CN109812384A - 一种利用太阳能的风力机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用太阳能的风力机，属于流体机械技术领域。它解决了现有风力机不能同时利用风能和太阳能等技术问题。一种利用太阳能的风力机，包括底座和固设在底座上的支柱，其特征在于，所述的支柱上转动设置有转盘，转盘上固设有转动架，转动架上铰接有摆动筒体，摆动筒体通过力矩电机一驱动，力矩电机一固设在转动架上；摆动筒体内部具有空腔一，所述的摆动筒体的上部转动设置叶片底盘；所述的摆动筒体内固设有发电机。本发明具有最大效率的利用风能或太阳能发电的特点。

Description

一种利用太阳能的风力机
技术领域
本发明属于流体机械技术领域，特别是一种利用太阳能的风力机。
背景技术
风力机，将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。
许多世纪以来，它同水力机械一样，作为动力源替代人力、畜力，对生产力的发展发挥过重要作用。近代机电动力的广泛应用以及20世纪50年代中东油田的发现,使风力机的发展缓慢下来。70年代初期,由于“石油危机”，出现了能源紧张的问题，人们认识到常规矿物能源供应的不稳定性和有限性，于是寻求清洁的可再生能源遂成为现代世界的一个重要课题。风能作为可再生的、无污染的自然能源又重新引起了人们重视。
现在的风力机大部分只能在风力情况较为适中的情况下使用，不能在太阳光强烈的无风条件或者小风条件下使用；使用条件较为苛刻，不能很好的利用自然资源。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种利用太阳能的风力机，该设备可以将最大效率的利用风能或太阳能发电。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种利用太阳能的风力机，包括底座和固设在底座上的支柱，其特征在于，所述的支柱上转动设置有转盘，转盘上固设有转动架，转动架上铰接有摆动筒体，摆动筒体通过力矩电机一驱动，力矩电机一固设在转动架上；摆动筒体内部具有空腔一，所述的摆动筒体的上部转动设置叶片底盘；所述的摆动筒体内固设有发电机，发电机的输入轴与叶片底盘相连，摆动筒体内固设有蓄电池，所述的叶片底盘内具有空腔二，空腔二与空腔一相连通；所述的叶片底盘上固设有若干叶片，所述的叶片底盘上开设有若干与空腔二相连通的通孔，所述的叶片的一端穿设在通孔内；叶片上设置有若干太阳能板；所述的蓄电池通过线路与发电机和太阳能板相连；所述的叶片的远离叶片底盘一侧通过伸缩结构连接有集风碗；所述的空腔二内固设有若干液压缸，所述的液压缸的输出轴竖直向上，所述的液压缸的输出轴端部通过翻转机构与叶片的一端相连。
本发明的工作原理是这样的：当太阳光线比较剧烈，风力较小的时候，通过扭矩电机一将摆动筒体调节成竖直方向，叶片可绕着重力轴线转动，然后通过设置在叶片上的集风碗使叶片绕着重力轴线转动，然后带动发电机的输入轴转动，产生电流通过蓄电池储存，光线照射到叶片上，通过太阳能板将光能转化成电能，然后通过蓄电池储存；当太阳光线比较暗，风力较大的时候，通过扭矩电机一将摆动筒体调节呈与重力周向相垂直，通过风带动叶片转动，带动发电机的输入轴转动，将风能转化为电能，通过蓄电池储存，如果风力太大，可以通过伸缩结构将集风碗伸缩至叶片后；当风力强度到达叶片可承受的最大值，通过扭矩电机将摆动筒体调节呈与重力方向相平行，通过液压缸将叶片往下翻转，是叶片受力减小，防止叶片断裂。
所述的摆动筒体呈竖直状态；所述的叶片平面与重力方向的夹角为60-70°。
所述的转动架上具有U型槽，所述的摆动筒体位于U型槽内。
所述的转动架上固设有用于限制摆动筒体转动的限位块。限位块可以防止摆动筒体转动角度超过90°，使叶片撞到支柱受损。
所述的摆动筒体内固设有伸缩电机一，伸缩电机一的输出轴远离叶片底盘方向设置，伸缩电机的输出轴上固设有导向翼。在摆动筒体呈垂直于重力轴方向时，导向翼可以通过风力改变叶片的方向。使风力方向与叶片底盘垂直。
所述的摆动筒体外侧还固设有风力侧向标。
所述的叶片包括上叶片和下叶片，所述的下叶片上转动设置有铰接轴，上叶片固设在铰接轴上；铰接轴通过力矩电机二驱动；所述的下叶片固设在叶片底盘上。
所述的太阳能板固设在上叶片的下叶面和下叶片的上叶面。该设计可以使阳光照射时有更大的接受面积，发电效率更高，也可以通过力矩电机二改变上叶片，从而更好的接收阳关进行发电。
所述的下叶片的外侧固设有扰流板。
