矩阵风力发电系统
阅读说明：本技术 矩阵风力发电系统 (Matrix wind power generation system ) 是由 李新亚 于 2021-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种矩阵风力发电系统,含风力发电机总成(19)、基座总成、转盘总成、矩阵板(9)、支架(12)、偏航装置、电子控制器、风速计及风向标、蓄电池和逆变器。风力发电机总成(19)按蜂巢模型分布,分布密度最大；吹向矩阵板(9)的风,几乎全部使n＝(a+0.5)k个风力发电机总成(19)的发电机(21)发电,风能的利用率高；采用矩阵结构,能得到较大发电功率；支架既防止矩阵板倾倒,又托着n＝(a+0.5)k个风力发电机总成(19)的全部方筒(22),还便于攀登进行维修,一举三得；相较在高山或海中建造水平轴风力发电机,其运输难度和建造难度大大降低；本发明发展前景广阔,可能产生重大和深远影响。(The invention relates to a matrix wind power generation system which comprises a wind power generator assembly (19), a base assembly, a turntable assembly, a matrix plate (9), a support (12), a yaw device, an electronic controller, an anemometer, a wind vane, a storage battery and an inverter. The wind driven generator assemblies (19) are distributed according to a honeycomb model, and the distribution density is maximum; almost all wind blowing to the matrix plate (9) enables the generator (21) of the k wind power generator assemblies (19) with n ═ a +0.5) to generate power, and the utilization rate of wind energy is high; by adopting a matrix structure, larger generating power can be obtained; the support can prevent the matrix plate from falling, support all square cylinders (22) of n ═ k wind driven generator assemblies (19) (a +0.5), and facilitate climbing and maintenance, thereby achieving three purposes; compared with a horizontal shaft wind driven generator built in a mountain or sea, the transportation difficulty and the building difficulty of the horizontal shaft wind driven generator are greatly reduced; the invention has wide development prospect and may generate great and profound influence.)
技术领域
本发明涉及一种矩阵风力发电系统，尤其是风能利用率高、功率大的矩阵风力发电系统。
背景技术
在我国，水平轴风力发电机得到了广泛应用，有的建在高山上，有的建在海中，为我国电力供应发挥了较大作用。
但水平轴风力发电机存在诸多缺陷。
其一，叶片长达数十米，机塔高达数十米，要将二者运输到工地，非常困难。要将机塔牢固竖立在海中，要将叶片安装到机塔顶端，难度极大。
其二，叶片在转动过程中扫过的面为S。同时到达S面的风，只有少量风吹到了叶片上，大部分风没有碰到叶片便穿过了S而未被利用，可见风能的利用率很低。
其三，由于风力对机塔的力矩很大，大功率水平轴风力发电机的修建地点受到限制。其不能建在船舶上，也不能建在高层住宅的屋顶上，无法为船舶航行或高层住宅的住户直接提供电力。
