CN105065206B - 一种家用风能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种家用风能发电装置，属于机械技术领域。它解决了现有的家用风能发电发电效率低的问题。本家用风能发电装置包括具有机架的工作台，工作台上轴向固定有呈圆筒状的连接件，机架内固定有发电机，发电机的主轴的上端与连接件相固定，连接件的上端固定有呈筒状的锥齿一，连接件内设有旋转电机以及轴向固定有支撑柱，旋转电机的壳体与支撑柱相固定且旋转电机的转轴穿设在锥齿一内，转轴上端面上固定有聚风筒，聚风筒的出风口内设有具有输出轴的叶轮，输出轴与聚风筒轴向固定，输出轴的外端通过万向接头连接有锥齿二，锥齿二与锥齿一相啮合，工作台上固定与锥齿二轴向固定的支撑架。本家用风能发电装置具有发电效率高的优点。

Description

一种家用风能发电装置

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种风能发电装置，特别是一种家用风能发电装置。

背景技术

随着社会的不断发展，能源的需求量越来越大，由于绝大多数能源都是不可再生的，因此，人类寻找新能源的步伐从未停止过。现在大型风力发电已日趋成熟，在全国各地都能见到，但是，这种风力发电装置属大型设备，不适合以家庭为单位的用户使用。在一些边远的牧区也常见到家用小型风力发电装置，但是，基本上都是靠风叶直接接受自然风力而旋转，这种风力发电装置存在几个问题：1、对于风力较小的时侯，风叶就难以旋转，因此，这种家用风力发电装置只适合在风力较大的地方使用，难于满足内地或风力较小的地方使用；2、风叶的朝向是固定不动的，当风向发生变化时，与风叶接触的风力会变小，严重影响发电效率；3、在实际使用时，风力发电装置通过一呈圆柱状的支撑柱支撑，而发电机是位于支撑柱上方的，导致发电机的维护和保养较为不便。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种同时具备发电效率高和维护方便的家用风能发电装置。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种家用风能发电装置，包括具有机架的工作台，其特征在于，所述的工作台上轴向固定有呈圆筒状的连接件，所述的机架内固定有发电机，发电机的主轴的上端插接并固定在连接件内，所述的连接件的上端套接并固定有呈筒状的锥齿一，所述的连接件内设有旋转电机以及轴向固定有呈圆柱状的支撑柱，旋转电机包括转轴和壳体，所述的壳体与支撑柱相固定且转轴穿设在锥齿一内，所述的转轴的上端面上固定有内侧壁为圆锥形的聚风筒，所述的聚风筒包括口径较大的进风口和口径较小的出风口，所述的出风口内设有具有输出轴的叶轮，输出轴与聚风筒轴向固定且该输出轴的外端伸出出风口，所述的输出轴的外端通过万向接头连接有与锥齿一相匹配的锥齿二，所述的锥齿二与锥齿一相啮合，所述的工作台上固定有呈L形的支撑架，所述的支撑架包括水平设置的连接部和竖直设置且与工作台相连的支撑部，所述的锥齿二位于万向接头和连接部之间，连接部呈圆柱状且与锥齿二轴向固定。

安装时，工作台通过机架固定在地面上，发电机通过电缆与供电系统相连。正常使用时，风通过进风口进入并向出风口方向移动以带动叶轮转动，接着叶轮依次通过输出轴、万向接头、锥齿二、锥齿一、连接件并最终带动发电机主轴转动以产生电能。当风向在一定范围内发生变化时，旋转电机工作并通过转轴带动聚风筒转动，使聚风筒上的进风口与风向正对，以增加进入到聚风筒内的风量，进入到聚风筒内的风流向出风口以带动叶轮转动，接着叶轮依次通过输出轴、万向接头、锥齿二、锥齿一、连接件并最终带动发电机主轴转动以产生电能，且在上述的过程中，采用万向接头作为输出轴和锥齿二的连接件，可以保证锥齿二始终能够绕连接部的轴线转动以稳定地带动锥齿一转动。

当风向在一定范围内发生变化时，通过设置电机带动聚风筒转动，以使聚风筒上的进风口始终保持与风向正对，从而使聚风筒内始终能够聚集大量的风以带动叶轮高速转动，继而提高了发电机的发电效率；其次，通过设置呈锥形的聚风筒且叶轮位于口径较小的出风口内，使风在聚风筒内流动的过程中受到聚风筒锥度的加压，以有效提高风流经出风口的速度，来提高叶轮转动的速度，从而进一步提高了发电机的发电效率。通过设置发电机固定在机架内，且机架在实际安装时是固定在地面上的，以有效减少发电机与地面之间的距离，使操作人员站在地面即可对发电机进行维护和保养，具有维护方便的优点；同时采用上述的结构，以减少将发电机和供电系统连接起来的电缆与地面之间的距离，使操作人员站在地面即可对电缆进行维护和保养，从而进一步提高了本发电装置维护的方便性。