所述的伸缩结构包括伸缩电机二，伸缩电机二固设在下叶片上，伸缩电机二的输出轴沿着远离叶片底盘方向设置，所述的集风碗固设在伸缩电机二的输出轴上。在风力过大时，由于叶片与集风碗长度过长，可能导致叶片折断，可以通过伸缩电机二将集风碗进行收缩，使总长变短，风力接受量更少；有效防止叶片被折断。
所述的下叶面的一端具有铰接部，铰接部与下叶面之间具有夹角，所述的夹角角度为90-120°。夹角角度为90-120°可以使更好翻转叶片。
所述的翻转机构包括若干活动块和若干升降块，所述的活动块一端铰接在下叶片的铰接部；活动块的另一端铰接在升降块上；所述的升降块固设在液压缸的端部。液压缸输出轴的降低，带动升降块的降低，带动活动块移动，叶片被打开，呈待接受风力或者待接收阳光状态；液压缸输出轴的上升，通过叶片本身的重力缓缓翻转，直至贴合在摆动筒体和支柱上。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、当太阳光线比较剧烈，风力较小的时候，通过扭矩电机一将摆动筒体调节成竖直方向，叶片可绕着重力轴线转动，然后通过设置在叶片上的集风碗使叶片绕着重力轴线转动，然后带动发电机的输入轴转动，产生电流通过蓄电池储存，光线照射到叶片上，通过太阳能板将光能转化成电能，然后通过蓄电池储存。
2、当太阳光线比较暗，风力较大的时候，通过扭矩电机一将摆动筒体调节呈与重力周向相垂直，通过风带动叶片转动，带动发电机的输入轴转动，将风能转化为电能，通过蓄电池储存，如果风力太大，可以通过伸缩结构将集风碗伸缩至叶片后；
3、当风力强度到达叶片可承受的最大值，通过扭矩电机将摆动筒体调节呈与重力方向相平行，通过液压缸将叶片往下翻转，是叶片受力减小，防止叶片断裂。
附图说明
图1是一种利用太阳能的风力机的示意图。
图2是一种利用太阳能的风力机的叶片翻折后示意图。
图3是一种利用太阳能的风力机的摆动筒体翻转后示意图。
图4是一种利用太阳能的风力机的局部示意图。
图5是一种利用太阳能的风力机的叶片示意图。
图中，1、支柱；2、转动架；3、摆动筒体；4、叶片底盘；5、发电机；6、叶片；7、蓄电池；8、集风碗；9、液压缸；10、限位块；11、伸缩电机一；12、导向翼；13、上叶片；14、下叶片；15、太阳能板；16、扰流板；17、伸缩电机二；18、活动块；19、升降块。
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。
如图1至图5所示，一种利用太阳能的风力机，包括底座和固设在底座上的支柱1，支柱1上转动设置有转盘，转盘上固设有转动架2，转动架2上铰接有摆动筒体3，摆动筒体3通过力矩电机一驱动，力矩电机一固设在转动架2上；摆动筒体3内部具有空腔一，摆动筒体3的上部转动设置叶片6底盘4；摆动筒体3 内固设有发电机5，发电机5的输入轴与叶片6底盘4相连，摆动筒体3内固设有蓄电池7，叶片6底盘4内具有空腔二，空腔二与空腔一相连通；叶片6底盘4上固设有若干叶片6，叶片6 底盘4上开设有若干与空腔二相连通的通孔，叶片6的一端穿设在通孔内；叶片6上设置有若干太阳能板15；蓄电池7通过线路与发电机5和太阳能板15相连；叶片6的远离叶片6底盘4一侧通过伸缩结构连接有集风碗8；空腔二内固设有若干液压缸9，液压缸9的输出轴竖直向上，液压缸9的输出轴端部设置用于带动叶片6翻转的翻转机构。
转动架2上具有U型槽，摆动筒体3位于U型槽内。
转动架2上固设有用于限制摆动筒体3转动的限位块10。限位块10可以防止摆动筒体3转动角度超过90°，使叶片6撞到支柱1受损。
摆动筒体3内固设有伸缩电机一11，伸缩电机一11的输出轴远离叶片6底盘4方向设置，伸缩电机一11的输出轴上固设有导向翼12。在摆动筒体3呈垂直于重力轴方向时，导向翼12可以通过风力改变叶片6的方向。使风力方向与叶片6底盘4垂直。
摆动筒体3外侧还固设有风力侧向标。
叶片6包括上叶片13和下叶片14，下叶片14上转动设置有铰接轴，上叶片13固设在铰接轴上；铰接轴通过力矩电机二驱动；下叶片14固设在叶片6底盘4上。
太阳能板15固设在上叶片13的下叶面和下叶片14的上叶面。该设计可以使阳光照射时有更大的接受面积，发电效率更高，也可以通过力矩电机二改变上叶片13，从而更好的接收阳关进行发电。
下叶片13的外侧固设有扰流板16。
集风碗8截面呈三角形。这种造型可以使叶片6在摆动筒体 3平行于重力方向时，接受风力，在摆动筒体3垂直与重力方向的时候，更好的引导风流走向。
伸缩结构包括伸缩电机11，伸缩电机11固设在下叶片14上，伸缩电机11的输出轴沿着远离叶片6底盘4方向设置，集风碗8 固设在伸缩电机11的输出轴上。在风力过大时，由于叶片6与集风碗8长度过长，可能导致叶片6折断，可以通过伸缩电机11 将集风碗8进行收缩，使总长变短，风力接受量更少；有效防止叶片6被折断。
