人字立轴竖板叶轮磁悬浮风力发电长循环铝石墨烯电池自动切换保护电路并联电网供电系统的制作方法

1.本发明是一种涉及铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮、江苏乃尔风电技术开发有限公司磁悬浮风力发电主机（额定功率1kw、额定电压24/48v、主机净重65kg）、交流电充电器、自动切换保护电路、杭州高烯科技有限公司纺丝级单层氧化石墨烯十吨生产线、杭州高烯科技有限公司长循环寿命交流电超快充电全天候工作安全性好柔性好铝石墨烯电池、逆变电源、并联电网、供电终端，先将铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮磁悬浮风力发电机发的风电储能杭州高烯科技有限公司长循环寿命交流电超快充电全天候工作安全性好柔性好铝石墨烯电池，后通过自动切换保护电路并联电网成为稳定供电终端直接向用电用户供电，降低用电成本和提高风电经济价值，集风力发电、电池储能、并联电网、供电终端于一体的可拆卸风力发电稳定供电系统；铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮形状结构近似酒店大门专用三翼旋转玻璃门，工作原理类似帆船将风力转化成帆船向前航行的动力，可将风力转化成铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮旋转的动力，铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮旋转带动下面的磁悬浮风力发电主机发电，将风力转化成电力；可用于向固定营地用电用户提供廉价稳定电力、向移动营地用电用户提供免费的风电。


背景技术：

2.电网供电系统存在的不足有：用电成本高；横轴风轮风力发电机存在的不足有：1.风电上网需要输配电设备，风电上网难、并网难，导致出现弃风电现象；2.横轴风轮需要尾舵控制转动横轴风轮朝向随时变化的风向；横轴风轮需要齿轮箱加速，才能带动风力发电主机发电；横轴风轮风力发电机需要尾舵和齿轮箱增加了横轴风轮风力发电机的设备成本；3.在相同的风叶半径r、轴心半径r、风轮高度h下，横轴风轮三片风叶受风力总面积较小，风力转化动力效率低；4.横轴风轮风力发电机机械摩擦阻力大，风力转化电力损耗大，风力转化电力效率低；铅酸电池存在的不足有：1.铅酸电池循环寿命400~600次；2.铅酸电池交流电充电时间是6-8个小时，充放电倍率性能差；3.当环境温度降至0℃以下，温度每降低10℃，铅酸电池内阻约增大15％左右，因为硫酸溶液粘度变大，所以增大了硫酸溶液电阻，而加重了电极极化影响，蓄电池容量会明显减小，铅酸电池低温性能差；4.铅酸电池能量密度40wh/kg，较小；
5.铅酸电池含铅有毒，有污染环境风险，不环保；磷酸铁锂电池存在的不足有：1.磷酸铁锂电池循环寿命2000次；2.磷酸铁锂电池交流电充电时间是5个小时，充放电倍率性能差；3.磷酸铁锂电池在低温温度使用下限值-20℃，磷酸铁锂电池在0～-10℃～-20℃温度下，放电容量分别相当于25℃温度下放电容量的88.05％、65.52％和38.88％；放电平均电压依次为3.134、2.963v和2.788v，-20℃放电平均电压比25℃时降低了0.431v。从上述分析可知，随着温度的降低，锂离子电池的放电平均电压和放电容量均有所降低，尤其当温度为-20℃时，电池的放电容量和放电平均电压下降较快，磷酸铁锂电池低温性能较铅酸电池差；4.磷酸铁锂电池能量密度90-120wh/kg，不大；三元锂电池存在的不足有：1.三元锂电池循环寿命1200次；2.三元锂电池交流电充电时间是14小时，充放电倍率性能差；3.三元锂电池低温温度使用下限值-30℃，三元锂电池低温放电性能较磷酸铁锂电池好，冬季时里程衰减不到15%，但是三元锂电池低温性能较铝石墨烯电池差；4.三元锂电池短路后易爆炸，安全性能差；5.三元锂电池含钴有毒，有污染环境风险，不环保。


技术实现要素：

