CN111462600A - 一种物理实验用的防护式风力发电机模型 - Google Patents

Abstract

一种物理实验用的防护式风力发电机模型，包括外壳，所述外壳侧壁上横向穿插有第一转轴，外壳外侧第一转轴外圈上固定有风扇叶片，外壳侧壁上风扇叶片外圈上固定有防护罩，外壳外侧风扇叶片旁设置有电风扇，外壳内第一转轴上套装有第一挡圈，第一挡圈的侧壁固定在外壳的内壁上，外壳内壁上第一转轴正下方固定有第一支撑座，第一支撑座上竖直设置有第二转轴，第一转轴和第二转轴通过锥齿轮结构传动，外壳内壁上横向固定有连杆。本装置可以灵活调节风扇叶片与发电机转轴的传动比，且结构简单，同时能让学生更加直观的了解到风力发电叶片转速与发电机输出电压之间的关系，外壳上设置有防护罩，可防止风扇叶片将操作人员的手打伤。

Description

一种物理实验用的防护式风力发电机模型

技术领域

本发明属于风力发电机模型领域，具体地说是一种物理实验用的防护式风力发电机模型。

背景技术

物理课在讲解风力发电时，很多老师会结合风力发电机的模型对学生进行讲解，使学生对该知识点了解的更加透彻，由于不是时刻均有风，所以很多时候会通过电风扇带动风力发电的叶片转动，市面上一般的电风扇只有三个挡位，且三个挡位的差别不大，为了更加直观的了解到风力发电叶片转速与发电机输出电压之间的关系，很多发电模型会加装一个小型的变速箱，然而现在市面上的小型变速箱结构复杂，可调的传动比也仅有几个，无法实现无级变速。

发明内容

本发明提供一种物理实验用的防护式风力发电机模型，用以解决现有技术中的缺陷。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种物理实验用的防护式风力发电机模型，包括外壳，所述外壳侧壁上横向穿插有第一转轴，外壳外侧第一转轴外圈上固定有风扇叶片，外壳侧壁上风扇叶片外圈上固定有防护罩，外壳外侧风扇叶片旁设置有电风扇，外壳内第一转轴上套装有第一挡圈，第一挡圈的侧壁固定在外壳的内壁上，第一挡圈和第一转轴采用轴承连接，外壳内壁上第一转轴正下方固定有第一支撑座，第一支撑座上竖直设置有第二转轴，第二转轴和第一支撑座采用轴承连接，第一转轴和第二转轴通过锥齿轮结构传动，外壳内壁上横向固定有连杆，连杆向外壳的中部延伸，连杆向外壳中部延伸一端的端面上固定有第二支撑座，第二支撑座内竖直设置有套管，套管和第二支撑座采用轴承连接，套管内竖直设置有圆杆，圆杆无法在套管内上下运动，圆杆和套管采用轴承连接，轴承的内圈固定在圆杆的外圈上，轴承的外圈固定在套管的内圈上，圆杆的顶部伸出套管并固定在调节杆的下端，圆杆的顶部开设有螺纹，圆杆外圈上圆杆顶部伸出套管部位螺纹连接有呈倒立设置的圆台形的第一摩擦块，第一摩擦块底部设置有硅胶，第一摩擦块的底部可部分伸入套管内，外壳内设置有无极调速机构，无极调速机构可以灵活调节第二转轴与套管之间的传动比， 外壳侧壁上设置有小型的发电机，发电机的轴伸入外壳内，套管与发电机通过锥齿轮机构传动，外壳侧壁上横向设置有第一螺杆，外壳内第一螺杆上螺纹连接有第一支撑圈，第一螺杆和第一支撑圈采用螺纹连接，外壳内第一螺杆端面上设置有第二摩擦块，第二摩擦块可紧贴在套管的外圈上，外壳旁设置有电灯，发电机产生的电用于电灯的照明，发电机输出的额定电压小于电灯的额定电压。

