[00133333]一种小型多轴多重风轮的低成本高效风光互补发动机

现在的大型风力发电机是风电领域的主力军，但小型风力发电机也有着广泛的应用，我们经常可以看到路边电灯杆的风光互补发电机，本专利属于小型风光互补发电机，与现有的产品项目的构造、外形相比进行了全面的创新设计。 　　现在的小型风力发电机的基本结构是三叶片组成的风轮、还有一个发电机和一个尾翼，从内部结构上讲发电机里还有增速机构，它基本上完全照搬了大型风力发电机的全部设计结构，风力发电机风轮是获取风能资源的关键构件，在风轮转动时划出了一个圆形工作面，这个圆形工作面积与三叶片的有效迎风面积相比悬殊很大，每时每刻穿过圆形工作面的大部分风能没有做功，所以小型风力发电机的风能利用效率并不高，当然可以设想增加叶片的数量改善这个状况，其实增加叶片的数量对改善低风速下的启动效果较为明显，对改善风能利用效率并不明显，因为叶片的数量和风能利用效率不是正比关系，若如此简单，我们也不会经常见到三叶片组成的风轮了，但是也可以设想一下在其工作面上把一组风轮变换成均布的许多组小风轮，增加了工作面内叶片的有效迎风面积，效果又会如何呢？在这里有个权威机构发布的验证数据，风能利用效率是原来的2至10倍，这是个有开发潜力的领域，此时均布的许多组小风轮自然构成了一个高效风力机的雏形，如何把多组小风轮采集的风能汇总利用是要解决的技术问题，同时也昭示了原来小型风力发电机的基本结构并不合理，不能一味照搬大型风力发电机的结构模式，应该建立新的设计理念，在设计小型风力发电机结构中，把许多组小风轮的布局形式、风能动力传递的结构、迎风转向和抵御灾难天气形式做为统一考虑的主要重点环节，思维创新先行一步，必将进入了海阔天空的新思维设计空间。 　　从机械传动的角度讲，任何机械传动形式其效率都小于1，传动链越长动力损失越大，本实用新型采用齿轮传动全面收集各组小风轮所获取的风能，在形式上打破齿轮传动中主动轮、从动轮的固有模式概念，在此传动链中全部齿轮成为主动轮传动，缩短了传动链提高了传动效率，是一种新型动力汇集结构形式。 　　从风轮部件上讲，在叶片外形上创造性地采取了两种完全镜像形式，也就是叶片外形基本相似，但叶片转向角度不同的形式，在风轮布局上采取沿轴向前后两排均布，从迎风面看前后两排风轮上的叶片在圆周位置相错，即后排每个叶片布置在前排两叶片间，前后两排风轮工作时转向相反，如此形式布局与单排风轮布局相比较，有效的扩展了各个风轮直径，两排风轮上叶片相错提高了风能采集能力，与现在的小型风力发电机一组风轮直径相比较，相对讲多组小风轮的直径小，可采取注塑工艺成型制作，与传统风轮制造的金属冲压或玻璃钢成型方式比较，显然大大降低了生产成本同时也便于批量生产，更为重要的是极大地提升了风能利用效率。 　　齿轮承担着风能动力汇集的工作任务，同时也是保证前后两排风轮上叶片相错的必要构件，由于该齿轮轴径和齿轮外径比值较大，按齿轮设计常规应采用轮辐式结构，轮辐式结构是在齿轮的轴套和齿圈间，均布几个截面为十字形的筋板支撑，在此对筋板支撑做些变形改进，把筋板设计成长条板形，并径向倾斜、均匀间隔、密布在轴套和齿圈间，径向倾斜均布的长条形筋板在风力作用下可产生转动力矩，这样齿轮就成了齿轮和风轮的结合件，也能利用风能随轴上风轮同步转动同步助力，在构造位置上具有第三排风能采集构件的功能，多重风轮采集风能并通过齿轮啮合把风能采集利用发挥到了极致，可以把进入高效风力机迎风面积的风能吃干榨尽，由于每个齿轮传递功率大小有限，按负荷强度属于小模数齿轮，可以采用注塑工艺批量生产，当然也可考虑采用金属精密铸造批量生产。 　　