CN111022249A - 一种风能转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风能转换装置，包括塔架、叶轮、驱动机构和角度调节机构，塔架的上端通过一能够自锁的万向节连接有一壳体；叶轮设置在壳体上的转轴的一端上，且叶轮位于壳体的一侧外，叶轮上设有若干个叶片；驱动机构设置在转轴的另一端上，且驱动机构位于壳体的另一侧外；角度调节机构的一端与驱动机构相连，角度调节机构的另一端与位于壳体下端的连接杆相连。本发明提供的风能转换装置，由于采用了上述结构，因而使得本发明对风能够进行有效地集流工作，提高了风能的转化率，从而提高了本发明的工作效率。

Description

一种风能转换装置

技术领域

本发明涉及风能转换设备技术领域，具体为一种风能转换装置。

背景技术

风能是空气流动所产生的动能，太阳能的一种转化形式。由于太阳辐射造成地球表面各部分受热不均匀，引起大气层中压力分布不平衡，在水平气压梯度的作用下，空气沿水平方向运动形成风，风能资源的总储量非常巨大，一年中技术可开发的能量约5.3X10^13千瓦时，风能是可再生的清洁能源，储量大、分布广，但它的能量密度低(只有水能的1/800)，并且不稳定，在一定的技术条件下，风能可作为一种重要的能源得到开发利用，风能利用是综合性的工程技术，通过风力机将风的动能转化成机械能、电能和热能等。

风能转换系统是将风能转变成机械能并加以利用的一整套设备。一般包括风轮、传动装置、控制装置、贮能装置和利用装置。风轮又称转子，由叶片和转子轴组成，其功能是把风能转变成机械能。而风能利用装置就是利用风能转化的机械能工作的设备，如发电机、水泵、压气机、热泵等。

现有的风能转换装置，因叶轮和叶片的设计缺陷，难以对风进行有效的集流工作，从而降低了对风能的捕捉率和利用率，同时，因常见的风能转换装置不具有角度调节的功能，在降低风能转换装置适应强度的同时，进一步降低了对风能的利用率和转化率。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种风能转换装置，解决了现有的风能转换装置对风能的捕捉率低、利用率低、转化率低的问题。

(二)技术方案

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种风能转换装置，其中，包括：

塔架，所述塔架的上端通过一能够自锁的万向节连接有一壳体；

叶轮，所述叶轮设置在所述壳体上的转轴的一端上，且所述叶轮位于所述壳体的一侧外，所述叶轮上设有若干个叶片；

驱动机构，所述驱动机构设置在所述转轴的另一端上，且所述驱动机构位于所述壳体的另一侧外；

角度调节机构，所述角度调节机构的一端与所述驱动机构相连，所述角度调节机构的另一端与位于所述壳体下端的连接杆相连。

进一步地，所述驱动机构包括：

齿轮，所述齿轮设置在所述转轴的另一端上；

移动板，所述移动板的一端上设有第一齿条，所述第一齿条与所述齿轮相啮合，所述移动板与位于所述塔架上的一对导向座滑动配合；

第二齿条，所述第二齿条设置在所述移动板的另一端上，且所述第二齿条与所述角度调节机构相连。

更进一步地，所述角度调节机构包括：

主动轮，所述主动轮设置在位于所述塔架内侧的安装板上，且所述主动轮与所述第二齿条相啮合；

第一转板，所述第一转板与所述主动轮同轴设置，且所述第一转板位于所述主动轮的后方，所述第一转板的一侧具有第一主动连杆和第二主动连杆，所述第一主动连杆的一端固定在所述第一转板的外周上，所述第一主动连杆的另一端与一第一驱动杆的一端相铰接，所述第一驱动杆的另一端能够抵挡在所述主动轮的齿上，所述第二主动连杆的一端固定在所述第一转板的外周上，所述第二主动连杆的另一端与一第一短杆的一端相铰接，所述第一短杆的另一端与所述第一驱动杆固定连接，所述第一转板的另一侧具有第三主动连杆，所述第三主动连杆的一端与所述第一转板的外周固定连接，所述第三主动连杆的另一端与一第四主动连杆的一端相铰接，所述第四主动连杆的另一端铰接在所述连接杆的后侧上；

从动轮，所述从动轮设置在所述安装板上，且所述从动轮与所述主动轮同轴设置；

第二转板，所述第二转板与所述从动轮同轴设置，且所述第二转板位于所述从动轮的前方，所述第二转板的一侧具有第一从动连杆，所述第一从动连杆的一端与所述第二转板的外周固定连接，所述第一从动连杆的另一端与一第二从动连杆的一端相铰接，所述第二从动连杆的另一端铰接在所述连接杆的前侧上，所述第二转板的另一侧具有第三从动连杆和第四从动连杆，所述第三从动连杆的一端固定在所述第二转板的外周上，所述第三从动连杆的另一端与一第二驱动杆的一端相铰接，所述第二驱动杆的另一端能够抵挡在所述从动轮的齿上，所述第四从动连杆的一端固定在所述第二转板的外周上，所述第四从动连杆的另一端与一第二短杆的一端相铰接，所述第二短杆的另一端与所述第二驱动杆固定连接。

