專利名稱：螺旋轉(zhuǎn)體垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域中的發(fā)電裝置的制備方法，具體的說是一種螺旋轉(zhuǎn)體垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置的制備方法。
背景技術(shù)：
人類利用風(fēng)能已有數(shù)千年歷史，在蒸汽機(jī)發(fā)明以前風(fēng)能曾作為重要的動(dòng)力，應(yīng)用于人類生活的眾多方面。風(fēng)力發(fā)電的探索，則起源于19世紀(jì)末的丹麥，但是直到20世紀(jì)70 年代以前，還只有小型充電用風(fēng)力發(fā)電機(jī)達(dá)到實(shí)用階段。1973年爆發(fā)石油危機(jī)以后到現(xiàn)今社會(huì)，美國(guó)、西歐等發(fā)達(dá)國(guó)家為尋求替代石油燃料的能源，投入了大量經(jīng)費(fèi)，動(dòng)員高科技產(chǎn)業(yè)，利用計(jì)算機(jī)、空氣動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域的新技術(shù)研制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，開創(chuàng)了風(fēng)能利用的新時(shí)代。我國(guó)政府也在近年投入大量的資金及技術(shù)開展風(fēng)力發(fā)電的研發(fā)， 并取得了舉世矚目的成效。垂直軸風(fēng)車很早就被應(yīng)用于人類的生活領(lǐng)域中，中國(guó)最早利用風(fēng)能的形式就是垂直軸風(fēng)車。但是垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)明則要比水平軸的晚一些，直到20世紀(jì)20年代才開始出現(xiàn)(&ivonius式風(fēng)輪——1924年，Darrieus式風(fēng)輪——1931年)。由于人們普遍認(rèn)為垂直軸風(fēng)輪的尖速比不可能大于1，風(fēng)能利用率低于水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，因而導(dǎo)致垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期得不到重視。隨著科技的發(fā)展和人類認(rèn)識(shí)水平的不斷提高，人們逐漸認(rèn)識(shí)到垂直軸風(fēng)輪的尖速比不能大于1僅僅適用于阻力型風(fēng)輪(Mvonius式風(fēng)輪)，而升力型風(fēng)輪(Darrieus式風(fēng)輪)的尖速比甚至可以達(dá)到6，并且其風(fēng)能利用率也不低于水平軸。近年來，隨著清潔能源逐漸納入社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的軌道，利用風(fēng)能發(fā)電已被大多數(shù)風(fēng)力資源豐富的國(guó)家所認(rèn)同。于是，制造風(fēng)力發(fā)電機(jī)的技術(shù)方案波涌而出，但根據(jù)選型、選材的基礎(chǔ)確定一條行之有效的設(shè)計(jì)方案在業(yè)內(nèi)常有爭(zhēng)論，因?yàn)榉桨傅膬?yōu)與劣并不能以是否可以發(fā)電為判斷標(biāo)準(zhǔn)，而是且必須是在提供尖速比較高的技術(shù)方案中予以選擇。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種螺旋轉(zhuǎn)體垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置的制備方法，其目的是業(yè)內(nèi)人員根據(jù)本方法提供的技術(shù)路徑在制造螺旋轉(zhuǎn)體垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置的技術(shù)領(lǐng)域中將風(fēng)能發(fā)電最為高效的螺旋轉(zhuǎn)體垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造出來。為此，本發(fā)明解決所述問題的技術(shù)方案是；一種螺旋轉(zhuǎn)體垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置的制備方法，所述方法包括步驟分別整備一臺(tái)電動(dòng)機(jī)、一根長(zhǎng)度大于或等于100厘米直徑大于或等于10厘米的長(zhǎng)軸、至少兩根或以上的龍骨支架、至少兩片或以上的葉片以及至少兩個(gè)以上的緊固件；之后，將電動(dòng)機(jī)與長(zhǎng)軸軸套相接，使長(zhǎng)軸相對(duì)電機(jī)座垂直，再將龍骨支架相對(duì)長(zhǎng)軸垂直方向水平安裝并用緊固件將其與長(zhǎng)軸固定連接，再將葉片逐片安裝在龍骨支架上使葉片沿長(zhǎng)軸垂直方向環(huán)繞180°并調(diào)整龍骨架上的葉片安裝間距最后用緊固件將龍骨架與葉片鎖緊。