水平轴风力发电机的上述缺陷是结构决定的，是固有的，除非用其他结构取代，否则不可能消除。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种，风能利用率高、功率大的矩阵风力发电系统。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样的：
一种矩阵风力发电系统，含风力发电机总成、基座总成、转盘总成、矩阵板、支架、偏航装置、电子控制器、风速计及风向标、蓄电池和逆变器。
该风力发电机总成，其将李新亚发明的“安装在船上的风力发电机”省略部分构件而成，省略的构件为尾杆、尾舵、支撑筒、支撑轴承、支撑柱和底座板，其上集风筒为喇叭形，其上发电机安装在方筒中。
该基座总成，含基座、套筒、加固杆和垫板。
该基座，其为钢筋水泥制造的圆柱体，其轴线竖直，其上开有基座孔，其轴线与该基座孔的轴线重合。
该垫板，其为水平钢制圆板，其外径等于该基座的外径，其轴线与该基座的轴线重合，其下表面与该基座的上表面固定连接，其中部开有垫板孔，其上表面上开有垫板槽；该垫板孔，其内径等于该基座孔的内径，其轴线与该垫板的轴线重合；该垫板槽，其为圆环形，其轴线与该垫板的轴线重合，其内径大于该垫板孔的内径。
该套筒，其外径等于该基座孔的内径，其轴向长度等于或小于该垫板和该基座的轴向厚度之和，其内圆周表面上开有一上一下两个套筒槽，其同轴插入该垫板孔和该基座孔中，其上端面与该垫板的上表面齐平，其分别与相应位置的该垫板和该基座固定连接；这两个套筒槽的轴线均与该套筒的轴线重合。
多个加固杆，其分别水平固定在该基座的钢筋水泥中，其沿径向环绕该套筒的外圆周表面且均匀分布，其里端分别与相应位置的该套筒的外圆周表面固定连接，其使该套筒牢固固定在该基座上。
该转盘总成，含转盘、转轴、转轴滚珠和转盘滚珠。
该转盘，其外径大于该垫板的外径，其轴线与该垫板的轴线重合，其下表面与该垫板的上表面对置，其下表面上开有转盘槽，其圆周上有转盘轮齿；该转盘槽，其为圆环形，其轴线与该转盘的轴线重合，其与该垫板上的垫板槽对置。
多个转盘滚珠活动安装在相互对置的该转盘槽和该垫板槽中。
该转轴，其轴线与该转盘的轴线重合，其轴向长度大于该套筒的轴向长度，其外径等于该套筒的内径，其上端面与相应位置的该转盘的下表面固定连接，其圆周表面上开有一上一下两个转轴槽，其活动插在该套筒的内腔中，这两个转轴槽分别与该套筒上的两个套筒槽对置。
任意一对相互对置的转轴槽和套筒槽中，活动安装多个转轴滚珠。
该矩阵板，其为坚固矩形板，其竖立在该转盘上，其下端面与该转盘的上表面固定连接，其前表面上有虚拟蜂巢横断面数学图形；该虚拟蜂巢横断面数学图形由n个正六边形组成；这n个六边形中，从上至下分为k层，从上至下的第一层有a个六边形，这a个六边形的轴线位于同一水平面上；第二层有a+1个六边形，这a+1个六边形的轴线位于同一水平面上；第三层有a个六边形，这a个六边形的轴线位于同一水平面上；第四层有a+1个六边形，这a+1个六边形的轴线位于同一水平面上；其余各层依此类推；所述k为大于2的偶数，所述n＝(a+0.5)k；每个六边形中开一个圆孔，该圆孔的轴线与该六边形的轴线重合，该圆孔的内径等于该风力发电机总成的集风筒上喇叭口20a的外径；该矩阵板上共有n＝(a+0.5)k个圆孔。
该支架含竖杆、撑杆和搁板。
a+3个竖杆，其位于与该矩阵板平行的同一竖直平面上，其分别竖立于该矩阵板后方的该转盘上，其下端分别与相应位置的该转盘的上表面固定连接，其高度均等于该矩阵板的高度；这a+3个竖杆中，位于两侧的两竖杆之间的水平距离等于该矩阵板的横向宽度。
该撑杆，其为纵向水平杆，其长度大于该风力发电机总成的纵向长度。
多个撑杆从上至下分布在k+1层上，每层有a+3个撑杆；每层的a+3个撑杆，其位于同一水平面上，其后端分别与这a+3个竖杆固定连接，其前端分别与相应位置的该矩阵板的后表面固定连接。
该搁板，其为横向水平矩形板，其纵向宽度小于撑杆的长度，其横向长度等于该矩阵板的横向宽度。
k+1块搁板，其分别搁置在k+1层撑杆上；这k+1块搁板中，每一块搁板，其分别与相应位置的这a+3个竖杆固定连接，其又分别与相应一层的a+3个撑杆固定连接。
n＝(a+0.5)k个风力发电机总成，其分别插入该矩阵板上n＝(a+0.5)k个圆孔中，其集风筒的喇叭口分别与这n＝(a+0.5)k个圆孔的圆周表面固定连接，其方筒分别搁置在相应位置的搁板上，且与之固定连接；这k+1块搁板中，最上一层的搁板上未搁置方筒。
该矩阵板、该支架和这n＝(a+0.5)k个风力发电机总成的组合体的重心，位于该转盘的轴线上；该支架防止该矩阵板在风力作用下倾倒。
公知偏航装置含电动机和电动机齿轮。
该电动机，其固定连接在该基座和该垫板的外圆周表面上，其电动机轴竖直向上伸出。
该电动机齿轮，其固定安装在该电动机轴上，其上轮齿与该转盘上转盘轮齿啮合。