3.一、发明目的本发明的首要目的是提供一种降低用电成本和提高风电经济价值、杭州高烯科技有限公司长循环寿命交流电超快充电全天候工作安全性好柔性好铝石墨烯电池降低风力发电供电系统的主要运营维护成本、铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮耐腐蚀降低设备折旧率、无需尾舵控制转动铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮朝向随时变化的风向、铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮的风力转化动力效率高、铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮无需齿轮箱加速可直接带动磁悬浮风力发电主机发电、铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮的抗台风性能强、铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮磁悬浮风力发电机的风力转化电力效率高增加风力发电供电系统的发电量、铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮磁悬浮风力发电机仅需1m/s风速即可启动、铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮磁悬浮风力发电机抗台风性能强、风力资源受地理位置的限制较小、安装拆卸运输方便的人字立轴竖板叶轮磁悬浮风力发电长循环铝石墨烯电池自动切换保护电路并联电网供电系统；本发明的次要目的是人字立轴竖板叶轮磁悬浮风力发电长循环铝石墨烯电池自动切换保护电路并联电网供电系统先将风电储能电池，后通过自动切换保护电路并联电网成为稳定供电终端直接向用电用户供电，无需输配电设备就可以稳定供电，降低风电并网成本，从根本上消除弃风电的现象。
4.二、技术方案本发明是一种用于向固定营地用电用户提供廉价稳定电力、向移动营地用电用户提供免费风电的人字立轴竖板叶轮磁悬浮风力发电长循环铝石墨烯电池自动切换保护电路并
联电网供电系统，包括铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮、江苏乃尔风电技术开发有限公司磁悬浮风力发电主机（额定功率1kw、额定电压24/48v、主机净重65kg）、排插、交流电充电器、自动切换保护电路1、杭州高烯科技有限公司长循环寿命交流电超快充电全天候工作安全性好柔性好铝石墨烯电池a和b、自动切换保护电路2、逆变电源、电网插头、自动切换保护电路3、供电排插、自动切换保护电路切换电路方案，其特征还包括：1.铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮：铜在空气中一千年才氧化腐蚀1mm，即使在腐蚀性强的海水中也能防水锈蚀、防水生物附着；铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮使用铝合金镀铜材料制造可以有效防阳光暴晒老化、防空气氧化、防雨水锈蚀，耐腐蚀降低铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮设备折旧率；直径5.77mm、高30mm圆柱体立轴上面连接3个边长都是5mm、3个角都是60度、高10mm的正三角形轴心立轴，正三角形轴心立轴的三个侧面与3个互为120度角的长10mm、宽5mm、高10mm下插凹槽（上面距3个外端水平距离5mm以内宽度中间位置各有1个长5mm、宽1mm、高5mm的凹槽）连接一体组成人字立轴下插凹槽，人字立轴下插凹槽上面与3个边长都是5mm、3个角都是60度、高2000mm的正三角形轴心立轴连接，正三角形轴心立轴的三个侧面与3个互为120度角的长10mm、宽5mm、高2000mm侧面凹槽（它三面的中间凹槽长10mm、宽1mm、高2000mm）连接一体组成人字立轴三面凹槽，人字立轴三面凹槽轴心上面与边长5mm、高5mm正三角形立轴连接一体，正三角形立轴轴心上面与直径2.88mm、高5mm圆柱体立轴螺丝连接一体；圆柱体立轴、人字立轴下插凹槽、人字立轴三面凹槽、正三角形立轴、圆柱体立轴螺丝连接一体成为人字立轴；将3块长1000mm、宽1mm、高2000mm竖板叶片（距竖板叶片右端上下各有1个长5mm、宽1mm、高5mm凸起插头）下插人字立轴三面凹槽，最终将竖板叶片下凸起插头插入人字立轴下插凹槽；外边长39.64mm、高5mm正三角形套环（内正三角形孔边长22.32mm、高5mm）下套竖板叶片上凸起插头，将竖板叶片上凸起插头与正三角形立轴固定在水平方向，外边长11.44mm、高5mm六角螺帽（内圆孔直径2.88mm、高5mm）拧紧圆柱体立轴螺丝，从而固定正三角形套环，将人字立轴、竖板叶片、正三角形套环、六角螺帽组装成铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮。