優(yōu)選的，所述葉片至少分設(shè)兩組，每組之間按窄寬、寬窄對(duì)應(yīng)關(guān)系設(shè)置。優(yōu)選的，所述龍骨架至少分設(shè)兩組，每組相對(duì)長(zhǎng)軸水平設(shè)置且其水平方向沿電動(dòng)機(jī)座準(zhǔn)平齊。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有的積極效果是，由本方法制備的裝置采用螺旋轉(zhuǎn)體的結(jié)構(gòu)形式可以不拘于任何方向的來風(fēng)，均能由裝置的葉片旋轉(zhuǎn)進(jìn)而推動(dòng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；這種設(shè)計(jì)不僅解決了風(fēng)機(jī)受風(fēng)的實(shí)用價(jià)值并且為開辟風(fēng)能發(fā)展的空間起到了教導(dǎo)、啟示的作用， 更重大的意義在于為促進(jìn)風(fēng)能利用奠定了新的流體力學(xué)方面的研究和發(fā)展方向。實(shí)踐證明，本裝置的雙輪風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)捷、易于制造加工、轉(zhuǎn)數(shù)較低、重心下降、安全性好、 運(yùn)行成本低、維護(hù)容易、無(wú)噪音污染等明顯特點(diǎn)。


圖1是螺旋轉(zhuǎn)體垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置的制備方法的制備流程圖；圖2是沿循圖1流程的技術(shù)路徑制造的螺旋轉(zhuǎn)體垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-縱向中心軸，2-龍骨架，3-葉片緊固件(環(huán))，4_葉片(頁(yè)面)，5_發(fā)電機(jī)，6-水平雙龍骨支架上設(shè)置的固定所述葉片的至少一個(gè)以上的對(duì)應(yīng)的端點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式結(jié)合以上附圖，本發(fā)明公開了一種制造螺旋轉(zhuǎn)體垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置的制備方法。該方法不涉及裝置的各個(gè)功能件的具體制造，更多強(qiáng)調(diào)的是在制備裝置時(shí)的各功能部件參數(shù)的考量及安裝時(shí)、運(yùn)行中的形狀要求。分別整備一臺(tái)電動(dòng)機(jī)、一根按風(fēng)資源區(qū)域設(shè)定的長(zhǎng)度的軸，如準(zhǔn)備一根長(zhǎng)度為200 厘米直徑10厘米的長(zhǎng)軸、至少兩根或以上的龍骨支架、至少兩片或以上的葉片以及至少兩個(gè)以上的緊固件；之后，將電動(dòng)機(jī)與長(zhǎng)軸軸套相接，使長(zhǎng)軸相對(duì)電機(jī)座垂直，再將龍骨支架相對(duì)長(zhǎng)軸垂直方向水平安裝并用緊固件將其與長(zhǎng)軸固定連接，再將葉片逐片安裝在龍骨支架上使葉片沿長(zhǎng)軸垂直方向環(huán)繞180°并調(diào)整龍骨架上的葉片安裝間距最后用緊固件將龍骨架與葉片鎖緊。例二，分別整備一臺(tái)電動(dòng)機(jī)、一根按風(fēng)資源區(qū)域設(shè)定的長(zhǎng)度的軸，如準(zhǔn)備一根長(zhǎng)度為1000厘米直徑觀.7厘米的長(zhǎng)軸、至少兩根或以上的龍骨支架、至少兩片或以上的葉片以及至少兩個(gè)以上的緊固件；之后，將電動(dòng)機(jī)與長(zhǎng)軸軸套相接，使長(zhǎng)軸相對(duì)電機(jī)座垂直，再將龍骨支架相對(duì)長(zhǎng)軸垂直方向水平安裝并用緊固件將其與長(zhǎng)軸固定連接，再將葉片逐片安裝在龍骨支架上使葉片沿長(zhǎng)軸垂直方向環(huán)繞180°并調(diào)整龍骨架上的葉片安裝間距最后用緊固件將龍骨架與葉片鎖緊。