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水平轴风力发电机

阅读：489发布：2020-05-12

IPRDB可以提供水平轴风力发电机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种水平轴风力发电机，其结构由发电机1、环形排风装置2、引风系统3、防水防飞尘装置4、尾翼5、控制系统6、逆风旋转风叶7、固定旋转底座8和蓄电池9组成。所述设备根据涡轮增压原理设计，在无风或微风等环境下，通过内部控制系统6，由蓄电池以微弱的电压启动引风系统3，然后通过环形排风装置2，人为地制造足够启动发电机1所需要的风速；根据浮充电原理，当发电机1所产生的电压趋于稳定后，通过控制系统6将发电机所产生的电压传输给负载和引风系统3，以及为蓄电池9充电。所述风力发电机的引风系统3所需要的功率约为40W，而风力发电机的发电功率远大于引风系统3所需的功率，故将发电机产生的剩余功率提供给其他用电设备，从而达到发电的目的。，下面是水平轴风力发电机专利的具体信息内容。

权利要求

1.本发明提供一种水平轴风力发电机，其结构由发电机1、环形排风装置2、引风系统

3、防水防飞尘装置4、尾翼5、控制系统6、逆风旋转风叶7、固定旋转底座8和蓄电池9组成；所述设备根据喷气式飞机引擎及汽车涡轮增压中的原理设计，在无风或微风等环境下，通过内部控制系统6，由蓄电池以微弱的电压启动引风系统3，然后通过环形排风装置2，人为地制造足够启动发电机1所需要的风速；根据浮充电原理，当发电机1所产生的电压趋于稳定后，通过控制系统6将发电机所产生的电压传输给负载和引风系统3，以及为蓄电池9充电；所述风力发电机的引风系统3所需要的功率约为40W，而风力发电机的发电功率远大于引风系统3所需功率，故将发电机产生的剩余功率提供给其他用电设备，从而达到发电的目的；此设备不受安装环境影响，如无风、紊流和障碍物等恶劣环境下，可以正常工作。

2.根据权利要求1所述的水平轴风力发电方法，其特征是：发电机所产生的功率计算公式为：W发电机-W引风装置-W蓄电池 =W负载，其中W引风装置和W蓄电池为固定值，W发电机越大，W负载越大。

3.根据权利要求1所述的水平轴风力发电方法，其特征是：根据喷气式飞机引擎及汽车涡轮增压中的原理设计，所述方法是通过蓄电池9为引风系统3提供所需要的微弱功率启动，通过环形排风装置2排出的风带动周围的的风所产生大于10m/s以上的风，从而为发电机1启动提供稳定的风能。

4.根据权利要求1所述的水平轴风力发电方法，其特征是：根据浮充电原理，蓄电池9与控制器线路并联地连在负载电路上；当风力发电机所产生的电压趋于稳定后，通过控制系统6将发电机将发电机所产生的电压传输给负载和引风系统3，同时采用浮充电原理为蓄电池9充电，为引风系统3提供下次启动的能源动力，从而循环使用，达到发电的目的。

5.根据权利要求1所述的水平轴风力发电方法，其特征是：环形排风装置2安装在发电机尾翼5前部，风是由环形排风装置2所排出来的风带动周围的风从发电机尾翼5往前端吹，则迎风方式采用逆风方式，从而为发电机提供足够的风力。

6.根据权利要求1所述的水平轴风力发电方法，其特征是：防水防灰尘装置4采用挡水板和海棉组成，安装在引风系统3的抽风口处；当下雨天或者灰尘天时，引风系统3工作时，将雨水和灰尘过滤，防止雨水和灰尘进入发电机1内部。

7.根据权利要求1所述的水平轴风力发电方法，其特征是：当在紊流等恶劣环境下，设备所形成的风力可以对紊流进行引导，从而保护发电机正常工作。

说明书全文

水平轴风力发电机

技术领域

[0001] 本发明涉及创新型中小型水平轴风力发电机。

背景技术

[0002] 现在随着世界能源的紧缺和温室效应的增加，开发新的能源特别是再生绿色能源越来越重要，其中风能是最重要的清洁和可再生能源之一，资源丰富，用之不竭。然而风能的利用受地理位置限制严重，风能的转换效率低等缺点，因此把自然界风的动能转变为可供人类使用的电能需要更深入的研究和探索。

[0003] 本发明具体涉及中小型水平轴风力发电机。

[0004] 众所周知，中小型发电机产业走过了三十多年的历程，回顾发展过程，令人感慨万千。现在可再生能源行业进入了最好的发展时机，太阳能热水器、太阳能光伏、大型风力发电机等产业都进入蓬勃发展的时期。唯独小型风力发电机电发展缓慢，其存在的问题有如下原因：小型风力发电机所面对的自然环境极为恶劣，由于风受到地面粗燥度和障碍物的影响很大，离地面高度越高，风速越稳定。而小风机受安装高度限制，而且不能远离用电者居住的地方，所以小风机是工作在风的紊流区域，风速风向的无规则频繁变化对风机的破坏性很大。