5.2.江苏乃尔风电技术开发有限公司磁悬浮风力发电主机（额定功率1kw、额定电压24/48v、主机净重65kg）：铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮的圆柱体立轴向下穿过江苏乃尔风电技术开发有限公司磁悬浮风力发电主机（额定功率1kw、额定电压24/48v、主机净重65kg）的端盖中间圆孔后外套上转子轴承，上转子轴承外套上轴承挡圈，上轴承挡圈外套上永磁转子，上永磁转子下面是定子线圈，定子线圈下面是下永磁圆环，下永磁圆环和上永磁转子同性相斥使上永磁转子磁悬浮，下永磁圆环下面是电机壳体，下永磁圆环周边的电机壳体圆柱体内侧面上有平键，平键通过卡住下永磁圆环上的缺口，在水平方向固定下永磁圆环，电机壳体上圆环与端盖组装固定，端盖和电机壳体上圆环上面有6个圆孔，6个螺栓插入6个圆孔，穿过平垫圈和弹性垫圈后用螺帽拧紧螺栓固定，磁悬浮风力发电主机的法兰底座的上圆柱体立轴外套下转子轴承，下转子轴承外套下轴承挡圈，下轴承挡圈外套电机壳体，法兰底座可固
定在屋顶、山顶、山口、海岸、江岸、河岸、湖岸等风力大的地方；铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮受风力转动后通过连接下面的江苏乃尔风电技术开发有限公司磁悬浮风力发电主机（额定功率1kw、额定电压24/48v、主机净重65kg）的上转子轴承带动上轴承挡圈转动，上轴承挡圈带动上永磁转子转动，使上永磁转子在同性相斥的下永磁圆环的磁斥力作用下磁悬浮旋转，在上永磁转子和下永磁圆环之间产生突变磁场，让上永磁转子和下永磁圆环之间的定子线圈切割突变磁场磁力线产生三相交流电；与相同的叶片半径r、轴心半径r、风轮高度h横轴风轮风力发电机相比，铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮磁悬浮风力发电机的上永磁转子能在上面的受风力旋转的铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮带动下在同性相斥的下永磁圆环的磁斥力作用下磁悬浮旋转，避免了上永磁转子与下面的定子线圈之间的机械摩擦，大大减小了上永磁转子的旋转阻力，风力转化电力损耗小，提高了上永磁转子的旋转速度，提高了铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮磁悬浮风力发电机的发电功率，风力转化电力效率高，增加人字立轴竖板叶轮磁悬浮风力发电长循环铝石墨烯电池自动切换保护电路并联电网供电系统的发电量；发电主机采用技术的永磁转子交流发电机，配以特殊的定子设计，有效地降低发电机的阻转矩，同时使风轮与发电机具有良好的匹配特性，机组运行的可靠性；机壳采用铝合金压铸成型，配合双轴承转体，抗台风性能强，运行安全可靠；采用最大功率跟踪智能型微处理器控制，有效调节电流电压。
6.3.自动切换保护电路1、2、3：江苏乃尔风电技术开发有限公司磁悬浮风力发电主机（额定功率1kw、额定电压24/48v、主机净重65kg）通过排插连接室内交流电充电器输入端，交流电充电器输出端连接自动切换保护电路1输入端，自动切换保护电路1输出端并联杭州高烯科技有限公司长循环寿命交流电超快充电全天候工作安全性好柔性好铝石墨烯电池a、b输入端，杭州高烯科技有限公司长循环寿命交流电超快充电全天候工作安全性好柔性好铝石墨烯电池a、b输出端并联自动切换保护电路2输入端，自动切换保护电路2输出端连接逆变电源输入端，电网插头插入电网插座，逆变电源输出端和电网插头输出端并联自动切换保护电路3输入端，自动切换保护电路3输出端连接供电排插，供电排插连接用电用户电器。