下叶面的一端具有铰接部，铰接部与下叶面之间具有夹角，夹角角度为90-120°。夹角角度为90-120°可以使更好翻转叶片 6。
翻转机构包括若干活动块18和若干升降块19，活动块18一端铰接在下叶片14的铰接部；活动块18的另一端铰接在升降块 19上；升降块19固设在液压缸9的端部。液压缸9输出轴的降低，带动升降块19的降低，带动活动块18移动，叶片6被打开，呈待接受风力或者待接收阳光状态；液压缸9输出轴的上升，通过叶片6本身的重力缓缓翻转，直至贴合在摆动筒体3和支柱1 上。
本发明的工作原理是这样的：当太阳光线比较剧烈，风力较小的时候，通过扭矩电机一将摆动筒体3调节成竖直方向，叶片 6可绕着重力轴线转动，然后通过设置在叶片6上的集风碗8使叶片6绕着重力轴线转动，然后带动发电机5的输入轴转动，产生电流通过蓄电池7储存，光线照射到叶片6上，通过太阳能板 15将光能转化成电能，然后通过蓄电池7储存；当太阳光线比较暗，风力较大的时候，通过扭矩电机一将摆动筒体3调节呈与重力周向相垂直，通过风带动叶片6转动，带动发电机5的输入轴转动，将风能转化为电能，通过蓄电池7储存，如果风力太大，可以通过伸缩结构将集风碗8伸缩至叶片6后；当风力强度到达叶片6可承受的最大值，通过扭矩电机将摆动筒体3调节呈与重力方向相平行，通过液压缸9将叶片6往下翻转，是叶片6受力减小，防止叶片6断裂。
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。
尽管本文较多地使用了1、支柱；2、转动架；3、摆动筒体； 4、叶片底盘；5、发电机；6、叶片；7、蓄电池；8、集风碗；9、液压缸；10、限位块；11、伸缩电机；12、导向翼；13、上叶片；14、下叶片；15、太阳能板；16、扰流板；17、伸缩电机二；18、活动块；19、升降块等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.一种利用太阳能的风力机，包括底座和固设在底座上的支柱，其特征在于，所述的支柱上转动设置有转盘，转盘上固设有转动架，转动架上铰接有摆动筒体，摆动筒体通过力矩电机一驱动，力矩电机一固设在转动架上；摆动筒体内部具有空腔一，所述的摆动筒体的上部转动设置叶片底盘；所述的摆动筒体内固设有发电机，发电机的输入轴与叶片底盘相连，摆动筒体内固设有蓄电池，所述的叶片底盘内具有空腔二，空腔二与空腔一相连通；所述的叶片底盘上固设有若干叶片，所述的叶片底盘上开设有若干与空腔二相连通的通孔，所述的叶片的一端穿设在通孔内；叶片上设置有若干太阳能板；所述的蓄电池通过线路与发电机和太阳能板相连；所述的叶片的远离叶片底盘一侧通过伸缩结构连接有集风碗；所述的空腔二内固设有若干液压缸，所述的液压缸的输出轴竖直向上，所述的液压缸的输出轴端部通过翻转机构与叶片的一端相连。
2.根据权利要求1所述的一种利用太阳能的风力机，其特征在于，所述的转动架上具有U型槽，所述的摆动筒体位于U型槽内。
3.根据权利要求1所述的一种利用太阳能的风力机，其特征在于，所述的转动架上固设有用于限制摆动筒体转动的限位块。
4.根据权利要求1所述的一种利用太阳能的风力机，其特征在于，所述的摆动筒体内固设有伸缩电机一，伸缩电机一的输出轴远离叶片底盘方向设置，伸缩电机的输出轴上固设有导向翼。
5.根据权利要求1所述的一种利用太阳能的风力机，其特征在于，所述的叶片包括上叶片和下叶片，所述的下叶片上转动设置有铰接轴，上叶片固设在铰接轴上；铰接轴通过力矩电机二驱动；所述的下叶片固设在叶片底盘上。
6.根据权利要求5所述的一种利用太阳能的风力机，其特征在于，所述的下叶片的外侧固设有扰流板。
7.根据权利要求1所述的一种利用太阳能的风力机，其特征在于，所述的伸缩结构包括伸缩电机二，伸缩电机二固设在下叶片上，伸缩电机二的输出轴沿着远离叶片底盘方向设置，所述的集风碗固设在伸缩电机二的输出轴上。
8.根据权利要求5所述的一种利用太阳能的风力机，其特征在于，所述的下叶面的一端具有铰接部，铰接部与下叶面之间具有夹角，所述的夹角角度为90-120°。
9.根据权利要求1或8所述的一种利用太阳能的风力机，其特征在于，所述的翻转机构包括若干活动块和若干升降块，所述的活动块一端铰接在下叶片的铰接部；活动块的另一端铰接在升降块上；所述的升降块固设在液压缸的端部。
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