本实用发明的实体构件均在一个壳体件的庇护下，壳体件的上面为一水平面，正好构成了光能发电硅片的安装平台，组合了光能发电的风力发电机就有了全天候功能特征，同时也是目前仅有风光发电部件同体且不相互干扰的和谐组合形式，为结构一体制造的小型风光互补发电机，也是间歇性能源产品向连续性能源产品发展的过渡形式，壳体件的两侧垂直面能起到转向尾翼的等效作用，在两垂直侧面积相等情况下可以保障风轮对准风向，当风速过大或蓄电池已经充满时，需要壳体件发生侧偏调向以降低发电机转速，相应控制执行机构会自动减少或者增加一侧的垂直面积，借助风力使发电机迎风面发生偏转，控制并执行了风轮降速和发电机避灾的工作程序，壳体件与底座部件螺钉连接，也自然形成了发电机的内部位置安装空间，底座部件是可转动构件亦是发电机的支撑件，整体布局合理结构紧凑。 　　发电机结构简单化和选择多样化是本实用发明的一大特色，是两种不同获取发电机部件的形式，这一特色实现基于发电机不露天安装，有底座部件的支撑和壳体件的庇护才获取的，从制造发电机的形式上讲，在一个底座部件安装发电机完全可以抛弃传统结构形式，主体构件为底座部件，前后端盖结构已显多余，其简化形式可以减少工序降低制造成本，也便于装配工序操作，另外在此壳体件庇护下也构建了一个类似动力车辆发电机的工作环境，可以直接采用各种动力车辆的发电机，只不过动力驱动源形式有所变化，为不具备一定生产规模的厂家接产提供了便利条件，这种发电机的借用方式直接降低了小型风力发电机成本，其整体内部构造可以提供发电机多级增速或者直连方式，以满足不同发电机的转速匹配要求，无论发电机的制造形式还是借用形式，均是减低小型风力发电机成本并可自由选择余地的技术方案，只是降低成本的幅度大小不同而已，多一个选择就可以大幅降低投资规模。 　　以上是对本实用新型整体结构的简单描述，由于没有图示说明读者一时难以建立形象认知，有兴趣可以直接下载专利文件参考，本实用新型的专利号ZL201120113013.1，专利名称：一种小型多轴多重风轮的低成本高效风光互补发电机，有意进一步深入了解着，可通过13598624793电话联系。 　　总体而言本实用新型的看点是与传统风力发电机整体外观造型和内部结构完全不同的新产品，有视觉冲击力令人耳目一新，也利于工业化设计，本实用新型的特点是利用常规加工工艺和实用技术，整体结构简单便于常规设计和批量生产，不存在技术难题，本实用新型的亮点是高效低成本利用风能的机械构造，风光发电同体且不相互干扰的谐组合形式，新型尾翼的控制结构和前所未有的自动降速、自动避灾智能结构形式，为小型风力发电机的构造设计增添了新规范，专利名称中多轴多重风轮结构和风能利用高效的含义是指与传统发电机风轮工作面的面积相同时，增加了新型发电机的功率，与传统发电机功率相同时，减少了新型发电机的占用空间，节约了材料成本。目前专利创新有开拓性的发明，也有占据科学技术前沿的发明，本实用新型发明不逐新潮另开新径，立足于现有常规技术能力和加工制造方式，成就了一个独一无二的全新工业产品，其创新点是一个不涉及发电机理论和核心技术的无传统结构低成本高效风光互补发电机新品。 　　我国是一个出口大国，也是一个低端制造产品和来料加工产品出口大国，产量多而盈利空间有限，在金融危机和人民币升值的双重压力下，有人戏称西方一“咳嗽”，中国企业就“感冒”，在国内，有些小企业为大型企业配套产品，把小企业的生存依附在大企业经营状况的安危上，大企业不景气小企业就无米下锅，这些问题的本质原因都是没有自己的看家产品，但不加分析的盲目上新产品也是一步险棋，因为其技术层次越高风险越大，结构越复杂可靠性越差，本实用新型发明所涉及的技术、结构和成型方面均为普通常规，无加工难点和投资风险，产品可以进入普通百姓家庭和城市景观照明，比现有产品具有成本、制造工艺、价格和外观造型优势，一旦生产出产品，就存在确切的市场，是目前小型风光发电机的替代产品，愿能得到有识之士的认同，本人也有意参与任何形式的技术合作或转让形式，寄希望于扭转兆瓦级风力发电机为主流产品的局面，增加小型风力发电机的市场规模，开拓小型风光互补发电机的光明前景。