活翼高效风力发电的制造方法
【专利摘要】本实用新型活翼高效风力发电机是垂直轴的风能发电设备。它由大支柱、大转轴，翼架和门翼等构成，包括竖翼机和横翼机。所述大支柱，其方向垂直于地平面而不动，所述大转轴套在大支柱周围，与大支柱活动连接，所述翼架是一个框架，其一个框边与大转轴固定连接，在大转轴周围固连有方向不同的多个翼架；其门翼和翼架之间活动连接，随风应变。可以达到垂直轴风力发电机中最大的风能利用系数。能在很微小的风力下运转发电。广泛适用于城市、农村、大陆、海岛等各地。具有发电效率高、成本低廉、不要方向翼和能利用大量的微小风力发电等优点。
【专利说明】活翼高效风力发电机
【技术领域】:
[0001]本实用新型活翼高效风力发电机，涉及一种垂直轴的风力发电领域。
【背景技术】:
[0002]现有的风力发电机，有水平轴螺旋桨式的，有垂直轴式的，其翼型多种多样。
[0003]水平轴螺旋桨式风力发电机，具有迎风有效面积大、能做成大型、特大型、风能利用系数高、功率大等优势，但它必须要有尾翼即方向翼；方向翼对于微风不敏感，会把许多小风浪费掉。
[0004]垂直轴风力发电机，不需要方向翼，适宜于做成中小型的，但是，它的有效迎风面积，只有风轮的一半，另一半总是作负功。其风轮的翼型，都是硬翼型，无论选择什么曲面做叶片，负功是不可免的。因此，其风能利用系数较小。
实用新型内容:
[0005]本实用新型就是要解决上述问题，就是要设计一种不需方向翼而能利用大量的微风做正功，并且能获得最大风能利用系数而成本低廉的垂直轴活翼高效风力发电机。
[0006]本实用新型的设计方案如下:
[0007]1、一种活翼高效风力发电机，包括大支柱、大转轴、翼架和门翼，以及电磁发电机，其特殊之处在于:
[0008]A、所述大支柱，其方向垂直于地平面而不动，所述大转轴套在大支柱周围，与大支柱活动连接，所述翼架是一个框架，其一个框边与大转轴固定连接，在大转轴周围固连有方向不同的多个翼架；
[0009]B、所述门翼，包括叶片和旋转轴，旋转轴和叶片连接，旋转轴线所在的叶片的一边，叫翼根，和翼根相对的另一边叫翼尖；
[0010]C、所述活翼高效风力发电机，或者是竖翼机，或者是横翼机，所谓竖翼机，是其门翼的旋转轴线的方向与翼架的横框边相垂直，翼根距所述大转轴的距离必须大于翼尖到大转轴的距离；
[0011]所谓横翼机，是门翼的旋转轴线的方向与翼架的竖框边相垂直；
[0012]D、所述叶片，或者是用柔软材料做成的袋状叶片，名为袋叶片；或者是柔软材料做成的板状叶片，称为柔板叶片；
[0013]E、所述电磁发电机的转子与大转轴做可传力矩的连接。
[0014]2、所述叶片，或者是用刚性材料做成的与翼架活动连接的叶片，称为硬叶片或刚性叶片。
[0015]3、所述含有袋叶片或柔板叶片的门翼，还包括和翼架活动连接的门框，袋叶片的周边或柔板叶片的周边与门框固定连接，这种门翼的旋转轴，与门框的一个框边连接。
[0016]4、所述含有袋叶片的竖翼机的门翼，还包括托架，所述托架，包括托杆和托片，托杆的一端铰接在所述门框上，另一端和托片活动连接，托片和袋叶片接触。[0017]5、所述袋叶片，在距大转轴较近的一侧，或者开有出风口，或者不开出风口。
【专利附图】
【附图说明】:
[0018]图1是含有竖翼机袋叶片的活翼高效风力发电机的俯视图。
[0019]图2是含有竖翼机袋叶片的活翼高效风力发电机的主视图。
[0020]图3是含有竖翼机柔板叶片的活翼高效风力发电机的俯视图。
[0021]图4是其主视图。
[0022]图5是含有竖翼机刚性叶片的活翼高效风力发电机的俯视图。
[0023]图6是其主视图。
[0024]图7是含有横翼机叶片的立板风光高效发电机的俯视图。
[0025]图8是其主视图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例，对本实用新型进一步详细说明。
[0027]在图1中，风的方向如箭头所示。I是大立柱，2是轴承，3是大转筒，4是袋叶片，其厚度用了夸大画法，5是托片，6是托杆，托杆的一端铰接在门框上，另一端和托片活动连接，托片是柔软而富有弹性的薄片，和袋叶片接触。7是翼架，8是门翼的销轴，也可是活页的轴。9是门翼，门翼由门框、袋叶片和托架组成，在图2中，10是电机齿轮，11是电磁发电机，12是大转轴齿轮。
[0028]下面以正东方向的一个门翼为例，说明其受力运转情况。
[0029]当风沿箭头方向钻入袋叶片，然后折转近180°由出风口 A中流出，把动量交给袋叶片，以极大的推力使风轮旋转，带动电磁发电机发电。此即口袋效应。当该袋叶片转向图1中偏西方时，风力使该袋叶片收缩，对应的门翼转成顺风方向，风阻近于零，即负功近于零，故风能利用系数可达极大。当该门翼转到图1中正南方位置时，风动力矩为零，门翼和翼架贴合，袋叶片从翼架中穿出，当该门翼过了图示正南方的中介位置偏向东方时，袋叶片逐渐张开，该门翼转到正东方时，风动力矩达到最大，袋叶片完全张开。如此周而复始。