发明内容

[0005] 本发明的目的是通过提供大致如权利1所述的水平轴风力发电机来解决上述缺点，提供一种发电效率高、设备制作工艺简单、安全性能高、可操作性强的风力发电机。

[0006] 该过程的其它特征将在对应的从属权利要求中予以定义。

[0007] 本发明克服了已知技术中所述的问题，具有若干个明显的优点。

[0008] 本发明的水平轴发电机设计的功率计算公式为：W发电机-W引风装置-W蓄电池=W负载，根据计算公式可得，所选择发电机的W发电机要远大于W引风装置，即W发电机>5倍W引风装置。

[0009] 本发明装置中，环形排风装置2和引风系统3根据喷气式飞机引擎及汽车涡轮增压中的原理设计，源于家用无叶风扇构思。

[0010] 本发明的水平轴风力发电机具有创新的特征，根据原理效果示意图（如图1）和原理流程图（如图2）所示，所述设备根据喷气式飞机引擎及汽车涡轮增压中的原理设计，在无风或微风等环境下，通过内部控制系统6，由蓄电池9以微弱的电压启动引风系统3，然后通过环形排风装置2，人为地制造足够启动发电机1所需要的风速；根据浮充电原理，当发电机1所产生的电压趋于稳定后，通过控制系统6将发电机所产生的电压传输给负载和引风系统3，以及为蓄电池充电；所述风力发电机的引风系统3所需要的功率约为40W，而风力发电机的发电功率远大于引风系统3所需功率，故将发电机产生的剩余功率提供给其他用电设备，从而达到发电的目的。

[0011] 本发明的水平轴风力发电机的控制系统根据浮充电原理，蓄电池9与控制器线路并联地连在负载电路上；当风力发电机所产生的电压趋于稳定后，通过控制系统6将发电机将发电机所产生的电压传输给负载和引风系统3，同时采用浮充电原理为蓄电池充电，为引风系统3提供下次启动的能源动力，从而循环使用，达到发电的目的。

[0012] 本发明的水平轴风力发电机在城市中的实际运用中，受障碍物、无风等环境因素影响，环形排风装置2所产生的风带动周围的风形成大于10m/s的风力，能够为发动机提供动能；在紊流等环境恶劣的情况下，设备所形成的风力可以对紊流进行引导，从而保护发电机。

[0013] 本发明的水平轴风力发电机受安装场地因素影响，飞尘与雨水容易进入引风系统3中，则在引风系统3的抽风口处安装防水防飞尘装置4，防水防灰尘装置采4用挡水板和防水海棉组成，防止雨水和灰尘进入引风系统和控制系统内部。

[0014] 环形排风装置2安装在发电机尾翼5前部，风是由环形排风装置2所排出来的风带动周围的风从发电机尾翼5往前端吹，则迎风方式采用逆风方式，从而为发电机提供足够的风力。

附图说明

[0015] 附图1是本发明提供的一种水平轴风力发电机的一个原理效果示意图。

[0016] 附图2是本发明提供的一种水平轴风力发电机的一个原理流程图。

[0017] 附图3是本发明提供的一种水平轴风力发电机的一个原理主视图。

[0018] 附图4是本发明提供的一种水平轴风力发电机的一个原理左视图。

[0019] 附图5是本发明提供的一种水平轴风力发电机的一个引风系统3和防水防飞尘装置4的内部结构图。

[0020] 附图6是本发明提供的一种水平轴风力发电机的一个环形排风装置2的结构图。

具体实施方式

[0021] 以下结合附图对本发明的具体实施进行说明，此处所描述的实施仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

[0022] 本发明的水平轴风力发电机如效果图（附图1）、主视图（附图3）和左视图（附图4）所示，由固定旋转底座8支撑着包含控制系统6、引风系统3和防水防飞尘装置4的环形圆筒，并将发电机固定在圆筒上方，环形排风装置2位于发电机后端，尾翼5的前端，风由发电机后端往前端引入，风叶则采用逆向旋转风叶7。

[0023] 本发明的水平轴风力发电机装置根据两个原理设计，一是根据喷气式飞机引擎及汽车涡轮增压中的原理，源于家用无叶风扇构思；二是浮充电原理。

[0024] 本发明的水平轴风力发电机装置中，环形排风装置2和引风系统3根据喷气式飞机引擎及汽车涡轮增压中的原理设计，源于家用无叶风扇构思，通过底部防水防飞尘装置4的吸风孔吸入空气，圆环边缘的内部隐藏的一个涡轮叶片11则把空气以圆形轨迹从环形排风装置4中喷出，最终形成一股不间断的冷空气流，为发电机提供风能动力。

