萬向風力機的製作方法

2023-12-01 10:08:36

專利名稱：萬向風力機的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於機械技術領域，具體涉及一種萬向風力機。
背景技術：
風，是地球上經常發生的一種自然現象，同時，風，也是一種零代價、無汙染的能 源。因此，當前風力發電在許多國家得到了迅速的發展，這些國家分別是荷蘭、芬蘭、德國、 日本、中國(含臺灣)。據有關資料介紹，中國的某些風力發電機已開創了中國及歐洲風電制 造業的新紀元，某些產品是世界上獨一無二的。然而，即使是目前一流的風機仍然存在著以 下幾點缺陷(1)體形龐大，質量重。(2)這種「龐然大物」安裝難度大，維修困難，佔地面 積、空間大，搬遷困難。(3)儘管體積龐大，但採風能效率低；因為幾個葉片接觸風流能量不 足吹過風機輪廓總流量的4%，96%的風流能量從幾個葉片之外的空域流失，而且，這4%與 葉面接觸的風流並不直接推動風輪旋轉，要靠與葉片斜面滑動摩擦產生的切向力使風輪旋 轉，而這種切向力能量又約佔滑過葉面總量的10%左右，因此，這種風機採集到的有效風流 能量只佔總流量的0.4%左右，還有總能量的4%被摩擦力及抗搖擺力消耗。(4)某些風機如 遇風向變化，必需啟動「偏航系統」變槳驅動，既麻煩，且耗能。(5)啟動難，有的風機啟動風 速必需超過4米/秒。
發明內容本實用新型的目的是針對現有技術所存在的上述缺陷，提供一種結構簡單、採風 能效率高的萬向風力機。本實用新型是通過如下的技術方案來實現上述目的的該萬向風力機，包括主軸， 主軸上安裝有葉片和主動齒輪，主動齒輪與從動齒輪聯結；所述主軸為空心結構，其內設有 空心的立柱，主軸通過滾珠軸承與立柱聯結；立柱的底部設有底座，主軸與立柱底座之間設 有止推軸承；主軸上部通過單向彈力斜齒與用於安裝葉片的輪廓咬合；在輪廓的外圍固連 有六個均勻分布的縱向的框架，每個框架內鉸接有均只能朝同一個方向開啟的門框，門框 的左、右、下方設有凹槽，所述葉片由門框頂部插入門框的凹槽中；主動齒輪安裝於框架之 下的主軸上。更進一步，在位於主動齒輪之下的主軸上設置有一個蓄能機構；所述蓄能機構包 括一個套裝於主軸上的平衡輪，平衡輪是一個金屬圓盤，在平衡輪之外還套置有蓄能環；蓄 能環的外殼由金屬或塑料製成，外殼內注入清水，在蓄能環底部鋪設有鋼軌，鋼軌的凹槽內 放置硬質鋼球以支撐蓄能環；在平衡輪外圓周及蓄能環的內圓周上設置有若干對應的槽 孔，在平衡輪的槽內設置有被彈簧扣住的離心銷，當平衡輪的旋轉速度超過一定值時，離心 銷被甩出，插入到蓄能環的槽孔內；蓄能環的個數或為一個或為一個以上，各蓄能環之間是 一環套一環，其間也設置有與平衡輪和蓄能環一樣的槽孔和離心銷。所述框架或為十二個或為二十四個。本實用新型的風機對於任何方向的來風主軸都朝向一個方向轉，採風效率是當今世界最先進風機的100倍，而相同功率單機造價僅為世界最先進風機的1%。具體具有如下 優點(1)性能穩定、高效。本實用新型的風機能採收進入風機輪廓總風量的48%，另有 48%從活動門框中流失，消耗在摩擦及抗搖晃的佔4%。因有多層蓄能環調控能量，無論大、 中、小型風機都能穩定運行。(2)適用範圍廣。可做成大、中、小型或微型系列，用於發電、機器動力、車船動力、 民用微型發電或機械加工等行業。(3)啟動容易。因為結構簡單、輕巧靈活，1米/秒的風速即可啟動。(4)調控方便，適用任何地域。在多風地區，或少風地區遇上多風季節，可少裝葉 片。在少風地區或多風地區遇上少風季節，可多裝葉片。這是宏觀調控，靠人力操作。微觀 調控由蓄能環自動完成。(5)效率、成本比較。本發明萬向風力機採風效率48%，而目前同類產品的採風效 率0. 4%，效率比是:120倍。