在上述的家用风能发电装置中，所述的连接件包括下定位筒和与锥齿一固定的上定位筒，所述的上定位筒和下定位筒之间设有轴承一，上定位筒的下端的外侧壁上具有呈环状的挡肩一，所述的下定位筒的上端的外侧壁上具有呈环状的挡肩二，且挡肩一和挡肩二通过若干根螺栓相固定， 所述的轴承一的内圈与支撑柱过盈配合，轴承一的外圈的下端面与下定位筒的上端面紧密抵靠，所述的上定位筒上具有与轴承一的外圈的上端面紧密抵靠的抵靠部。

旋转电机固定在支撑柱的上端面上；连接件由上定位筒和下定位筒通过若干根螺栓固定而成，即连接件为分体式结构，从而方便了旋转电机的维护和保养，继而进一步提高了本发电装置维护的方便性。自然，采用“连接件为连接筒，旋转电机的壳体通过轴承与连接筒轴向固定”这种技术方案也是可以的。

在上述的家用风能发电装置中，所述的上定位筒的下端面上具有台阶，该台阶包括一为圆柱面的内侧壁和一为平面的底壁，所述的轴承一插接在台阶内，且所述的抵靠部为台阶的底壁，所述的下定位筒的上端面与上定位筒的下端面相贴靠。

通过设置轴承一插接在台阶内，以增加轴承一的外圈与上定位筒的接触面积，以有效提高轴承一被定位的稳定性，以提高本家用风能发电装置工作时的稳定性。然后，抵靠部直接为上定位筒的下端面也是可以的。通过设置下定位筒的上端面和上定位筒的下端面相贴靠，以增加下定位筒和上定位筒的接触面积，从而使上、下定位筒稳定地传输动力，继而进一步提高了本发电装置维护的方便性。

在上述的家用风能发电装置中，所述的上定位筒的下端面上开设有呈环状的定位槽，所述的定位槽内设有呈环状的密封垫，且密封垫的两端分别与定位槽的底壁和下定位筒的上端面相抵。

通过在上定位筒和下定位筒之间设置密封垫，使两者之间的连接保持密封，以有效避免灰尘等杂质进入到连接件内，以减少外部环境对旋转电机和轴承一的工作造成影响，从而有效提高本发电装置工作时的稳定性。

在上述的家用风能发电装置中，所述的挡肩一的下端面和挡肩二的上端面相贴靠。

采用上述的结构，以进一步增加上定位筒和下定位筒的接触面积，从而提高连接件传输动力的稳定性，继而进一步提高了本发电装置工作时的稳定性。

与现有技术相比，本家用风能发电装置具有以下优点：

1、当风向在一定范围内发生变化时，通过设置电机带动聚风筒转动，以使聚风筒上的进风口始终保持与风向正对，从而使聚风筒内始终能够聚集大量的风以带动叶轮高速转动，继而提高了发电机的发电效率；其次，通过设置呈锥形的聚风筒且叶轮位于口径较小的出风口内，使风在聚风筒内流动的过程中受到聚风筒锥度的加压，以有效提高风流经出风口的速度，来提高叶轮转动的速度，从而进一步提高了发电机的发电效率。

2、通过设置发电机固定在机架内，且机架在实际安装时是固定在地面上的，以有效减少发电机与地面之间的距离，使操作人员站在地面即可对发电机进行维护和保养，具有维护方便的优点；同时采用上述的结构，以减少将发电机和供电系统连接起来的电缆与地面之间的距离，使操作人员站在地面即可对电缆进行维护和保养，从而进一步提高了本发电装置维护的方便性。

3、连接件由上定位筒和下定位筒通过若干根螺栓固定而成，即连接件为分体式结构，从而方便了旋转电机的维护和保养，继而进一步提高了本发电装置维护的方便性。

4、通过在上定位筒和下定位筒之间设置密封垫，使两者之间的连接保持密封，以有效避免灰尘等杂质进入到连接件内，以减少外部环境对旋转电机和轴承一的工作造成影响，从而有效提高本发电装置工作时的稳定性。

