出。那么为什么垂直轴风车风能利用率不高呢？这主要是由以下两个因素造成的:1、垂直轴风车上的风叶只在由上风口至下风口的半个旋转周内作功，而下风口至上风口的半个旋转周风叶不仅不作功反而要大量消耗风车作功能量，而水平轴风车无此损耗；2、垂直轴风叶是在顺风后移中来截获风能的，其风叶尺寸越大转速就越慢，越不利于风能和机械能的有效转换，而水平轴风车的风叶是定位迎风旋转，使其受风能力强转速快，有利于风能和机械能的转换。所以到目前为止人们大都采用水平轴风车。
【发明内容】
[0003]为了解决上述垂直轴风车效率不高的问题，本
【发明者】设计了这种全截获式垂直轴风车。
[0004]本发明的基本技术方案是:
[0005]1、制作三个[型框，并将三个[型框上下边框开口端焊接在垂直轴上下端的轴承上，并使每个边框形成所需要的角度，在每个[型框的下方适当位置安装支地轮，按以上所述本风车可转动的三脚风车支架已形成；
[0006]2、在风车支架内紧贴垂直轴安装上下对应的凹型风叶轨道(或滑道，以下称叶轨)，垂直轴要正好在轨道中间位置，，在上下叶轨之间镶入能移动于垂直轴两侧的风叶(风叶为板材或框架上覆盖面料)；
[0007]3、在风叶下方适当位置安装一条与风叶等宽的齿条，在下叶轨中间正对垂直轴的外侧位置，安装一台驱动风叶的电机，在电机的两侧各安装钢丝状导电体并将其与电机电线相连，两侧导电体要与电机电线反向连接，使电机能正反双向旋转，用以驱动风叶来回移动，电机齿轮要与齿条相咬合，(用飞轮平轮也可以，但风叶上的齿条也要作相应调整)；
[0008]4、在风车支架的底部适当位置安装动力电池(本发明用于风力发电时也可以直接利用发出的电能省略动力电池)，在风车支架处于下风口的[型框上的适当位置按装电源磨擦片，并将其与动力电池电源线相连，并要使之实现:当叶轨旋转到下风口相应位置时，电机上的钢丝导电体能接触到电源磨擦片并在其上滑动，使电机通电以驱动风叶移动；
[0009]5、在风车支架处于下风口的[型框竖框上方安装一个风舵式调向板，将电池电源线正负极接触点安装在调向板位于下风口的边缘上，在下风口 [型框支地轮边上安装一台减速电机并使其驱动轮与支地轮以齿轮或飞轮方式咬合(平轮咬合或直接将电机驱动轮作为支地轮也可以)，将减速电机正负极线各分为两股且将其接触点分别安装在调向板上电池接触点的两侧，电机的接触点也要反向安装，并使之实现:，当调向板上的电池电源正负极接触点向左移动与左侧电机导入导出线接触点相接触时，电机驱动支地轮带动风车支架向左侧移动，直至两方接触点分离，当调向板上的电池电源正负极接触点向右移动与右侧电机导出导入线接触点相接触时，使电机驱动支地轮带动风车支架向右侧移动，直至两方接触点分离，上述技术措施可使风车支架始终跟随风向转动(为进一步稳定支架，可在下风口 [型框上方和/或后方加装固定式风舵，风舵可与[型框平行也可有一定角度，同时可配重压稳风车支架)；
[0010]6，在上风口非作功区的[框上安装一个垂直于地面的矩形档风板，档风板上安装I个或多个弹性泄风门，以备风力过大时泄出多余风能；
[0011]7、在上风口的两个[型框的上下框之间各自安装一个扇型水平档风板(只在上面安也可以，另外是否留弹性泄风门视情况而定，风叶也如是，另外，水平档风板也可以安在叶轨上)，以档住吹向垂直轴两端的风流。至此本发明技术方案已基本阐述完。
[0012]为了突出显示本发明技术特征，方案中有关现有技术未做祥细叙述
[0013]通过以上技术方案，本发明能达到以下技术效果:
[0014]一、当风叶由上风口接受风能并旋转到下风口时，通过电机导电体与风车支架上电源磨擦片一定时间的磨擦滑动，使电机通电并驱动风叶快速由风车下风口紧贴垂直轴直接移动到风车上风口，从而消除了风叶由下风口到上风口旋转式回移所产生的风阻；
[0015]二、通过档风板聚集风能而大幅度提高了风能利用率；
[0016]三、增加了风叶外边缘风流量，技术性加大了风叶外边缘风速进而提高了风车转速，这对大功率风车的开发和微风发电极为有利。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是驱动风叶的电机已经将风叶驱动到上风口的风车结构示意图
[0018]图中:1、风车垂直轴，2、风叶，3、风叶上轨，4、风叶下轨，5、驱动风叶的电机，6、连接驱叶电机的左侧钢丝导电体，7、连接驱叶电机的右侧钢丝导电体(导入导出线与左侧相反)，8、动力电池，9、电源磨擦片，10、电池与磨擦片的电源连线，11、由三个[型框组成而且可以随风向转动的三脚风车支架，12、风车支架支地轮，13、支架调向板，14、调向电机，15、连接调向电机的导电接触点，16、连接动力电池的导电接触点，17、附于下风口 [型框上的调向电机和电池的电线，18、连接到下风口 [型框上的垂直档风板固定杆，19、垂直档风板，
20、弹性泄风门，21、水平档风板，22、附在调向风板上的电池导线，23、导电接触点下方的调向电机电线，24、风叶上与驱叶电机齿轮咬合的齿条，25、安有垂直档风板的位于非作功区的[框，26、处于作功区的[框，27、位于下风口的[框。
【具体实施方式】
[0019]本发明实施例结合附图描述如下:
[0020]1、用一根长6M、直径8CM的方钢管做为垂直轴杆，在其两端焊接直径8CM、长IOCM的园钢做为垂直轴两端的轴径，在垂直轴径上套入承重轴承(见附图1-1);
[0021]2、用IOCM方钢制作三个高6.2M的[型框，并将三个[型框上下边框开口端焊接在垂直轴上下端的承重轴承上，并且要使三个框的角度分别为:140度-110度-110度，在每个[型框的下方适当位置安装支地轮，按以上所述本风车可转动的支架已形成(见图1-11，12，25)；
[0022]3、在方管垂直轴上下两端的同侧，各用相应规格槽钢焊接一个垂直轴两侧同为3M长的凹型风叶轨道(或直接用滑道焊，下称叶轨，)，用能镶入叶轨且有一定缝隙的方钢管焊接成一个高5.95M，宽3.1M的框架，并将框架用面料覆盖绷紧做成风叶(见附图1-2，3，4)；
[0023]4、将风叶镶入叶轨，在下叶轨中间正对垂直轴的位置，安装一台24V80W电机，电机轴上安装驱动齿轮，在驱动齿轮上方的风叶上，安装一个与风叶底框等长且平行的齿条，齿条咬合齿轮后要使风叶底边刚好离开叶轨底面，以使风叶能在电机的带动下快速移动(见图 1-5，24)；
[0024]5、将电机的导入导出线各再接出一股，并使之分别与安在电机两侧的钢丝导电体相连，两侧导电体与导入导出线要反向连接，如:有一侧导入线在前，导出线在后，则另一侧导出线在前，导入线在后，使电机即能正向旋转又能反向旋转以驱动风叶来回移动，见图1-6，7)；
[0025]6、在风车支架的下方安装12V10AH动力电池两块，将之串联，(本发明用于风力发电时也可以直接利用发出的电能驱动风叶而不用再安装动力电池)，在风车支架处于下风口的[型框上的适当位置按装电源磨擦片，并将其与动力电池电源线相连，并要使之实现:当叶轨旋转到距离该[框一定位置时，电机上的钢丝导电体在电源磨擦片上滑过，使电机通电以实现其对风叶的驱动(见图1_8，9，10)；