在上述兩例中，都強(qiáng)調(diào)了龍骨架、葉片相對(duì)長(zhǎng)軸的位置，這是因?yàn)樵趦?yōu)選方案中被安裝的葉片至少分設(shè)兩組，每組之間按窄寬、寬窄對(duì)應(yīng)關(guān)系設(shè)置。并且，構(gòu)成螺旋轉(zhuǎn)體的龍骨架也至少分設(shè)兩組，每組相對(duì)長(zhǎng)軸水平設(shè)置且其水平方向沿電動(dòng)機(jī)座準(zhǔn)平齊。以上的 “窄寬、寬窄”、“平齊”就是要充分地將螺旋轉(zhuǎn)體垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置設(shè)計(jì)成中間“圓細(xì)腰”葉片與龍骨架成收斂、兩頭“廣平展”葉片與龍骨架呈發(fā)散的幾何形狀。如此設(shè)計(jì)是充分考慮到了本裝置采用螺旋轉(zhuǎn)體的結(jié)構(gòu)形式可以不拘于任何方向的來風(fēng)，均能由裝置的葉片旋轉(zhuǎn)進(jìn)而推動(dòng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)從而解決了風(fēng)機(jī)受風(fēng)時(shí)的風(fēng)能利用率。再例如，實(shí)踐中可進(jìn)一步地驗(yàn)證本發(fā)明的技術(shù)路徑所產(chǎn)生的積極效果從整體上來說，由本發(fā)明制備方法制作的螺旋轉(zhuǎn)體垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置，是在該裝置的底部上 (如在當(dāng)?shù)氐淖鴺?biāo)基座上)設(shè)置了至少一臺(tái)發(fā)電機(jī)5，該發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與一根相對(duì)垂直于裝置底部的縱向中心軸1軸套連接，該縱向中心軸也可稱之為風(fēng)葉中心軸。在該縱向中心軸 1上均勻設(shè)置了至少兩個(gè)水平雙龍骨支架2，至少兩個(gè)半圓形葉片(也可稱之為葉面)4通過葉片緊固件3均勻地設(shè)置在所述的兩個(gè)水平雙龍骨支架2上，其中，所述的水平雙龍骨支架2分別與所述的半圓形葉片4相連接，而設(shè)置在所述水平雙龍骨支架2上的端點(diǎn)6起到了將半圓形葉片4安裝在支架上時(shí)的固定之定位作用。按此方法制備的風(fēng)力發(fā)電裝置其在縱向中心軸上設(shè)置了可任意方向受風(fēng)的呈螺旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)形式的半圓形葉片4，其螺旋轉(zhuǎn)體意味著所述的半圓形葉片是相對(duì)環(huán)繞所述縱向中心軸呈自上而下旋轉(zhuǎn)180°的，螺旋狀的180°葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)受風(fēng)效果是顯而易見的。為了達(dá)到完美的受風(fēng)效果，所述的葉片4是設(shè)置在所述雙龍骨支架2的雙龍骨之間的并根據(jù)龍骨支架2上的端點(diǎn)6的定位由所述龍骨末端上的葉片緊固件(螺絲)將葉片夾緊。實(shí)際上，為了減輕裝置的整體重量，同時(shí)考慮到強(qiáng)度效果，制造所述葉片4的用材可選用輕質(zhì)金屬材料或環(huán)保塑膠材料或玻纖材料。當(dāng)然，從經(jīng)久耐用和可替換及維修的角度出發(fā)，所述的雙龍骨支架2、葉片緊固件 3均采用金屬構(gòu)件，其中的雙龍骨支架為防銹金屬件，葉片緊固件為金屬壓鑄件或沖壓件或帶有螺絲的夾具卡。綜上所述，本裝置是應(yīng)如何提高風(fēng)機(jī)的風(fēng)能利用率及啟動(dòng)風(fēng)速的需求而研發(fā)出來的。作為風(fēng)機(jī)研發(fā)的重點(diǎn)課題，經(jīng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行實(shí)踐證明，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的螺旋轉(zhuǎn)體雙輪的方式是當(dāng)前用來提高風(fēng)機(jī)的風(fēng)能利用率的最佳選擇。這是因?yàn)椋L(fēng)能的利用是以風(fēng)機(jī)的風(fēng)葉的受風(fēng)面積的大小來定的，螺旋轉(zhuǎn)體效應(yīng)則是一種新型風(fēng)能轉(zhuǎn)化方式。