[0030]图3和图4分别是含有竖翼机板叶片(软板叶片和硬板叶片图形相似,不同之处是硬板叶片可以不要门框)的本实用新型的俯视图和主视图。在该图中，I和2及3仍如前述，4是翼架，5是板形门翼的旋转轴，6是门框，7是电机齿轮，8是电磁发电机，9是大转轴齿轮，10是板叶片，11是连紧绳。运转变化情况如图3所示，基本上与前述相似，不同之处，是它不需托架，如果板叶片是如布之类的柔性材料，则要张紧在门框上。当门翼在正东时受到极大推力矩，在偏西方时，风阻力或负功几近为零。
[0031]图5和图6分别是含有凹面形刚性叶片的竖翼机的本实用新型的俯视图和主视图。其运转受力情况与前述相似。不同之处是它的叶片是刚性凹面形。当门翼处于正东方时受推力矩最大，位于偏西方时，受风阻最小，它的风能利用系数不如袋叶片的情形大，因为它的刚性凹面不能变形，达不到最小风阻。各零部件名称基本上与前述相同。
[0032]图7和图8是横翼机型的本实用新型。图中I和2及3仍如前述。4是翼架，5是门框，6是活页，7是电机齿轮，8是电磁发电机，9是大转轴齿轮，10是叶片。在图7中，风力和重力使正东的门翼关闭，翼架4和风轮受到最大推力矩，当该门翼转过了中介位置正北方后，门翼受到风力而张开，故风阻减小，负功减少。当该门翼转到或转过正南方向时，因受风力和重力作用，门翼关闭，到了正东方，又得风的最大推力而作正功。
[0033]和竖翼机相比，横翼机的效率较低，因为位于偏西方向的门翼因受重力影响，在不太大的风力下，不可能全开，故负功较大。
[0034]本实用新型的优点为:
[0035]1、由于本实用新型的各个门翼都是活动的，在顺风即迎风的方面，能受到风的最大的推动力，在逆风的方面，门翼受风力推动旋转为顺风方向，风阻极小，即负功极小。因此，风能利用系数大。
[0036]2、能得到最大的效率:
[0037]本实用新型可用布类柔软材料把叶片做成口袋形，当风钻入口袋并从靠近大转轴的侧面的出风口中出去时，风向改变接近180°，会给门翼一个反作用力，使风轮获得最大推力，称为口袋效应。而当该门翼转到逆风方面时，袋叶片变形为顺风的一长条，风阻极小，负功可忽略不计，因此在垂直轴风力发电机中，本实用新型能得到最大风能利用系数，即能得到最大效率。
[0038]3、本实用新型用布类材料做叶片，重量很轻，惯性极小，很微小的风力即可起动，能利用大量的微风作功。
[0039]4、在同一个翼架上可安装很多门翼，因此可做成大功率的。
[0040]5、不需方向翼,能适应各种风向。
[0041]6、成本低廉，安装方便。
【权利要求】
1.一种活翼高效风力发电机，包括大支柱、大转轴、翼架和门翼，以及电磁发电机，其特征在于: A、所述大支柱，其方向垂直于地平面而不动，所述大转轴套在大支柱周围，与大支柱活动连接，所述翼架是一个框架，其一个框边与大转轴固定连接，在大转轴周围固连有方向不同的多个翼架； B、所述门翼，包括叶片和旋转轴，旋转轴和叶片连接，旋转轴线所在的叶片的一边，叫翼根，和翼根相对的另一边叫翼尖； C、所述活翼高效风力发电机，或者是竖翼机，或者是横翼机，所谓竖翼机，是其门翼的旋转轴线的方向与翼架的横框边相垂直，翼根距所述大转轴的距离必须大于翼尖到大转轴的距离； 所谓横翼机，是门翼的旋转轴线的方向与翼架的竖框边相垂直； D、所述叶片，或者是用柔软材料做成的袋状叶片，名为袋叶片；或者是柔软材料做成的板状叶片，称为柔板叶片； E、所述电磁发电机的转子与大转轴做可传力矩的连接。
2.椐权利要求1所述活翼高效风力发电机，其特征在于:所述叶片，或者是用刚性材料做成的与翼架活动连接的叶片，称为硬叶片或刚性叶片。
3.据权利要求1所述活翼高效风力发电机，其特征在于:所述含有袋叶片或柔板叶片的门翼，还包括和翼架活动连接的门框，袋叶片的周边或柔板叶片的周边与门框固定连接，这种门翼的旋转轴，与门框的一个框边连接。
4.据权利要求1所述活翼高效风力发电机，其特征在于:所述含有袋叶片的竖翼机的门翼，还包括托架，所述托架，包括托杆和托片，托杆的一端铰接在所述门框上，另一端和托片活动连接，托片和袋叶片接触。
5.据权利要求3所述活翼高效风力发电机，其特征在于:所述袋叶片，在距大转轴较近的一侧，或者开有出风口，或者不开出风口。
【文档编号】F03D3/06GK203796492SQ201320746292
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2013年11月19日
【发明者】王存义 申请人:王存义