全截獲式垂直軸風車的制作方法
【專利摘要】一種垂直軸風車。其主要技術特征是：在風機垂直軸上下端各安裝一條凹型的能使風葉在其上移動的軌道，軌道上安裝能驅動風葉的電機，使風葉作完功后直接移動到風車上風口，以此消除風葉旋轉性回移時的風阻，另外，為截獲更多風能，本發明利用風車支架制成垂直和水平檔風板，將風車上風口非作功區域的風能幾乎全部截住并使之流向作功區域，此措施使本發明更進一步提高了風能利用效率，使之具備了重要的開發價值。
【專利說明】全截獲式垂直軸風車
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種垂直軸風車。其主要由可隨風向轉動的三腳風車支架、組成支架的[型框，支地輪、垂直軸、可移動的風葉、風葉軌道、驅動風葉的電機、連接驅葉電機的鋼絲導電體、動力電池、連接電池的電源磨擦片、調向板、調向電機、調向電源接觸點、垂直檔風板、垂直檔風板固定桿和水平擋風板組成。
【背景技術】
[0002]目前，垂直軸風車雖然在風能利用方面發揮著一定作用，但因其風能利用效率不高，使其始終不能大批量開發應用，尤其在風電領域顯得更為突出。那么為什么垂直軸風車風能利用率不高呢？這主要是由以下兩個因素造成的:1、垂直軸風車上的風葉只在由上風口至下風口的半個旋轉周內作功，而下風口至上風口的半個旋轉周風葉不僅不作功反而要大量消耗風車作功能量，而水平軸風車無此損耗；2、垂直軸風葉是在順風后移中來截獲風能的，其風葉尺寸越大轉速就越慢，越不利于風能和機械能的有效轉換，而水平軸風車的風葉是定位迎風旋轉，使其受風能力強轉速快，有利于風能和機械能的轉換。所以到目前為止人們大都采用水平軸風車。
【發明內容】
[0003]為了解決上述垂直軸風車效率不高的問題，本
【發明者】設計了這種全截獲式垂直軸風車。
[0004]本發明的基本技術方案是:
[0005]1、制作三個[型框，并將三個[型框上下邊框開口端焊接在垂直軸上下端的軸承上，并使每個邊框形成所需要的角度，在每個[型框的下方適當位置安裝支地輪，按以上所述本風車可轉動的三腳風車支架已形成；
[0006]2、在風車支架內緊貼垂直軸安裝上下對應的凹型風葉軌道(或滑道，以下稱葉軌)，垂直軸要正好在軌道中間位置，，在上下葉軌之間鑲入能移動于垂直軸兩側的風葉(風葉為板材或框架上覆蓋面料)；
[0007]3、在風葉下方適當位置安裝一條與風葉等寬的齒條，在下葉軌中間正對垂直軸的外側位置，安裝一臺驅動風葉的電機，在電機的兩側各安裝鋼絲狀導電體并將其與電機電線相連，兩側導電體要與電機電線反向連接，使電機能正反雙向旋轉，用以驅動風葉來回移動，電機齒輪要與齒條相咬合，(用飛輪平輪也可以，但風葉上的齒條也要作相應調整)；
[0008]4、在風車支架的底部適當位置安裝動力電池(本發明用于風力發電時也可以直接利用發出的電能省略動力電池)，在風車支架處于下風口的[型框上的適當位置按裝電源磨擦片，并將其與動力電池電源線相連，并要使之實現:當葉軌旋轉到下風口相應位置時，電機上的鋼絲導電體能接觸到電源磨擦片并在其上滑動，使電機通電以驅動風葉移動；
[0009]5、在風車支架處于下風口的[型框豎框上方安裝一個風舵式調向板，將電池電源線正負極接觸點安裝在調向板位于下風口的邊緣上，在下風口 [型框支地輪邊上安裝一臺減速電機并使其驅動輪與支地輪以齒輪或飛輪方式咬合(平輪咬合或直接將電機驅動輪作為支地輪也可以)，將減速電機正負極線各分為兩股且將其接觸點分別安裝在調向板上電池接觸點的兩側，電機的接觸點也要反向安裝，并使之實現:，當調向板上的電池電源正負極接觸點向左移動與左側電機導入導出線接觸點相接觸時，電機驅動支地輪帶動風車支架向左側移動，直至兩方接觸點分離，當調向板上的電池電源正負極接觸點向右移動與右側電機導出導入線接觸點相接觸時，使電機驅動支地輪帶動風車支架向右側移動，直至兩方接觸點分離，上述技術措施可使風車支架始終跟隨風向轉動(為進一步穩定支架，可在下風口 [型框上方和/或后方加裝固定式風舵，風舵可與[型框平行也可有一定角度，同時可配重壓穩風車支架)；