從結(jié)構(gòu)上講，首先它是一種螺旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，相對(duì)于水平軸流式風(fēng)機(jī)，它是徑流式的，同已有的立軸式風(fēng)機(jī)一樣也都是沿長(zhǎng)軸布設(shè)槳葉且直接利用風(fēng)的推力旋轉(zhuǎn)工作的。而單輪立軸風(fēng)輪因軸兩側(cè)槳葉同時(shí)接受風(fēng)力而扭矩相反，相互抵消，輸出力矩不大。本發(fā)明的巧妙則在于將螺旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)作為風(fēng)機(jī)葉片的主要特征，進(jìn)而將原來的立軸力矩輸出對(duì)槳葉流體力學(xué)形狀的依賴改變?yōu)榇怪甭菪~面的利用。再說，螺旋形葉片的最大優(yōu)點(diǎn)是對(duì)風(fēng)向無(wú)任何要求，不管風(fēng)從任何一個(gè)方向來都能受風(fēng)，推動(dòng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此這種設(shè)計(jì)不僅具有非常強(qiáng)的實(shí)用效果而且促進(jìn)了風(fēng)力利用的研究和發(fā)展，同時(shí)更具有新的流體力學(xué)方面的意義，開辟了風(fēng)能發(fā)展的新空間。
權(quán)利要求
1.一種螺旋轉(zhuǎn)體垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置的制備方法，包括步驟一種螺旋轉(zhuǎn)體垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置的制備方法，所述方法包括步驟分別整備一臺(tái)電動(dòng)機(jī)、一根長(zhǎng)度大于或等于100厘米直徑大于或等于10厘米的長(zhǎng)軸、至少兩根或以上的龍骨支架、至少兩片或以上的葉片以及至少兩個(gè)以上的緊固件；之后，將電動(dòng)機(jī)與長(zhǎng)軸軸套相接，使長(zhǎng)軸相對(duì)電機(jī)座垂直，再將龍骨支架相對(duì)長(zhǎng)軸垂直方向水平安裝并用緊固件將其與長(zhǎng)軸固定連接，再將葉片逐片安裝在龍骨支架上使葉片沿長(zhǎng)軸垂直方向環(huán)繞180°并調(diào)整龍骨架上的葉片安裝間距最后用緊固件將龍骨架與葉片鎖緊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋轉(zhuǎn)體垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置的制備方法，其特征是，所述葉片至少分設(shè)兩組，每組之間按窄寬、寬窄對(duì)應(yīng)關(guān)系設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋轉(zhuǎn)體垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置的制備方法，其特征是，所述龍骨架至少分設(shè)兩組，每組相對(duì)長(zhǎng)軸水平設(shè)置且其水平方向沿電動(dòng)機(jī)座準(zhǔn)平齊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種螺旋轉(zhuǎn)體垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置的制備方法，包括步驟分別整備一臺(tái)電動(dòng)機(jī)、一根長(zhǎng)度大于或等于100厘米直徑大于或等于10厘米的長(zhǎng)軸、至少兩根或以上的龍骨支架、至少兩片或以上的葉片以及至少兩個(gè)以上的緊固件；之后，將電動(dòng)機(jī)與長(zhǎng)軸軸套相接，使長(zhǎng)軸相對(duì)電機(jī)座垂直，再將龍骨支架相對(duì)長(zhǎng)軸垂直方向水平安裝并用緊固件將其與長(zhǎng)軸固定連接，再將葉片逐片安裝在龍骨支架上使葉片沿長(zhǎng)軸垂直方向環(huán)繞180°并調(diào)整龍骨架上的葉片安裝間距最后用緊固件將龍骨架與葉片鎖緊。
文檔編號(hào)F03D9/00GK102182640SQ201110132558
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者胡鵬翔 申請(qǐng)人:深圳市正耀科技有限公司