风电塔的制作方法
【专利摘要】风电塔是利用大气流动所形成的力——风力，可以在广度和高度上分区和分层截获的特点，采用塔架将若干台数百瓦至1千瓦左右的小型风力发电机分开、分层安装以截获风力，所得风力为塔上所有小型风力发电机截获的风力之和的原理，为解决风力较小地区开展风力发电而发明的一种风力发电设施。本发明的目的是推广、普及风力发电，最终用无偿能源取代有偿能源。
【专利说明】风电塔
【技术领域】
[0001]本发明涉及风力发电设施，尤其是一种由多个小型风力发电机和立杆、横杆等组成的风电塔，属于电力电子【技术领域】。
【背景技术】
[0002]有资料显示:我国的广大国土上处处都是风力发电资源，我国全境全年的平均风力都在2级以上，且大多数地区在多数时间里的阵风还能达到3至4级或以上，有些“风口”地段甚至常年都有7级左右的大风。由此可见，我国发展风力发电是大有可为的，但目前我国的风力发电还主要集中在“风口 ”地区，其它地区除偶尔可见零星的小型风力发电机外，风力发电在我国还没有普遍开展起来，究其原因，主要是因为大多数地区的风力较小，使单台风力发电机的功率做不大，因而难以产生最低要求的经济效益。
[0003]风力发电从形式上看是“风车”和“发电机”的结合，两者都是历经了千年百年的传统技术，怎样才能使这门“古老”的技术重放异彩，尤其是怎样使其跨越在风力较小地区难以获得令人满意的效益这道坎，是本发明的宗旨。
【发明内容】
[0004]本发明的原理是利用大气流动所形成的力一风力，可以在广度和高度上分区和分层截获的特点，采用塔架，将若干台数百瓦至I千瓦左右的小型风力发电机分开、分层安装以截获风力，所得风力为塔架上所有小型风力发电机所截获的风力之和。
[0005]本发明的目的在于提供一种由多台小型风力发电机和由钢管搭成的塔架等组成的风力发电设施一风电塔；
[0006]本发明的另一目的在于提供一种发电量可以调整的风电塔；
[0007]本发明的又一目的在于提供一种可以安装于包括楼顶、农田在内的各种地形的风电塔；
[0008]本发明的再一目的在于提供一种能够源源不断地提供无偿电能并能够产生令人满意的经济和社会效益的风电塔，
[0009]本发明的最终目的是推广、普及风力发电，用无偿能源取代有偿能源。
[0010]以下将结合附图对本发明风电塔的原理、构造、技术特征等进行详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]附图1为小型风力发电机与风电塔的层间立杆组合结构示意图。
[0012]附图2为三角形三层风电塔构造示意图。
[0013]附图3为正方形三层风电塔构造示意图。
[0014]附图4为方阵形三层风电塔构造示意图。
【具体实施方式】
[0015]参见附图1。如图所示为小型风力发电机与风电塔的层间立杆组合结构示意图，图中=(DJll)为小型风力发电机的机芯一发电机；(DJ12)为小型风力发电机的风叶；(DJ15)为小型风力发电机的风向舵；(DJ13)为风电塔的层间立杆，层间立杆是风电塔上小型风力发电机的载体，层间立杆的材料为直径等于/小于50mm的钢管；(DJlO)是为了使小型风力发电机能够与层间立杆组合在一起而设在两者之间的一个多功能结构件，(DJlO)位于小型风力发电机的重心，层间立杆从中穿过，如(DJ16)的圆内所示；(DJlO)的基本作用有三:一是使小型风力发电机如图能够与层间立杆保持垂直和与地面保持平行；二是使小型风力发电机能够在风向舵的引导下，通过(DJlO)的带有的两个轴承(DJ14)围绕层间立杆作360度转动；三是再利用相互绝缘的两轴承(DJ14)传输发电机电流，并通过导线从层间立杆中穿出(图中未示出)；(DJ18)为多功能结构件所带的环形扣件，通过它将小型风力发电机扣在层间立杆的中点上；大圆(DJ17)所示为本组合的范围。