进一步地，所述叶片上设有若干个导风槽和集流圈。

更进一步地，所述集流圈包括主集流圈和副集流圈，所述副集流圈通过一连接件设置在所述主集流圈外，所述主集流圈的一端与所述叶片固定连接，所述主集流圈的内部为主进风区，所述主集流圈和所述副集流圈之间形成副进风区。

更进一步地，所述连接件包括若干个沿所述副进风区周向间隔分布的辐条，所述辐条的一端与所述主集流圈的外周相连，所述辐条的另一端与所述副集流圈的内周相连，相邻的两个辐条之间形成的空间与集流圈、副集流圈之间围成进风口。

更进一步地，所述连接件包括5～8个辐条。

更进一步地，所述辐条为弧形辐条。

(三)有益效果

本发明的有益效果：

1.由于本发明中设置了驱动机构和角度调节机构，因而，当有风吹动叶轮使叶轮发生转动时，会带动驱动机构运转，使驱动机构带动角度调节机构工作，从而在角度调节机构的作用下使壳体与塔架之间的夹角发生变化，从而提高了本发明对风能的利用率和转化率；

2.由于本发明的叶片上设有若干个导风槽和集流圈，集流圈能够对风进行有效地集流，从而提高了对风能的捕捉率和利用率。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的右视图。

图3为本发明的驱动机构的结构示意图。

图4为本发明的角度调节机构的主动轮和第一转板的连接关系示意图。

图5为本发明的角度调节机构的从动轮和第二转板的连接关系示意图。

图6为本发明的叶片的结构示意图。

图7为本发明的集流圈的主视图。

附图中：塔架10、导向座101、安装板102、L形安装板104、万向节20、壳体30、转轴301、延伸轴3011、连接杆302、叶轮40、叶片50、导风槽501、通孔502、齿轮1、移动板2、第一齿条3、第二齿条4、主动轮5、第一转板6、第一主动连杆61、第二主动连杆62、第一驱动杆63、第一短杆64、第三主动连杆65、第四主动连杆66、从动轮7、第二转板8、第一从动连杆81、第二从动连杆82、第三从动连杆83、第四从动连杆84、第二驱动杆85、第二短杆86、集流圈9、主集流圈91、副集流圈92、主进风区93、副进风区94、连接件95、辐条951、进风口952。

具体实施方式

为了使得本发明的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参见附图1至图7，如图1和图2所示的一种风能转换装置，包括塔架10、叶轮40、驱动机构和角度调节机构，所述塔架10的上端通过一能够自锁的万向节20连接有一壳体30，所述叶轮40设置在所述壳体30上的转轴301一端的延伸轴3011上，且所述叶轮40位于所述壳体30的一侧外，所述叶轮40上设有若干个叶片50，所述驱动机构设置在所述转轴301的另一端上，且所述驱动机构位于所述壳体30的另一侧外，所述角度调节机构的一端与所述驱动机构相连，所述角度调节机构的另一端与位于所述壳体30下端的连接杆302相连，当有风吹动叶轮40使叶轮40发生转动时，会带动驱动机构运转，使驱动机构带动角度调节机构工作，从而在角度调节机构的作用下使壳体30与塔架10之间的夹角发生变化，从而提高了该风能转换装置对风能的利用率和转化率。

在本实施例中，所述叶轮40上设有3个叶片50，且相邻的叶片50之间的夹角为120°。

如图1、图2和图3所示，所述驱动机构包括齿轮1、移动板2和第二齿条4，所述齿轮1设置在所述转轴301的另一端上，所述移动板2的一端上设有第一齿条3，所述第一齿条3与所述齿轮1相啮合，所述移动板2与位于所述塔架10上的一对导向座101滑动配合，所述第二齿条4设置在所述移动板2的另一端上，且所述第二齿条4与所述角度调节机构相连，当有风吹动叶轮40时，会带动转轴301转动，从而使齿轮1转动，齿轮1转动带动第一齿条3亦即移动板2移动，亦即第二齿条4移动。