如上所述的一种物理实验用的防护式风力发电机模型，所述的无极调速机构包括带轮、皮带、转盘、活动杆、活塞、第一弹簧、第三转轴、主动轮、从动轮、拉绳和第三摩擦块，带轮固定在第二转轴上，套管底部固定有转盘，转盘设置为圆形，转盘与套管同轴，转盘外圈上以转盘的中点为原点圆形等距阵列有多个第一矩形槽， 第一矩形槽靠近转盘圆心一侧均开设有第二矩形槽，第二矩形槽向转盘的中点延伸，第二矩形槽内设置有活塞和第一弹簧，第一弹簧一端固定在靠近套管一侧的活塞侧面上，第一弹簧另一端固定在第二矩形槽的内壁上，活塞无法通过第一矩形槽滑出，活动杆一端固定在远离套管一侧的活塞侧面上，活动杆另一端伸出第一矩形槽并固定在第三摩擦块上，皮带一部分涨紧在带轮的外圈上，皮带另一部分涨紧在呈圆形分布的多个所述第三摩擦块上，皮带截面设置为等腰梯形，第三摩擦块与皮带贴合一侧设置为等腰梯形，第三摩擦块贴合皮带一侧设置有硅胶，皮带贴合在第三摩擦块一端的等腰梯形内，转盘底面上以转盘的中点为原点圆形等距阵列有多个第三转轴，第三转轴与第二矩形槽相互对应，第三转轴竖直设置在第二矩形槽靠近套管一侧的底部，拉绳一端固定在活塞靠近套管一侧的侧面中部上，拉绳另一端从第二矩形槽靠近套管一侧的底部穿过并缠绕在第三转轴的外圈上，第三转轴可在转盘上自由旋转，第三转轴的底部轴向固定有主动轮，圆杆的底部从转盘的中部向下伸出，圆杆与转盘采用轴承连接，圆杆底部外圈固定有主动轮，主动轮与每个所述从动轮均相互啮合，第一弹簧自然状态下使圆杆旋转的方向与第一摩擦块向下旋紧在套管顶部的方向相反，外壳两侧安装有涨紧机构，涨紧机构可使得皮带涨紧在带轮和呈圆形分布的多个第三摩擦块上。

如上所述的一种物理实验用的防护式风力发电机模型，所述的涨紧机构包括安装座、支撑轴、第二弹簧、涨紧轮、第二挡圈、第四转轴和第二支撑圈，支撑轴横向穿插在外壳的侧壁上，支撑轴的截面设置为方形，外壳外侧支撑轴上设置有第二支撑圈，第二支撑圈的侧面固定在外壳的侧壁上，外壳内支撑轴上固定有安装座，安装座上设置有第四转轴，第四转轴可在安装座上自由旋转，安装座内第四转轴上固定有涨紧轮，第二弹簧套装在支撑轴上，第二弹簧一端贴合在外壳的内壁上，第二弹簧另一端贴合在安装座上，第二挡圈固定在支撑轴远离安装座一端的端面上。

如上所述的一种物理实验用的防护式风力发电机模型，所述的第一摩擦块顶部外圈上和调节杆外圈上均圆形阵列有多个拨动杆。

如上所述的一种物理实验用的防护式风力发电机模型，所述的外壳侧壁上以第一转轴的轴线为旋转线圆形阵列开设有多个腰型孔。

本发明的优点是：当需要在物理课上演示本发明时，首先启动电风扇，电风扇转动将带动风扇叶片转动，风扇叶片转动带动第一转轴转动，第一转轴转动将通过锥齿轮结构带动第二转轴旋转，第二转轴与套管之间通过无极调速机构传动，可通过无极调速机构调整第二转轴与套管之间的传动比，第二转轴带动套管转动，套管通过锥齿轮结构带动发电机旋转，发电机旋转产生的电用于电灯的照明，由于电风扇的挡位不同以及第二转轴与套管之间的传动比不同，可使得电灯亮度不同，方便学生更加直观的了解到风力发电叶片的转速与发电机输出电压之间的关系；一种物理实验用的防护式风力发电机模型，可以灵活调节风扇叶片与发电机转轴的传动比，且结构简单，同时能让学生更加直观的了解到风力发电叶片转速与发电机输出电压之间的关系，外壳上设置有防护罩，可防止风扇叶片将操作人员的手打伤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；图2为图1的Ⅰ部位放大示意图；图3为图1的Ⅱ部位放大示意图；图4为图1的Ⅲ部位放大示意图；图5为图1的A-A方向局部剖视放大图；图6为与5的Ⅳ部位放大示意图；图7为图5的Ⅴ部位放大示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种物理实验用的防护式风力发电机模型，如图所示，包括外壳1，所述外壳1侧壁上横向穿插有第一转轴2，外壳1外侧第一转轴2外圈上固定有风扇叶片3，外壳1侧壁上风扇叶片3外圈上固定有防护罩4，外壳1外侧风扇叶片3旁设置有电风扇5，外壳1内第一转轴2上套装有第一挡圈6，第一挡圈6的侧壁固定在外壳1的内壁上，第一挡圈6和第一转轴2采用轴承连接，外壳1内壁上第一转轴2正下方固定有第一支撑座7，第一支撑座7上竖直设置有第二转轴8，第二转轴8和第一支撑座7采用轴承连接，第一转轴2和第二转轴8通过锥齿轮结构传动，外壳1内壁上横向固定有连杆，连杆向外壳1的中部延伸，连杆向外壳1中部延伸一端的端面上固定有第二支撑座10，第二支撑座10内竖直设置有套管11，套管11和第二支撑座10采用轴承连接，套管11内竖直设置有圆杆12，圆杆12无法在套管11内上下运动，圆杆12和套管11采用轴承连接，轴承的内圈固定在圆杆12的外圈上，轴承的外圈固定在套管11的内圈上，圆杆12的顶部伸出套管11并固定在调节杆13的下端，圆杆12的顶部开设有螺纹，圆杆12外圈上圆杆12顶部伸出套管11部位螺纹连接有呈倒立设置的圆台形的第一摩擦块14，第一摩擦块14底部设置有硅胶，第一摩擦块14的底部可部分伸入套管11内，外壳1内设置有无极调速机构，无极调速机构可以灵活调节第二转轴8与套管11之间的传动比， 外壳1侧壁上设置有小型的发电机15，发电机15的轴伸入外壳1内，套管11与发电机15通过锥齿轮机构传动，外壳1侧壁上横向设置有第一螺杆9，外壳1内第一螺杆9上螺纹连接有第一支撑圈16，第一螺杆9和第一支撑圈16采用螺纹连接，外壳1内第一螺杆9端面上设置有第二摩擦块17，第二摩擦块17可紧贴在套管11的外圈上，外壳1旁设置有电灯18，发电机15产生的电用于电灯18的照明，发电机15输出的额定电压小于电灯18的额定电压。当需要在物理课上演示本发明时，首先启动电风扇5，电风扇5转动将带动风扇叶片3转动，风扇叶片3转动带动第一转轴2转动，第一转轴2转动将通过锥齿轮结构带动第二转轴8旋转，第二转轴8与套管11之间通过无极调速机构传动，可通过无极调速机构调整第二转轴8与套管11之间的传动比，第二转轴8带动套管11转动，套管11通过锥齿轮结构带动发电机15旋转，发电机15旋转产生的电用于电灯18的照明，由于电风扇5的挡位不同以及第二转轴8与套管11之间的传动比不同，可使得电灯18亮度不同，方便学生更加直观的了解到风力发电叶片的转速与发电机15输出电压之间的关系；一种物理实验用的防护式风力发电机模型，可以灵活调节风扇叶片与发电机转轴的传动比，且结构简单，同时能让学生更加直观的了解到风力发电叶片转速与发电机输出电压之间的关系，外壳上设置有防护罩，可防止风扇叶片将操作人员的手打伤。