7.4.杭州高烯科技有限公司长循环寿命交流电超快充电全天候工作安全性好柔性好铝石墨烯电池：杭州高烯科技有限公司纺丝级单层氧化石墨烯十吨生产线生产的产品单层率大于99%的单层氧化石墨烯经还原后可获得高品质单层石墨烯，为生产石墨烯电池提供高品质单层石墨烯原料；铝石墨烯电池是一种基于金属铝负极、铝基离子液体电解质和石墨烯正极的新型电池，作为负极的金属铝储量丰富、廉价安全、比容量高，杭州高烯科技有限公司长循环寿命交流电超快充电全天候工作安全性好柔性好铝石墨烯电池的石墨烯正极的比容量达到120mah g-1，在250000次循环后仍能保持91%的容量；同时其倍率性能优异，杭州高烯科技有限公司长循环寿命交流电超快充电全天候工作安全性好柔性好铝石墨烯电池在最高400ag-1 的电流密度下（3333 c, 1.1秒内充满电）仍具有111mah g-1的可逆比容量，用电网交流电给杭州高烯科技有限公司长循环寿命交流电超快充电全天候工作安全性好柔性好铝石墨烯电池充电，5秒可充满电；
杭州高烯科技有限公司长循环寿命交流电超快充电全天候工作安全性好柔性好铝石墨烯电池可以在-40到120摄氏度下工作，并在-30摄氏度和100摄氏度下分别实现了1000圈和45000圈的稳定循环，这一宽温度使用范围为将来铝离子电池在极端温度条件下的使用打下了基础；杭州高烯科技有限公司长循环寿命交流电超快充电全天候工作安全性好柔性好铝石墨烯电池具有较好的安全性，即使电芯暴露于火焰中时也不会起火或爆炸；杭州高烯科技有限公司长循环寿命交流电超快充电全天候工作安全性好柔性好铝石墨烯电池具有较好的柔性，杭州高烯科技有限公司长循环寿命交流电超快充电全天候工作安全性好柔性好铝石墨烯电池在10000次弯折后电池容量完全保持，展现出了其在可穿戴柔性电子器件中的应用潜力；铝石墨烯这种循环寿命和倍率性能远远超过其他电池材料，可实现具有比超级电容器能量密度更高、循环寿命和倍率性能相当的铝石墨烯“超级”电池。
8.5.自动切换保护电路切换电路方案：（1）、当电池a有电、电池b有电时：自动切换保护电路1输出端断开电池a输入端、断开电池b输入端，停止充风电；自动切换保护电路2输入端先连接电池a输出端、断开电池b输出端，自动切换保护电路2输出端连接逆变电源输入端，先使用电池a储存的风电，电池a的电用完后，自动切换保护电路2输入端再断开电池a输出端、连接电池b输出端，自动切换保护电路2输出端连接逆变电源输入端，继续使用电池b储存的风电；自动切换保护电路3输入端断开电网插头输出端、连接逆变电源输出端，自动切换保护电路3输出端连接供电排插，供电排插连接用电用户电器，用电用户电器使用电池a和电池b储存的风电；（2）、当电池a有电、电池b没电时：自动切换保护电路1输出端断开电池a输入端、连接电池b输入端，给电池b充风电；自动切换保护电路2输入端连接电池a输出端、断开电池b输出端，自动切换保护电路2输出端连接逆变电源输入端；自动切换保护电路3输入端断开电网插头输出端、连接逆变电源输出端，自动切换保护电路3输出端连接供电排插，供电排插连接用电用户电器，用电用户电器使用电池a储存的风电；（3）、当电池a没电、电池b有电时：自动切换保护电路1输出端连接电池a输入端、断开电池b输入端，给电池a充风电；自动切换保护电路2输入端断开电池a输出端、连接电池b输出端，自动切换保护电路2输出端连接逆变电源输入端；自动切换保护电路3输入端断开电网插头输出端、连接逆变电源输出端，自动切换保护电路3输出端连接供电排插，供电排插连接用电用户电器，用电用户电器使用电池b储存的风电；（4）、当电池a没电、电池b没电时：自动切换保护电路1输出端先连接电池a输入端、断开电池b输入端，给电池a充风电，电池a充满电后，自动切换保护电路1输出端再断开电池a输入端、连接电池b输入端，给电池b充风电；自动切换保护电路2输入端断开电池a输出端、断开电池b输出端，自动切换保护电路2输出端断开逆变电源输入端，停止使用电池a和电池b储存的风电；自动切换保护电路3输入端连接电网插头输出端、断开逆变电源输出端，自动切换保护电路3输出端连接供电排
插，供电排插连接用电用户电器，用电用户电器使用电网的电保障向用电用户稳定供电。
9.三、有益效果1.用电用户直接投资建设人字立轴竖板叶轮磁悬浮风力发电长循环铝石墨烯电池自动切换保护电路并联电网供电系统，直接使用风电，可节省电网供电公司收费标准的电力成本，人字立轴竖板叶轮磁悬浮风力发电长循环铝石墨烯电池自动切换保护电路并联电网供电系统可降低用电成本和提高风电经济价值；2.人字立轴竖板叶轮磁悬浮风力发电长循环铝石墨烯电池自动切换保护电路并联电网供电系统先将风电储能电池，后通过自动切换保护电路并联电网成为稳定供电终端直接向用电用户供电，无需输配电设备就可以稳定供电，降低风电并网成本，从根本上消除弃风电的现象；3.