如图1、图2、图4和图5所示，所述角度调节机构包括主动轮5、第一转板6、从动轮7和第二转板8，所述主动轮5设置在位于所述塔架10内侧的安装板102上，具体是，所述主动轮5套设在所述安装板102上的转动轴1021上，所述转动轴1021设置在所述安装板102与位于所述安装板102一侧的L形安装板104之间，具体是，所述转动轴1021设置在所述安装板102与所述L形安装板104的短板之间，所述主动轮5与所述第二齿条4相啮合，所述第一转板6与所述主动轮5同轴设置，且所述第一转板6位于所述主动轮5的后方，所述第一转板6的一侧具有第一主动连杆61和第二主动连杆62，所述第一主动连杆61的一端固定在所述第一转板6的外周上，所述第一主动连杆61的另一端与一第一驱动杆63的一端相铰接，所述第一驱动杆63的另一端能够抵挡在所述主动轮5的齿上，所述第二主动连杆62的一端固定在所述第一转板6的外周上，所述第二主动连杆62的另一端与一第一短杆64的一端相铰接，所述第一短杆64的另一端与所述第一驱动杆63固定连接，所述第一转板6的另一侧具有第三主动连杆65，所述第三主动连杆65的一端与所述第一转板6的外周固定连接，所述第三主动连杆65的另一端与一第四主动连杆66的一端相铰接，所述第四主动连杆66的另一端铰接在所述连接杆302的后侧上，所述从动轮7设置在所述安装板102上，且所述从动轮7与所述主动轮5同轴设置，所述第二转板8与所述从动轮7同轴设置，且所述第二转板8位于所述从动轮7的前方，所述第二转板8的一侧具有第一从动连杆81，所述第一从动连杆81的一端与所述第二转板8的外周固定连接，所述第一从动连杆81的另一端与一第二从动连杆82的一端相铰接，所述第二从动连杆82的另一端铰接在所述连接杆302的前侧上，所述第二转板8的另一侧具有第三从动连杆83和第四从动连杆84，所述第三从动连杆83的一端固定在所述第二转板8的外周上，所述第三从动连杆83的另一端与一第二驱动杆85的一端相铰接，所述第二驱动杆85的另一端能够抵挡在所述从动轮7的齿上，所述第四从动连杆84的一端固定在所述第二转板8的外周上，所述第四从动连杆84的另一端与一第二短杆86的一端相铰接，所述第二短杆86的另一端与所述第二驱动杆85固定连接，当有风吹动叶轮40时，会带动转轴301转动，从而使齿轮1转动，齿轮1转动带动第一齿条3亦即移动板2移动，亦即第二齿条4移动，第二齿条4移动会带动主动轮5转动，主动轮5带动从动轮7转动，从而使第一转板6和第二转板8发生转动，在第一主动连杆61、第二主动连杆62、第一驱动杆63、第一短杆64、第三主动连杆65的联动作用下使第四主动连杆66左、右摆动，在第一从动连杆81、第三从动连杆83、第四从动连杆84、第二驱动杆85、第二短杆86的联动作用下使第二从动连杆82左、右摆动，从而在第四主动连杆66和第二从动连杆82的联动作用下使连接杆302相对塔架10发生摆动，使壳体30与塔架10之间的夹角发生变化，从而使得该风能转换装置能够对壳体30的角度进行调整，从而提高了该风能转换装置对风能的利用率和转化率。

如图6和图7所示，所述叶片50上设有若干个导风槽501和集流圈9，使叶片50对风能够进行有效地集流，所述集流圈9包括主集流圈91和副集流圈92，所述副集流圈92通过一连接件95设置在所述主集流圈91外，所述主集流圈91的一端嵌设在所述叶片50上的通孔502内，所述主集流圈91的内部为主进风区93，所述主集流圈91和所述副集流圈92之间形成副进风区94，所述连接件95包括若干个沿所述副进风区94周向间隔分布的辐条951，所述辐条951的一端与所述主集流圈91的外周相连，所述辐条951的另一端与所述副集流圈92的内周相连，相邻的两个辐条951之间形成的空间与集流圈91、副集流圈92之间围成进风口952，通过连接件95实现主集流圈91和副集流圈92的连接，从而使得集流圈9的内部结构稳定，并且进入副进风区94的气流条能够通过进风口952实现进风，在本实施例中，辐条951结构简单，能方便地实现主集流圈91和副集流圈92的连接，而且能最大程度地增大副进风区94的有效进风面积。

优选地，所述连接件95包括5～8个辐条951。

在本实施例中，所述连接件95包括6个辐条951，且相邻的辐条951之间的夹角为60°，此时，集流圈9的内部结构最为稳定。

在本实施例中，所述辐条951为弧形辐条，此时，副进风区94的有效进风面积最大。

应当说明的是，本发明所述的实施方式仅仅是实现本发明的优选方式，对属于本发明整体构思，而仅仅是显而易见的改动，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种风能转换装置，其特征在于，包括：

塔架(10)，所述塔架(10)的上端通过一能够自锁的万向节(20)连接有一壳体(30)；

叶轮(40)，所述叶轮(40)设置在所述壳体(30)上的转轴(301)的一端上，且所述叶轮(40)位于所述壳体(30)的一侧外，所述叶轮(40)上设有若干个叶片(50)；