附图说明

图1是本家用风能发电装置的结构示意图。

图2是图1中A处的放大结构示意图。

图3是图1中B处的放大结构示意图。

图中，1、工作台；1a、机架；2、连接件；2a、下定位筒；2a1、挡肩二；2b、上定位筒；2b1、挡肩一；3、发电机；4、锥齿一；5、聚风筒；6、支撑架；6a、连接部；6b、支撑部；7、万向接头；7a、球头座；7b、球头杆；8、轴承座；9、轴承二；10、旋转电机；10a、转轴；10b、壳体；11、支撑柱；12、螺栓；13、轴承一；14、密封垫；15、叶轮；15a、输出轴；16、连接架；17、锥齿二。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1所示，本家用风能发电装置由具有机架1a的工作台1、连接件2、发电机3、锥齿一4、聚风筒5、支撑架6、万向接头7等组成。

其中，连接件2呈圆筒状，且该连接件2的下端与工作台1轴向固定。具体来说，工作台1上固定有轴承座8，该轴承座8内设有轴承二9，且轴承二9的内圈与连接件2的下端过盈配合，从而实现连接件2与工作台1轴向固定的目的。如图1所示，工作台1上向下贯穿有一连接孔，连接孔的内侧壁为圆柱面，且该连接孔的中心轴线与轴承二9的中心轴线共线。连接件2的下端穿设在连接孔内。发电机3固定在机架1a内，该发电机3的主轴的上端插接并固定在连接件2内。在本实施例中，发电机3的主轴通过焊接地方式与连接件2相固定，且在实际安装时，机架1a固定在地面上，发电机3通过电缆与供电系统相连。

连接件2的上端套接并固定有呈筒状的锥齿一4，且锥齿一4的齿牙分布在锥齿一4上端的外侧壁上。连接件2内设有旋转电机10以及轴向固定有呈圆柱状的支撑柱11，旋转电机10包括转轴10a和壳体10b，其中壳体10b与支撑柱11相固定，优先壳体10b与支撑柱11的上端面相固定。具体来说，在本实施例中，连接件2包括下定位筒2a和与锥齿一4固定的上定位筒2b，旋转电机10的壳体10b位于上定位筒2b内。如图1所示，上定位筒2b的下端的外侧壁上具有呈环状的挡肩一2b1，下定位筒2a的上端的外侧壁上具有呈环状的挡肩二2a1，且挡肩一2b1和挡肩二2a1通过若干根螺栓12相固定。上定位筒2b和下定位筒2a之间设有轴承一13，上述的支撑柱11与轴承一13的内圈过盈配合，轴承一13的外圈的下端面与下定位筒2a的上端面紧密抵靠，上定位筒2b上具有与轴承一13的外圈的上端面紧密抵靠的抵靠部，以将轴承一13稳定限位，来实现支撑柱11与连接件2轴向固定的目的。

进一步说明，在本实施例中，上定位筒2b的下端面上具有台阶，台阶包括一为圆柱面的内侧壁和一为平面的底壁，轴承一13插接在台阶内，且抵靠部为台阶的底壁。自然，抵靠部直接为上定位筒2b的下端面也是可以的。只是申请人认为，通过设置台阶且轴承一13插接在台阶内，可以增加轴承一13的外圈与上定位筒2b的接触面积，以有效提高轴承一13被定位的稳定性，以提高本家用风能发电装置工作时的稳定性。进一步优化，挡肩一2b1的下端面和挡肩二2a1的上端面相贴靠，以进一步增加上定位筒2b和下定位筒2a的接触面积，从而提高连接件2传输动力的稳定性，继而进一步提高了本发电装置工作时的稳定性。

如图2所示，下定位筒2a的上端面与上定位筒2b的下端面相贴靠。上定位筒2b的下端面上开设有呈环状的定位槽，定位槽内设有呈环状的密封垫14，且密封垫14的两端分别与定位槽的底壁和下定位筒2a的上端面相抵，以使上定位筒2b和下定位筒2a之间的连接始终保持密封，以有效避免灰尘等杂质进入到连接件2内，以减少外部环境对旋转电机10和轴承一13的工作造成影响，从而有效提高本发电装置工作时的稳定性。

如图1所示，旋转电机10的转轴10a穿设在锥齿一4内。该转轴10a的上端面上固定有内侧壁为圆锥形的聚风筒5。聚风筒5包括口径较大的进风口和口径较小的出风口，出风口内设有具有输出轴15a的叶轮15，输出轴15a与聚风筒5轴向固定且该输出轴15a的外端伸出出风口。在本实施例中，输出轴15a和叶轮15为一体式结构。如图1和图3所示，聚风筒5与叶轮15相靠近的端面上固定有呈U形的连接架16，连接架16上开设有供输出轴15a伸出的中心孔，该中心孔内固定有轴承四，且输出轴15a与轴承四的内圈过盈配合，以实现输出轴15a和聚风筒5轴向固定的目的。