杭州高烯科技有限公司长循环寿命交流电超快充电全天候工作安全性好柔性好铝石墨烯电池降低电池设备折旧率，降低人字立轴竖板叶轮磁悬浮风力发电长循环铝石墨烯电池自动切换保护电路并联电网供电系统的主要运营维护成本；4.铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮有效防阳光暴晒老化、防空气氧化、防雨水锈蚀，耐腐蚀降低设备折旧率；5. 无论任何风向的风吹过来，铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮都将围绕人字轴心旋转做圆柱体运动，依靠陀螺式风轮旋转，不随风向变化改变轴心，与横轴风轮风力发电机相比，无需尾舵控制转动铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮朝向随时变化的风向，铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮结构简单、材料和制造成本低，降低设备成本；6.在相同的风叶半径r、轴心半径r、风轮高度h条件下，铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮最小受风力面积=(1.5r 1.5r)
×
h远远大于横轴风轮三片风叶和横轴轴心受风力总面积；铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮不易对称受力、重量轻，方便铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮受力旋转，铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮风力转化动力效率高；7.铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮无需齿轮箱加速，可直接带动磁悬浮风力发电主机发电，降低铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮磁悬浮风力发电机设备成本；8.铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮重量轻，受台风风力后，对轴心产生的离心力小，而且水平方向的离心力不会和垂直向下的重力叠加产生破坏作用；另外，铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮造型薄细，受台风风力后，可承受的形变范围更大，更不易折断，工作原理类似弹性好的小树比大树的抗台风性能更强，更不易折断，铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮的抗台风性能强；9.与相同的叶片半径r、轴心半径r、风轮高度h横轴风轮风力发电机相比，铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮磁悬浮风力发电机的风力转化电力效率高增加人字立轴竖板叶轮磁悬浮风力发电长循环铝石墨烯电池自动切换保护电路并联电网供电系统的发电量；10.横轴风轮风力发电机启动风速至少2.5m/s，而铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮磁悬浮风力发电机仅需1m/s风速即可启动，风速超过40m/s也可照常运转，且风速越高发电效率越高，发电量可比横轴风轮风力发电机增加35%；11.铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮磁悬浮风力发电机采用双轴承转体设计，受台风风力后，上面的铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮和下面的磁悬浮风力发电主机可以同时快速旋转分解台风风力，不易折断，工作原理类似弹性好的小树的树叶和树枝受台
风风力后，随风快速摇动分解台风风力，不易折断，铝合金镀铜防腐蚀人字立轴竖板叶轮磁悬浮风力发电机抗台风性能强；12.风力发电机与水力发电机相比，风力资源受地理位置的限制较小，风力发电机可安装在风力较大的屋顶、山顶、山口、海岸、江岸、河岸、湖岸、车上、船上等地方；13.人字立轴竖板叶轮磁悬浮风力发电长循环铝石墨烯电池自动切换保护电路并联电网供电系统安装拆卸运输方便，可用于为移动营地用户提供免费的风电。