[0025] 本装置中引风系统3和防水防飞尘装置4结构如图3所示，引风系统3由微型电机10和涡轮叶片11组成，微型电机采用直流无刷电机，涡轮叶片11根据喷气式飞机引擎原理设计；防水防飞尘装置4由挡水板和海棉构成。当引风系统启动时，风从防水防飞尘装置中进入，通过电机带动涡轮叶片高速运转，将风吹到环形排风装置2中。

[0026] 本装置中环形排风装置2结构如图5所示，其结构由环形排风管道12、接口13、排风口15和排风口挡水板14组成，由引风系统2所产生的风通过接口13排到环形排风管道12中，由于排风口15的间隔只有2mm，风从排风口15射出，形成大于2m/s的风，带动周围的风形成10m/s以上的风速，为发电机提供足够的风能动力。

[0027] 排风口挡水板14位于环形排风装置2的接口13处，在下雨天时，雨水滴落在环形排风装置2上，并沿着装置往下流，当流到接口处时，由排风口挡水板14将雨水挡住，防止雨水进入装置内部。

[0028] 本发明的水平轴风力发电机装置中，引风系统3启动时所需的电压、蓄电池9充电和负载提供的功率是根据浮充电原理完成，其原理特点是：蓄电池9与电源线路（控制器整流器）并联地连接到负载电路上。在正常的运转状态下，与直流母线相连的充电装置，除对常规负载和引风系统3供电外，还向蓄电池组提供浮充电流，这种运行方式称为全浮充工作方式，简称浮充运行。

[0029] 浮充是蓄电池组的一种供（放）电工作方式，将蓄电池组与电源线路并联连接到负载电路上，它的电压大体上是恒定的，仅略高于蓄电池组的端电压，由电源线路所供的少量电流来补偿蓄电池组局部作用的损耗，以使其能经常保持在充电满足状态而不致过充电；因此，蓄电池组可随电源线路电压上下波动而进行充放电；当负载较轻而电源线路电压较高时，蓄电池组即进行充电，当负载较重或电源发生意外中断时，蓄电池组则进行放电，分担部分或全部负载，这样，蓄电池组便起到稳压作用，并处于备用状态，为引风系统下次启动提供电力能源。

[0030] 本装置中控制系统6由整流器、控制器和电子开关组成，其中整流器采用具有先进的MPPT功率跟踪技术、浮充功能的通用模块；电子开关采用继电器或者晶体管。由发电机所产生的电压经过整流器，形成稳定的电压为引风系统3和负载提供稳定的电压，以及为蓄电池充电。

[0031] 本发明的水平轴风力发电机实施原理流程图，如图2所示。在无风或微风等环境下，通过内部控制系统6将电子开关闭合，由蓄电池9以微弱的电压启动引风系统3，然后通过环形排风装置2的排风口15射出，人造风与自然风合力形成大于10m/s的风为发电机提供风能动力。

[0032] 根据浮充电原理，当发电机所产生的电压趋于稳定后，通过整流器的电压比蓄电池的电压高0.2V，引风系统3、蓄电池9和整流器并联地连接到负载电路上，此时引风系统所需要的电压则由风力发电机自身提供，同时也为负载提供功率和蓄电池9充电，从而达到发电的目的。

[0033] 本发明装置原理不受能量守恒定律约束。其一，发电机采用永磁发电机，其磁能不消失；其二，引风系统3启动时所需要的能量来源于蓄电池9，人造风与自然风合力带动逆风旋转风叶7转动，从而启动发电机，所产生的电压通过整流器后，根据浮充电原理，引风系统3所需要的能量由发电机自身提供，从而形成一个闭环系统。由于引风系统3所需要的功率很小，因此将发电机的剩余功率传输给负载，同时补充蓄电池9在启动时所消耗的一部分功率，为发电机下次启动提供能量保证，从而达到循环发电的目的。

[0034] 本发明的水平轴发电机设计的功率计算公式为：W发电机-W引风装置-W蓄电池=W负载，根据计算公式可得，所选择的发电机W发电机要远大于W引风装置，即一般选择大于5倍W引风装置的发电机；其中W引风装置和W蓄电池为固定值，W发电机越大，W负载越大，从而达到发电的目的，但W负载其不能过大，蓄电池需剩余一定电量，为发电机下次启动时提供动力。

[0035] 本发明的水平轴风力发电机停止发电过程如下，即由控制器通过电子开关将引风装置中电源断开，引风装置的电机停止转动，出风装置无风射出，从而无法牵引自然风带动风叶转动，发电机失效；为了保证下次引风装置的启动，需将负责断开，避免消耗蓄电池电力。

[0036] 本发明的水平轴风力发电机在城市中的实际运用中，不受障碍物、无风和紊流等环境因素影响，设备所形成的风力可以对紊流进行引导，从而保护发电机。

[0037] 至此本发明已经参照如图1所示实施例作了描述。应该理解到，也可能存在其他的实施例，所有这些实施例都落入同一发明的概念内，它们都被包含在附后权力要求书的保护范围之内。

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