圖1是本實用新型實施例的主視圖。圖2是本實用新型實施例的俯視圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的描述。參見圖1和圖2，本實施例包括空心結構的主軸1，主軸1通過滾珠軸承3與空心 的立柱2聯結；立柱2的底部設有底座4，主軸1與立柱底座4之間設有止推軸承5 ；立柱底 座4通過地腳螺栓6固定。主軸1的上部通過單向彈力斜齒與用於安裝葉片的輪廓咬合， 輪廓可帶動主軸旋轉，而主軸不能帶動輪廓旋轉。由圖2可見，在輪廓的外圍固連有六個均 勻分布的框架7，每個框架7內鉸接有均只能朝同一個方向開啟的門框8，門框8的左、右、 下方設有凹槽，葉片9由門框8頂部插入門框8的凹槽中，這樣，增、減或更換葉片時就從門 框頂上插入或拔出。風機的葉片採用優質材料做成，葉片裝入門框後，風從正向吹來時，門 緊閉，來風推動葉片使風機輪廓帶動主軸旋轉；風從反向吹來時，裝有葉片的門框無阻尼敞 開，風流通過，不作功。這樣，風機接收任何方向來風或運行中風向作任何方向改變時，輪廓 都只朝一個方向旋轉。由圖1可見，主動齒輪10安裝於框架7之下的主軸1上，主動齒輪10與從動齒輪 11聯結。因此，主動齒輪與從動齒輪配合將能量傳送到發電機或其他受體。也可把立柱設 計為磁性定子，在主軸上設置繞組作為轉子直接發電，做成風能電機。由圖1還可見，在位於主動齒輪10之下的主軸1上設置有一個蓄能機構。蓄能機 構包括一個套裝於主軸1上的平衡輪12，平衡輪12是一個金屬圓盤，對風機運行起平衡、穩 定作用。平衡輪12之外還套置有蓄能環13，蓄能環13的外殼由金屬製成，外殼內注入清 水，無汙染，成本低。在蓄能環底部鋪設有鋼軌，鋼軌的凹槽內放置硬質鋼球以支撐蓄能環， 摩擦係數小，耗能不多。在平衡輪12外圓周及蓄能環13的內圓周上設置有對應的槽孔，在 平衡輪12的槽內設置有被彈簧扣住的離心銷15。本實施例的蓄能環的個數為二個，蓄能環13與蓄能環14之間是一環套一環，都是包圍主軸的同心圓環，其間也設有與平衡輪12和蓄 能環13 —樣的槽孔和離心銷。當風機轉速超過額定值時，平衡輪12內被彈簧扣住的離心 銷15因離心力甩出，插入到蓄能環13預留的槽孔中，帶動蓄能環13旋轉，把多餘能量儲存 在到蓄能環13中。當風速再增大時，第一個蓄能環13內也有被離心力甩出的離心銷插入 到第二個更大的蓄能環14的槽孔中，這時，風機帶動兩個蓄能環旋轉，可儲蓄更多的能量。 若是颱風季節，需要多儲風能，以備發電機長時間運轉，可設置更多的蓄能環。配置了蓄能 環的風力發電機，可保持大風時不飛車，小風時不停車。無風時，因為蓄能環把所儲能量反 饋給主軸，還能使發電機運行，達到無風發電。
權利要求1.一種萬向風力機，包括主軸，主軸上安裝有葉片和主動齒輪，主動齒輪與從動齒輪聯 結；其特徵在於所述主軸為空心結構，其內設有空心的立柱，主軸通過滾珠軸承與立柱聯 結；立柱的底部設有底座，主軸與立柱底座之間設有止推軸承；主軸上部通過單向彈力斜 齒與用於安裝葉片的輪廓咬合；在輪廓的外圍固連有六個均勻分布的縱向的框架，每個框 架內鉸接有均只能朝同一個方向開啟的門框，門框的左、右、下方設有凹槽，所述葉片由門 框頂部插入門框的凹槽中；主動齒輪安裝於框架之下的主軸上。
2.根據權利要求1所述的萬向風力機，其特徵在於在位於主動齒輪之下的主軸上設 置有一個蓄能機構；所述蓄能機構包括一個套裝於主軸上的平衡輪，平衡輪是一個金屬圓 盤，在平衡輪之外還套置有蓄能環；蓄能環的外殼由金屬或塑料製成，外殼內注入清水，在 蓄能環底部鋪設有鋼軌，鋼軌的凹槽內放置硬質鋼球以支撐蓄能環；在平衡輪外圓周及蓄 能環的內圓周上設置有若干對應的槽孔，在平衡輪的槽內設置有被彈簧扣住的離心銷，當 平衡輪的旋轉速度超過一定值時，離心銷被甩出，插入到蓄能環的槽孔內；蓄能環的個數或 為一個或為一個以上，各蓄能環之間是一環套一環，其間也設置有與平衡輪和蓄能環一樣 的槽孔和離心銷。
3.根據權利要求1或2所述的萬向風力機，其特徵在於所述框架或為十二個或為 二十四個。
專利摘要本實用新型屬於機械技術領域，具體涉及一種萬向風力機。它包括主軸，主軸上安裝有葉片和主動齒輪，主動齒輪與從動齒輪聯結；所述主軸為空心結構，其內設有空心的立柱，主軸通過滾珠軸承與立柱聯結；立柱的底部設有底座，主軸與立柱底座之間設有止推軸承；主軸上部通過單向彈力斜齒與用於安裝葉片的輪廓咬合；在輪廓的外圍固連有六個均勻分布的縱向的框架，每個框架內鉸接有均只能朝同一個方向開啟的門框，門框的左、右、下方設有凹槽，所述葉片由門框頂部插入門框的凹槽中；主動齒輪安裝於框架之下的主軸上。本實用新型對於任何方向的來風主軸都朝向一個方向轉，並且結構簡單，性能穩定、高效，啟動容易，調控方便，適用範圍廣。
文檔編號F03D9/02GK201851268SQ20102061643
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月19日 優先權日2010年11月19日
發明者孫克恂, 孫曉紅 申請人:孫克恂