该电动机通电工作时，通过该电动机齿轮驱动该转盘旋转，该转盘带动该矩阵板、该支架和这n＝(a+0.5)k个风力发电机总成同步旋转。
公知风速计及风向标，其安装在转盘上，其能测得风速和风向。
公知电子控制器，其安装在该转盘上，其根据该风速计及风向标测得的风速和风向，控制该矩阵板的旋转方向和旋转角度，使这n＝(a+0.5)k个风力发电机总成上集风筒的喇叭口朝向来风方向；当风速过大时，其又控制这n＝(a+0.5)k个风力发电机总成都停机。
公知蓄电池，由这n＝(a+0.5)k个风力发电机总成上发电机输出的电流向其充电。
公知逆变器将该蓄电池输出的直流电变为交流电。
吹向该矩阵板的风，几乎全部使这n＝(a+0.5)k个风力发电机总成的发电机发电，风能的利用率高，发电功率大。
为让落到或流到该转盘上的雨水流走，该转盘的上表面上开挖多个排水水槽。
为使该电动机不被雨水浸湿，该转盘上表面的边缘固定连接圆环形倾斜雨板。
采用这样的结构后，由于风力发电机总成按蜂巢模型分布，风力发电机总成的分布密度最大。此为本发明的重大创造之一。
采用这样的结构后，吹向矩阵板的风，几乎全部使这n＝(a+0.5)k个风力发电机总成的发电机发电，风能的利用率最高，远远高于水平轴风力发电机。此为本发明的重大创造之二。
采用这样的结构后，支架既防止矩阵板倾倒，又托着n＝(a+0.5)k个风力发电机总成的全部方筒，还便于攀登进行维修，一举三得。此为本发明的创造之三。
采用这样的结构后，矩阵发电系统若建在高山或海岛上，相较在高山或海中修建水平轴风力发电机，运输难度和安装难度显著降低。此为本发明的创造之四。
采用这样的结构后，大功率矩阵发电系统可以建在屋顶上或船舶上，而大功率水平轴风力发电机却不能。相较水平轴风力发电机，矩阵发电系统的应用更广。此为本发明的创造之五。
采用这样的结构后，本发明的风力发电机总成虽然从“安装在船上的风力发电机”移植而来，但“安装在船上的风力发电机”的发明人与本发明的发明人为同一人李新亚，因而不存在侵权问题。
本发明是风力发电领域的重大创造，发展前景广阔，可能产生重大和深远影响。
附图说明
下面结合附图对本发明的
具体实施方式
作进一步详细的说明。
图1是矩阵风力发电系统的竖直纵向剖面示意图，但图中未画出风力发电机总成。
图2是图1中矩阵板的前视放大示意图。
图3是图1中支架的前视放大示意图。
图4是图1中支架的后视放大示意图。
图5是风力发电机总成的纵向剖面图。
具体实施方式
如图1至图5各图所示，一种矩阵风力发电系统，含风力发电机总成19、基座总成、转盘总成、矩阵板9、支架12、偏航装置、电子控制器、风速计及风向标、蓄电池和逆变器。
如图5所示，该风力发电机总成19，其将李新亚发明的“安装在船上的风力发电机”省略部分构件而成，省略的构件为尾杆、尾舵、支撑筒、支撑轴承、支撑柱和底座板，其上集风筒20为喇叭形，其上发电机21安装在方筒22中。
如图1所示，该基座总成，含基座1、套筒2、加固杆3和垫板4。
如图1所示，该基座1，其为钢筋水泥制造的圆柱体，其轴线竖直，其上开有基座孔1a，其轴线与该基座孔1a的轴线重合。
如图1所示，如图1所示，该垫板4，其为水平钢制圆板，其外径等于该基座1的外径，其轴线与该基座1的轴线重合，其下表面与该基座1的上表面固定连接，其中部开有垫板孔4a，其上表面上开有垫板槽4b；该垫板孔4a，其内径等于该基座孔1a的内径，其轴线与该垫板4的轴线重合；该垫板槽4b，其为圆环形，其轴线与该垫板4的轴线重合，其内径大于该垫板孔4a的内径。
如图1所示，该套筒2，其外径等于该基座孔1a的内径，其轴向长度等于或小于该垫板4和该基座1的轴向厚度之和，其内圆周表面上开有一上一下两个套筒槽2a，其同轴插入该垫板孔4a和该基座孔1a中，其上端面与该垫板4的上表面齐平，其分别与相应位置的该垫板4和该基座1固定连接；这两个套筒槽2a的轴线均与该套筒2的轴线重合。
如图1所示，多个加固杆3，其分别水平固定在该基座1的钢筋水泥中，其沿径向环绕该套筒2的外圆周表面且均匀分布，其里端分别与相应位置的该套筒2的外圆周表面固定连接，其使该套筒2牢固固定在该基座1上。
如图1所示，该转盘总成，含转盘5、转轴6、转轴滚珠7和转盘滚珠8。
如图1所示，该转盘5，其外径大于该垫板4的外径，其轴线与该垫板4的轴线重合，其下表面与该垫板4的上表面对置，其下表面上开有转盘槽5a，其圆周上有转盘轮齿5b；该转盘槽5a，其为圆环形，其轴线与该转盘5的轴线重合，其与该垫板4上的垫板槽4b对置。
如图1所示，多个转盘滚珠8活动安装在相互对置的该转盘槽5a和该垫板槽4b中。
如图1所示，该转轴6，其轴线与该转盘5的轴线重合，其轴向长度大于该套筒2的轴向长度，其外径等于该套筒2的内径，其上端面与相应位置的该转盘5的下表面固定连接，其圆周表面上开有一上一下两个转轴槽6a，其活动插在该套筒2的内腔中，这两个转轴槽6a分别与该套筒2上的两个套筒槽2a对置。