[0026]7、在风车支架处于下风口的[型框上框距离垂直轴2.5M处焊接一个直径2CM长40CM垂直于地面的园钢，用厚0.2CM薄铁板剪成35*60CM调向板，将调向板一短边煨弯成内直径为2.1CM的园筒，并将其套在[框上的园钢上，而此时的调向板已能象旗帜一样与风向保持一致；将电池电源线附在该[框上并向上延伸至调向板下风口边缘下方，并将其两极端点上下错位安装在调向板位于下风口的边缘上(见图1_13，16，22)；
[0027]8、在风车支架处于下风口的[型框支地轮边上安装一台24V30W减速电机并且使其驱动轮与支地轮以齿轮或飞轮方式咬合，将减速电机导入导出电线也附在该[框上并且延至上方，在[框上方将电机导入导出电线各再分出一股，且将各自两股导入导出线顶端接触点分别安装在调向板上电池电源接触点相距5CM的两侧，而两侧的电机导入导出线接触点也要反向安装，并使之实现:，当调向板上的电池电源正负极接触点向左移动与左侧电机线相接触时，电机通电并驱动支地轮带动风车支架向左侧移动，直至两方接触点分离，当调向板上的电池电源正负极接触点向右移动与右侧电机线相接触时，使电机驱动支地轮带动风车支架向右侧移动，直至两方接触点分离，上述技术措施可使安有电源磨擦片的[型框总是处于风车的下风口，(见图1_12，14，15，17，23)，使驱动风叶的电机总是反复把风叶由风车的下风口快速推移到风车的上风口；
[0028]9、将5CM的方钢管一端焊接在非作功区[框的竖框上方5.9米高的地方，并将其水平延伸到距垂直轴10.8CM的地方弯成150度左右再水平延伸焊接到下风口 [框竖框上；将另一根5CM的方钢管一端焊接在非作功区[框的竖框下方0.1米高的地方，并也将其水平延伸到距垂直轴0.8CM的地方弯成150度左右再水平延伸焊接到下风口 [框竖框上，至此，两根垂直档风板固定杆已制成(见图1-18，上下固定杆各与[框留出IOCM空隙是为了上下叶轨能从其中旋转过去，与垂直轴所留空隙是为了风叶能从其中通过)；在距离非作工区[框两米的地方，用5CM方钢管焊接在上下两根固定杆上，使之成为档风板立框，在立框靠近垂直轴一侧安装一个弹性泄风门，靠近[框一侧安装档风板(见图1-19，20)，另外在下风口 [型框后方安装一个与[框等高宽IM并且与[框成90度角的固定式风舵，舵尾要朝向作功区，用以对冲垂直档风板对风车支架的反转力；
[0029]10、将上风口的两个[型框的上下框之间各自用玻璃丝布蒙住绷紧，使之成为扇型水平档风板，用以档住吹向垂直轴两端的风流，并且使之流向作功区。至此本发明实施例已阐述完。
【权利要求】
1.一种垂直轴风车。其主要技术特征是:用三个[型框组装成一个三脚风车支架(11)，将风车垂直轴(I)安装到风车支架上，在垂直轴上下端各安装一条凹型轨道或滑道(3、4)，在上下轨道之间安装一个可移动于垂直轴两侧的风叶(2)，在垂直轴下方的轨道中间位置上安装一台动力电机(5)，利用电机两侧电源接触点(6、7)在旋转中与附于风车支架上的电池⑶电源磨擦片(9)的接触和滑动，使电机通电并驱动风叶在叶轨上移动；在一个[型框上利用风向调节装置使该框(18)总是处于风车支架的下风口 ；在风车支架位于非作功区的[型框(25)上，安装一个上下留有空隙的垂直档风板(19)，在风车支架处于上风口的两个[型框的上框之间和下框之间各自安装水平档风板(21)。
【文档编号】F03D3/06GK103696908SQ201210365728
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年9月28日 优先权日:2012年9月28日
【发明者】阎波 申请人:阎波