[0016]参见附图2。如图所示为三角形三层风电塔的构造示意图，三角形风电塔一般为等边三角形，但也可以根据实际需要设计成直角三角形/不等边三角形。图中:(ST23)为支撑立杆，三角形三层风电塔共有3根支撑立杆，支撑立杆的材料为直径等于/小于50mm的钢管，支撑立杆的长度根据风电塔架设的高度而定，架设在地面一般取1m左右，架设在楼顶上则可取2m左右；(ST29)为风电塔的层间立杆，层间立杆的材料与支撑立杆相同为直径等于/小于50_钢管，层间立杆的长度一般取大于/等于小型风力发电机风叶旋转直径的2倍，三角形三层风电塔共有9根层间立杆；风电塔的立杆之所以采取支撑立杆和层间立杆相拼接的结构，主要是为了方便增加/减少风电塔的层数，也即风电塔是可以根据实际需要通过增加/减少安装层数来增减发电量的，另外也为了方便检修；(ST25)为横杆，三角形三层风电塔每层有三根横杆，加上顶层横杆，三角形三层风电塔的横杆共有12根，横杆的材料为直径小于/等于50mm的钢管，横杆的长度一般大于/等于小型风力发电机风叶旋转直径的2倍，横杆在三角形风电塔中的作用有三:一是与立杆组合成为一个三角形立方体，起到稳固风电塔的作用；二是每层横杆都形成一个水平面，起到使立杆与地面保持垂直的作用；三是需要时可兼做布线管；(ST22)为附图1所示的小型风力发电机，三角形三层风电塔每层有3台，三层共有9台，一般9台并联运行，所发电量等于9台小型风力发电机之和；(ST26)为三角形三层风电塔的第一层；(ST27)为三角形三层风电塔的第二层；(ST28)为三角形三层风电塔的第三层，如需增加发电量可在第三层上增加层数，但由于三角形风电塔的地面面积小稳固性有限，因此一般不宜超过5层以上；反之如需减少发电量，只需拆除第三层即可；(ST21)为支撑立杆、层间立杆、横杆三者联接的节点，三角形三层风电塔共有12个节点，联接钢管的方式虽然有许多种，但为了便于拆装和检修，风电塔的层间立杆与横杆之间均采取统一的钢质专用扣件相联；(ST24)为风电塔支撑立杆的底座，底座为钢板材料，其作用是与地面固定、防止支撑立杆陷落以及用作避雷的地线；另外，底座还可以兼有调节高度的功能，但实现该功能的方法和形式很多，且都是围绕底座来完成的，因此本图及以下附图都略去不再示出。
[0017]如500W风机的效率以40%计，三角形三层风电塔全年约可发15768度电。
[0018]参见附图3。如图所示为方形三层风电塔的构造示意图，方形风电塔一般为正方形，但也可以根据实际需要设计成长方形/菱形等。图中:(FT33)为支撑立杆，方形三层风电塔共有4根支撑立杆，支撑立杆的材料为直径等于/小于50mm的钢管，支撑立杆的长度根据风电塔架设的高度而定，架设在地面一般取1m左右，架设在楼顶上则可取2m左右；(FT39)为风电塔的层间立杆，层间立杆的材料与支撑立杆相同为直径等于/小于50mm的钢管，层间立杆的长度一般取大于/等于小型风力发电机风叶旋转直径的2倍，方形三层风电塔共有12根层间立杆；风电塔的立杆之所以采取支撑立杆和层间立杆相拼接的结构，主要是为了方便增加/减少风电塔的层数，也即风电塔是可以根据实际需要通过增加/减少安装层数来增减发电量的，另外也为了方便检修；(FT35)为横杆，方形三层风电塔每层有4根横杆，加上顶层横杆，方形三层风电塔的横杆共有16根,横杆的材料为直径小于/等于50mm的钢管，横杆的长度一般大于/等于小型风力发电机风叶旋转直径的2倍，横杆在方形风电塔中的作用有三:一是与立杆组合成为一个方形立方体，起到稳固风电塔的作用；二是每层横杆都形成一个水平面，起到使立杆与地面保持垂直的作用；三是需要时可兼做布线管；(FT32)为附图1所示的小型风力发电机，方形风电塔每层有4台，三层共有12台，一般12台并联运行，所发电量等于12台小型风力发电机之和；(FT36)为方形三层风电塔的第一层；(FT37)为方形三层风电塔的第二层；(FT38)为方形三层风电塔的第三层，如需增加发电量可在第三层上增加层数，但由于方形风电塔的地面面积小稳固性有限，因此一般不宜超过5层；反之如需减少发电量，只需拆除第三层等即可；(FT31)为支撑立杆、层间立杆、横杆三者联接的节点，方形三层风电塔共有16个节点，联接钢管的方式虽然有许多种，但为了便于拆装和检修，风电塔的层间立杆与横杆之间均采取统一的钢质专用扣件相联；(FT34)为风电塔立杆的底座，底座为钢板材料，其作用是与地面固定、防止支撑立杆陷落以及用作避雷的地线。
[0019]如500W风机的效率以40 %计，方形三层风电塔全年约可发21024度电。