[0010]6，在上風口非作功區的[框上安裝一個垂直于地面的矩形檔風板，檔風板上安裝I個或多個彈性泄風門，以備風力過大時泄出多余風能；
[0011]7、在上風口的兩個[型框的上下框之間各自安裝一個扇型水平檔風板(只在上面安也可以，另外是否留彈性泄風門視情況而定，風葉也如是，另外，水平檔風板也可以安在葉軌上)，以檔住吹向垂直軸兩端的風流。至此本發明技術方案已基本闡述完。
[0012]為了突出顯示本發明技術特征，方案中有關現有技術未做祥細敘述
[0013]通過以上技術方案，本發明能達到以下技術效果:
[0014]一、當風葉由上風口接受風能并旋轉到下風口時，通過電機導電體與風車支架上電源磨擦片一定時間的磨擦滑動，使電機通電并驅動風葉快速由風車下風口緊貼垂直軸直接移動到風車上風口，從而消除了風葉由下風口到上風口旋轉式回移所產生的風阻；
[0015]二、通過檔風板聚集風能而大幅度提高了風能利用率；
[0016]三、增加了風葉外邊緣風流量，技術性加大了風葉外邊緣風速進而提高了風車轉速，這對大功率風車的開發和微風發電極為有利。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是驅動風葉的電機已經將風葉驅動到上風口的風車結構示意圖
[0018]圖中:1、風車垂直軸，2、風葉，3、風葉上軌，4、風葉下軌，5、驅動風葉的電機，6、連接驅葉電機的左側鋼絲導電體，7、連接驅葉電機的右側鋼絲導電體(導入導出線與左側相反)，8、動力電池，9、電源磨擦片，10、電池與磨擦片的電源連線，11、由三個[型框組成而且可以隨風向轉動的三腳風車支架，12、風車支架支地輪，13、支架調向板，14、調向電機，15、連接調向電機的導電接觸點，16、連接動力電池的導電接觸點，17、附于下風口 [型框上的調向電機和電池的電線，18、連接到下風口 [型框上的垂直檔風板固定桿，19、垂直檔風板，
20、彈性泄風門，21、水平檔風板，22、附在調向風板上的電池導線，23、導電接觸點下方的調向電機電線，24、風葉上與驅葉電機齒輪咬合的齒條，25、安有垂直檔風板的位于非作功區的[框，26、處于作功區的[框，27、位于下風口的[框。
【具體實施方式】
[0019]本發明實施例結合附圖描述如下:
[0020]1、用一根長6M、直徑8CM的方鋼管做為垂直軸桿，在其兩端焊接直徑8CM、長IOCM的園鋼做為垂直軸兩端的軸徑，在垂直軸徑上套入承重軸承(見附圖1-1);
[0021]2、用IOCM方鋼制作三個高6.2M的[型框，并將三個[型框上下邊框開口端焊接在垂直軸上下端的承重軸承上，并且要使三個框的角度分別為:140度-110度-110度，在每個[型框的下方適當位置安裝支地輪，按以上所述本風車可轉動的支架已形成(見圖1-11，12，25)；
[0022]3、在方管垂直軸上下兩端的同側，各用相應規格槽鋼焊接一個垂直軸兩側同為3M長的凹型風葉軌道(或直接用滑道焊，下稱葉軌，)，用能鑲入葉軌且有一定縫隙的方鋼管焊接成一個高5.95M，寬3.1M的框架，并將框架用面料覆蓋繃緊做成風葉(見附圖1-2，3，4)；
[0023]4、將風葉鑲入葉軌，在下葉軌中間正對垂直軸的位置，安裝一臺24V80W電機，電機軸上安裝驅動齒輪，在驅動齒輪上方的風葉上，安裝一個與風葉底框等長且平行的齒條，齒條咬合齒輪后要使風葉底邊剛好離開葉軌底面，以使風葉能在電機的帶動下快速移動(見圖 1-5，24)；
[0024]5、將電機的導入導出線各再接出一股，并使之分別與安在電機兩側的鋼絲導電體相連，兩側導電體與導入導出線要反向連接，如:有一側導入線在前，導出線在后，則另一側導出線在前，導入線在后，使電機即能正向旋轉又能反向旋轉以驅動風葉來回移動，見圖1-6，7)；