如图1所示，任意一对相互对置的转轴槽6a和套筒槽2a中，活动安装多个转轴滚珠7。
如图1、图2所示，该矩阵板9，其为坚固矩形板，其竖立在该转盘5上，其下端面与该转盘5的上表面固定连接，其前表面上有虚拟蜂巢横断面数学图形；该虚拟蜂巢横断面数学图形由n个正六边形10组成；这n个六边形10中，从上至下分为k层，从上至下的第一层有a个六边形10，这a个六边形10的轴线位于同一水平面上；第二层有a+1个六边形10，这a+1个六边形10的轴线位于同一水平面上；第三层有a个六边形10，这a个六边形10的轴线位于同一水平面上；第四层有a+1个六边形10，这a+1个六边形10的轴线位于同一水平面上；其余各层依此类推；所述k为大于2的偶数，所述n＝(a+0.5)k；每个六边形10中开一个圆孔11，该圆孔11的轴线与该六边形10的轴线重合，该圆孔11的内径等于该风力发电机总成19的集风筒20上喇叭口20a的外径；该矩阵板9上共有n＝(a+0.5)k个圆孔11。
如图1、图3、图4所示，该支架12含竖杆13、撑杆14和搁板15。
如图1、图3、图4所示，a+3个竖杆13，其位于与该矩阵板9平行的同一竖直平面上，其分别竖立于该矩阵板9后方的该转盘5上，其下端分别与相应位置的该转盘5的上表面固定连接，其高度均等于该矩阵板9的高度；这a+3个竖杆13中，位于两侧的两竖杆13之间的水平距离等于该矩阵板9的横向宽度。
如图1、图3、图5所示，该撑杆14，其为纵向水平杆，其长度大于该风力发电机总成19的纵向长度。
如图1、图3所示，多个撑杆14从上至下分布在k+1层上，每层有a+3个撑杆14；每层的a+3个撑杆14，其位于同一水平面上，其后端分别与这a+3个竖杆13固定连接，其前端分别与相应位置的该矩阵板9的后表面固定连接。
如图1、图3、图4所示，该搁板15，其为横向水平矩形板，其纵向宽度小于撑杆14的长度，其横向长度等于该矩阵板9的横向宽度。
如图1、图3、图4所示，k+1块搁板15，其分别搁置在k+1层撑杆14上；这k+1块搁板15中，每一块搁板15，其分别与相应位置的这a+3个竖杆13固定连接，其又分别与相应一层的a+3个撑杆14固定连接。
如图2、图5所示，n＝(a+0.5)k个风力发电机总成19，其分别插入该矩阵板9上n＝(a+0.5)k个圆孔11中，其集风筒20的喇叭口20a分别与这n＝(a+0.5)k个圆孔11的圆周表面固定连接，其方筒22分别搁置在相应位置的搁板15上，且与之固定连接；这k+1块搁板15中，最上一层的搁板15上未搁置方筒22。
如图1所示，该矩阵板9、该支架12和这n＝(a+0.5)k个风力发电机总成19的组合体的重心，位于该转盘5的轴线上；该支架12防止该矩阵板9在风力作用下倾倒。
如图1所示，公知偏航装置含电动机16和电动机齿轮18。
如图1所示，该电动机16，其固定连接在该基座1和该垫板4的外圆周表面上，其电动机轴17竖直向上伸出。
如图1所示，该电动机齿轮18，其固定安装在该电动机轴17上，其上轮齿与该转盘5上转盘轮齿5b啮合。
如图1所示，该电动机16通电工作时，通过该电动机齿轮18驱动该转盘5旋转，该转盘5带动该矩阵板9、该支架12和这n＝(a+0.5)k个风力发电机总成19同步旋转。
公知风速计及风向标，其安装在转盘5上，其能测得风速和风向。
如图1、图5所示，公知电子控制器，其安装在该转盘5上，其根据该风速计及风向标测得的风速和风向，控制该矩阵板9的旋转方向和旋转角度，使这n＝(a+0.5)k个风力发电机总成19上集风筒20的喇叭口20a朝向来风方向；当风速过大时，其又控制这n＝(a+0.5)k个风力发电机总成19都停机。
公知蓄电池，由这n＝(a+0.5)k个风力发电机总成19上发电机21输出的电流向其充电。
公知逆变器将该蓄电池输出的直流电变为交流电。
如图1、图2、图5所示，吹向该矩阵板9的风，几乎全部使这n＝(a+0.5)k个风力发电机总成19的发电机21发电，风能的利用率高，发电功率大。
如图1所示，为让落到或流到该转盘5上的雨水流走，该转盘5的上表面上开挖多个排水水槽。
如图1所示，为使该电动机16不被雨水浸湿，该转盘5上表面的边缘固定连接圆环形倾斜雨板。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明。本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化，仍属于本发明的范围。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种利用工厂设备风能的风力发电装置及其使用方法