[0020]参见附图4。如图所示为方阵形三层风电塔构造示意图，方阵形风电塔理论上可以包涵无数个方阵，但实际上它是有限的，本图只含4个方阵，因此也可称它为4方阵三层风电塔。图中:(ZT43)为支撑立杆，4方阵三层风电塔共有9根支撑立杆，支撑立杆的材料为直径等于/小于50mm的钢管，支撑立杆的长度根据风电塔架设的高度而定，架设在地面一般取1m左右，架设在楼顶上则可取2m左右；(ZT49)为风电塔的层间立杆，层间立杆的材料与支撑立杆相同为直径等于/小于50mm的钢管，层间立杆的长度一般取大于/等于小型风力发电机风叶旋转直径的2倍，4方阵三层风电塔共有27根层间立杆；风电塔的立杆之所以采取支撑立杆和层间立杆相拼接的结构，主要是为了方便增加/减少风电塔的层数，也即风电塔是可以根据实际需要通过增加/减少安装层数来增减发电量的，另外也为了方便检修；(ZT45)为横杆，4方阵三层风电塔每层有12根横杆，加上顶层横杆，4方阵三层风电塔的横杆共有48根,横杆的材料为直径小于/等于50mm的钢管,横杆的长度一般大于/等于小型风力发电机风叶旋转直径2倍，横杆在4方阵风电塔中的作用有三:一是与立杆组合成为一个方阵形立方体，起到稳固风电塔的作用；二是每层横杆都形成一个水平面，起到使立杆与地面保持垂直的作用；三是需要时可兼做布线管；(ZT42)为附图1所示的小型风力发电机，4方阵三层风电塔每层有9台，三层共有27台，一般27台并联运行，所发电量等于27台小型风力发电机之和；(ZT46)为4方阵三层风电塔的第一层；(ZT47)为4方阵三层风电塔的第二层；(ΖΤ48)为4方阵三层风电塔的第三层，如需增加发电量可在该层上增加层数，由于4方阵三层风电塔的地面面积较大稳固性较好，因此层数可以适当增加到5层以上；反之如需减少发电量，只需拆除第三层即可；(ΖΤ41)为支撑立杆、层间立杆、横杆三者联接的节点，4方阵三层风电塔共有36个节点，联接钢管的方式虽然有许多种，但为了便于拆装和检修，风电塔的层间立杆与横杆之间均采取统一的钢质专用扣件相联；(FT34)为风电塔立杆的底座，底座为钢板材料，其作用是与地面固定、防止支撑立杆陷落以及用作避雷的地线。
[0021]如500W风机的效率以40%计，4方阵三层风电塔全年可发47304度电。以此推算:一亩安装有方阵形三层风电塔的农田全年大约可发210000度电。
[0022]本发明风电塔的实施例可以有不同组合和其它实施方式，凡采取等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种风力发电设施，包括:带有风叶、风向舵和发电机芯等的小型风力发电机，带有彼此绝缘的两轴承和环形扣件等的多功能结构件，一端带有钢板底座的支撑立杆，层间立杆，横杆，钢质专用扣件；所述小型风力发电机和所述层间立杆通过所述多功能结构件形成组合，所述多功能结构件位于所述小型风力发电机的重心，所述层间立杆从所述多功能结构件中穿过，所述多功能结构件通过带有的环形扣件扣在所述层间立杆的中点上，所述层间立杆的两端为上述组合的外接点，所述小型风力发电机通过所述多功能结构件带有的两轴承以所述层间立杆为轴心可作360度转动，所述小型风力发电机的电流通过所述多功能结构件带有的彼此绝缘的两轴承以及导线等穿进所述层间立杆引出；所述支撑立杆和所述层间立杆的材料为直径等于/小于50mm的钢管，所述横杆的材料为直径小于/等于50mm的钢管，所述支撑立杆的长度一般取2m-10m或以上，所述层间立杆和所述横杆的长度均为大于/等于所述小型风力发电机风叶旋转直径的两倍；所述支撑立杆垂直于地面并以其钢板底座与接触地面，所述支撑立杆的另一端与所述层间立杆的一个外接点相联接并垂直于地面，若干个所述层间立杆通过外接点两两相联接形成垂直于地面的若干层，不论含所述层间立杆的一个外接点/两个外接点的点都形成节点，最后用所述横杆通过所述钢质专用扣件按照架设塔架的规则将节点就近两两联接起来形成风电塔。
2.如权利要求1所述风电塔因所含支撑立杆的数量不同而形成不同的形状，如:含有3根支撑立杆的等边三角形/直角三角形/不等边三角形，含有4根支撑立杆的正方形/长方形/菱形和含有多根支撑立杆的方阵形等。
3.如权利要求1、2所述风电塔的层数为1-5层或以上。
4.如权利要求1、2、3所述风电塔可安装于包括楼顶、农田在内的一切平行于地面一海平面的室外平面上。
【文档编号】F03D11/04GK104454391SQ201310418875
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】周符明, 周玉斐 申请人:周符明, 周玉斐