驱动机构，所述驱动机构设置在所述转轴(301)的另一端上，且所述驱动机构位于所述壳体(30)的另一侧外；

角度调节机构，所述角度调节机构的一端与所述驱动机构相连，所述角度调节机构的另一端与位于所述壳体(30)下端的连接杆(302)相连。

2.根据权利要求1所述的风能转换装置，其特征在于，所述驱动机构包括：

齿轮(1)，所述齿轮(1)设置在所述转轴(301)的另一端上；

移动板(2)，所述移动板(2)的一端上设有第一齿条(3)，所述第一齿条(3)与所述齿轮(1)相啮合，所述移动板(2)与位于所述塔架(10)上的一对导向座(101)滑动配合；

第二齿条(4)，所述第二齿条(4)设置在所述移动板(2)的另一端上，且所述第二齿条(4)与所述角度调节机构相连。

3.根据权利要求2所述的风能转换装置，其特征在于，所述角度调节机构包括：

主动轮(5)，所述主动轮(5)设置在位于所述塔架(10)内侧的安装板(102)上，且所述主动轮(5)与所述第二齿条(4)相啮合；

第一转板(6)，所述第一转板(6)与所述主动轮(5)同轴设置，且所述第一转板(6)位于所述主动轮(5)的后方，所述第一转板(6)的一侧具有第一主动连杆(61)和第二主动连杆(62)，所述第一主动连杆(61)的一端固定在所述第一转板(6)的外周上，所述第一主动连杆(61)的另一端与一第一驱动杆(63)的一端相铰接，所述第一驱动杆(63)的另一端能够抵挡在所述主动轮(5)的齿上，所述第二主动连杆(62)的一端固定在所述第一转板(6)的外周上，所述第二主动连杆(62)的另一端与一第一短杆(64)的一端相铰接，所述第一短杆(64)的另一端与所述第一驱动杆(63)固定连接，所述第一转板(6)的另一侧具有第三主动连杆(65)，所述第三主动连杆(65)的一端与所述第一转板(6)的外周固定连接，所述第三主动连杆(65)的另一端与一第四主动连杆(66)的一端相铰接，所述第四主动连杆(66)的另一端铰接在所述连接杆(302)的后侧上；

从动轮(7)，所述从动轮(7)设置在所述安装板(102)上，且所述从动轮(7)与所述主动轮(5)同轴设置；

第二转板(8)，所述第二转板(8)与所述从动轮(7)同轴设置，且所述第二转板(8)位于所述从动轮(7)的前方，所述第二转板(8)的一侧具有第一从动连杆(81)，所述第一从动连杆(81)的一端与所述第二转板(8)的外周固定连接，所述第一从动连杆(81)的另一端与一第二从动连杆(82)的一端相铰接，所述第二从动连杆(82)的另一端铰接在所述连接杆(302)的前侧上，所述第二转板(8)的另一侧具有第三从动连杆(83)和第四从动连杆(84)，所述第三从动连杆(83)的一端固定在所述第二转板(8)的外周上，所述第三从动连杆(83)的另一端与一第二驱动杆(85)的一端相铰接，所述第二驱动杆(85)的另一端能够抵挡在所述从动轮(7)的齿上，所述第四从动连杆(84)的一端固定在所述第二转板(8)的外周上，所述第四从动连杆(84)的另一端与一第二短杆(86)的一端相铰接，所述第二短杆(86)的另一端与所述第二驱动杆(85)固定连接。

4.根据权利要求1所述的风能转换装置，其特征在于，所述叶片(50)上设有若干个导风槽(501)和集流圈(9)。

5.根据权利要求4所述的风能转换装置，其特征在于，所述集流圈(9)包括主集流圈(91)和副集流圈(92)，所述副集流圈(92)通过一连接件(95)设置在所述主集流圈(91)外，所述主集流圈(91)的一端与所述叶片(50)固定连接，所述主集流圈(91)的内部为主进风区(93)，所述主集流圈(91)和所述副集流圈(92)之间形成副进风区(94)。

6.根据权利要求5所述的风能转换装置，其特征在于，所述连接件(95)包括若干个沿所述副进风区(94)周向间隔分布的辐条(951)，所述辐条(951)的一端与所述主集流圈(91)的外周相连，所述辐条(951)的另一端与所述副集流圈(92)的内周相连，相邻的两个辐条(951)之间形成的空间与集流圈(91)、副集流圈(92)之间围成进风口(952)。

7.根据权利要求6所述的风能转换装置，其特征在于，所述连接件(95)包括5～8个辐条(951)。

8.根据权利要求7所述的风能转换装置，其特征在于，所述辐条(951)为弧形辐条。

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