输出轴15a的外端通过万向接头7连接有与锥齿一4相匹配的锥齿二17，且锥齿二17与锥齿一4相啮合。其中，如图1和图3所示，万向接头7包括球头座7a和具有球头部的球头杆7b，且球头部包容在球头座7a内。球头杆7b的杆部与输出轴15a相固定，且球头座7a与锥齿二17相固定。自然，万向接头7采用市面上能够买到的铰链式万向接头7也是可以的。

工作台1上固定有呈L形的支撑架6，支撑架6包括水平设置的连接部6a和竖直设置且与工作台1相连的支撑部6b，锥齿二17位于万向接头7和连接部6a之间，连接部6a呈圆柱状且与锥齿二17轴向固定。具体来说，支撑部6b通过焊接的方式与工作台1相固定。锥齿二17远离万向接头7的端面上开设有卡槽，卡槽内固定有轴承三，且连接部6a与轴承三的内圈过盈配合。

安装时，工作台1通过机架1a固定在地面上，发电机3通过电缆与供电系统相连。正常使用时，风通过进风口进入并向出风口方向移动以带动叶轮15转动，接着叶轮15依次通过输出轴15a、万向接头7、锥齿二17、锥齿一4、连接件2并最终带动发电机3主轴转动以产生电能。当风向在一定范围内发生变化时（以西风为例，风向在西北和西南之间发生变化），旋转电机10工作并通过转轴10a带动聚风筒5转动，使聚风筒5上的进风口与风向正对，以提高进入到聚风筒5内的风力，进入到聚风筒5内的风流向出风口以带动叶轮15转动，接着叶轮15依次通过输出轴15a、万向接头7、锥齿二17、锥齿一4、连接件2并最终带动发电机3主轴转动以产生电能，且在上述的过程中，采用万向接头7作为输出轴15a和锥齿二17的连接件2，可以保证锥齿二17始终能够绕连接部6a的轴线转动以稳定地带动锥齿一4转动。

实施例二

本实施例二同实施例一的结构及原理基本相同，不一样的地方在于：连接件2为连接筒，旋转电机10的壳体10b通过轴承与连接筒轴向固定。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (1)

1.一种家用风能发电装置，包括具有机架的工作台，其特征在于，所述的工作台上轴向固定有呈圆筒状的连接件，所述的机架内固定有发电机，发电机的主轴的上端插接并固定在连接件内，所述的连接件的上端套接并固定有呈筒状的锥齿一，所述的连接件内设有旋转电机以及轴向固定有呈圆柱状的支撑柱，旋转电机包括转轴和壳体，所述的壳体与支撑柱相固定且转轴穿设在锥齿一内，所述的转轴的上端面上固定有内侧壁为圆锥形的聚风筒，所述的聚风筒包括口径较大的进风口和口径较小的出风口，所述的出风口内设有具有输出轴的叶轮，输出轴与聚风筒轴向固定且该输出轴的外端伸出出风口，所述的输出轴的外端通过万向接头连接有与锥齿一相匹配的锥齿二，所述的锥齿二与锥齿一相啮合，所述的工作台上固定有呈L形的支撑架，所述的支撑架包括水平设置的连接部和竖直设置且与工作台相连的支撑部，所述的锥齿二位于万向接头和连接部之间，连接部呈圆柱状且与锥齿二轴向固定；所述的连接件包括下定位筒和与锥齿一固定的上定位筒，所述的上定位筒和下定位筒之间设有轴承一，上定位筒的下端的外侧壁上具有呈环状的挡肩一，所述的下定位筒的上端的外侧壁上具有呈环状的挡肩二，且挡肩一和挡肩二通过若干根螺栓相固定， 所述的轴承一的内圈与支撑柱过盈配合，轴承一的外圈的下端面与下定位筒的上端面紧密抵靠，所述的上定位筒上具有与轴承一的外圈的上端面紧密抵靠的抵靠部；所述的上定位筒的下端面上具有台阶，该台阶包括一为圆柱面的内侧壁和一为平面的底壁，所述的轴承一插接在台阶内，且所述的抵靠部为台阶的底壁，所述的下定位筒的上端面与上定位筒的下端面相贴靠；所述的上定位筒的下端面上开设有呈环状的定位槽，所述的定位槽内设有呈环状的密封垫，且密封垫的两端分别与定位槽的底壁和下定位筒的上端面相抵；所述的挡肩一的下端面和挡肩二的上端面相贴靠。