[0025]6、在風車支架的下方安裝12V10AH動力電池兩塊，將之串聯，(本發明用于風力發電時也可以直接利用發出的電能驅動風葉而不用再安裝動力電池)，在風車支架處于下風口的[型框上的適當位置按裝電源磨擦片，并將其與動力電池電源線相連，并要使之實現:當葉軌旋轉到距離該[框一定位置時，電機上的鋼絲導電體在電源磨擦片上滑過，使電機通電以實現其對風葉的驅動(見圖1_8，9，10)；
[0026]7、在風車支架處于下風口的[型框上框距離垂直軸2.5M處焊接一個直徑2CM長40CM垂直于地面的園鋼，用厚0.2CM薄鐵板剪成35*60CM調向板，將調向板一短邊煨彎成內直徑為2.1CM的園筒，并將其套在[框上的園鋼上，而此時的調向板已能象旗幟一樣與風向保持一致；將電池電源線附在該[框上并向上延伸至調向板下風口邊緣下方，并將其兩極端點上下錯位安裝在調向板位于下風口的邊緣上(見圖1_13，16，22)；
[0027]8、在風車支架處于下風口的[型框支地輪邊上安裝一臺24V30W減速電機并且使其驅動輪與支地輪以齒輪或飛輪方式咬合，將減速電機導入導出電線也附在該[框上并且延至上方，在[框上方將電機導入導出電線各再分出一股，且將各自兩股導入導出線頂端接觸點分別安裝在調向板上電池電源接觸點相距5CM的兩側，而兩側的電機導入導出線接觸點也要反向安裝，并使之實現:，當調向板上的電池電源正負極接觸點向左移動與左側電機線相接觸時，電機通電并驅動支地輪帶動風車支架向左側移動，直至兩方接觸點分離，當調向板上的電池電源正負極接觸點向右移動與右側電機線相接觸時，使電機驅動支地輪帶動風車支架向右側移動，直至兩方接觸點分離，上述技術措施可使安有電源磨擦片的[型框總是處于風車的下風口，(見圖1_12，14，15，17，23)，使驅動風葉的電機總是反復把風葉由風車的下風口快速推移到風車的上風口；
[0028]9、將5CM的方鋼管一端焊接在非作功區[框的豎框上方5.9米高的地方，并將其水平延伸到距垂直軸10.8CM的地方彎成150度左右再水平延伸焊接到下風口 [框豎框上；將另一根5CM的方鋼管一端焊接在非作功區[框的豎框下方0.1米高的地方，并也將其水平延伸到距垂直軸0.8CM的地方彎成150度左右再水平延伸焊接到下風口 [框豎框上，至此，兩根垂直檔風板固定桿已制成(見圖1-18，上下固定桿各與[框留出IOCM空隙是為了上下葉軌能從其中旋轉過去，與垂直軸所留空隙是為了風葉能從其中通過)；在距離非作工區[框兩米的地方，用5CM方鋼管焊接在上下兩根固定桿上，使之成為檔風板立框，在立框靠近垂直軸一側安裝一個彈性泄風門，靠近[框一側安裝檔風板(見圖1-19，20)，另外在下風口 [型框后方安裝一個與[框等高寬IM并且與[框成90度角的固定式風舵，舵尾要朝向作功區，用以對沖垂直檔風板對風車支架的反轉力；
[0029]10、將上風口的兩個[型框的上下框之間各自用玻璃絲布蒙住繃緊，使之成為扇型水平檔風板，用以檔住吹向垂直軸兩端的風流，并且使之流向作功區。至此本發明實施例已闡述完。
【權利要求】
1.一種垂直軸風車。其主要技術特征是:用三個[型框組裝成一個三腳風車支架(11)，將風車垂直軸(I)安裝到風車支架上，在垂直軸上下端各安裝一條凹型軌道或滑道(3、4)，在上下軌道之間安裝一個可移動于垂直軸兩側的風葉(2)，在垂直軸下方的軌道中間位置上安裝一臺動力電機(5)，利用電機兩側電源接觸點(6、7)在旋轉中與附于風車支架上的電池⑶電源磨擦片(9)的接觸和滑動，使電機通電并驅動風葉在葉軌上移動；在一個[型框上利用風向調節裝置使該框(18)總是處于風車支架的下風口 ；在風車支架位于非作功區的[型框(25)上，安裝一個上下留有空隙的垂直檔風板(19)，在風車支架處于上風口的兩個[型框的上框之間和下框之間各自安裝水平檔風板(21)。
【文檔編號】F03D3/06GK103696908SQ201210365728
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年9月28日 優先權日:2012年9月28日
【發明者】閻波 申請人:閻波