具体而言，如图5所示，本实施例所述的无极调速机构包括带轮19、皮带20、转盘21、活动杆22、活塞23、第一弹簧24、第三转轴25、主动轮26、从动轮27、拉绳28和第三摩擦块29，带轮19固定在第二转轴8上，套管11底部固定有转盘21，转盘21设置为圆形，转盘21与套管11同轴，转盘21外圈上以转盘21的中点为原点圆形等距阵列有多个第一矩形槽30， 第一矩形槽30靠近转盘21圆心一侧均开设有第二矩形槽31，第二矩形槽31向转盘21的中点延伸，第二矩形槽31内设置有活塞23和第一弹簧24，第一弹簧24一端固定在靠近套管11一侧的活塞23侧面上，第一弹簧24另一端固定在第二矩形槽31的内壁上，活塞23无法通过第一矩形槽30滑出，活动杆22一端固定在远离套管11一侧的活塞22侧面上，活动杆22另一端伸出第一矩形槽30并固定在第三摩擦块29上，皮带20一部分涨紧在带轮19的外圈上，皮带20另一部分涨紧在呈圆形分布的多个所述第三摩擦块29上，皮带20截面设置为等腰梯形，第三摩擦块29与皮带20贴合一侧设置为等腰梯形，第三摩擦块29贴合皮带20一侧设置有硅胶，皮带20贴合在第三摩擦块29一端的等腰梯形内，转盘21底面上以转盘21的中点为原点圆形等距阵列有多个第三转轴25，第三转轴25与第二矩形槽31相互对应，第三转轴25竖直设置在第二矩形槽31靠近套管11一侧的底部，拉绳28一端固定在活塞23靠近套管11一侧的侧面中部上，拉绳28另一端从第二矩形槽31靠近套管11一侧的底部穿过并缠绕在第三转轴25的外圈上，第三转轴25可在转盘21上自由旋转，第三转轴25的底部轴向固定有主动轮26，圆杆12的底部从转盘21的中部向下伸出，圆杆12与转盘21采用轴承连接，圆杆12底部外圈固定有主动轮27，主动轮26与每个所述从动轮27均相互啮合，第一弹簧24自然状态下使圆杆12旋转的方向与第一摩擦块14向下旋紧在套管11顶部的方向相反，外壳1两侧安装有涨紧机构，涨紧机构可使得皮带20涨紧在带轮19和呈圆形分布的多个第三摩擦块29上。当增大第二转轴8与套管11之间的传动比时，旋转第一螺杆9，第一螺杆9推动第二摩擦块17向套管11方向运动，直至第二摩擦块17紧贴在套管11的外圈上，套管11被锁止，向上旋转第一摩擦块14，此时圆杆12可在套管11内自由旋转，旋转圆杆12，圆杆12通过底部的主动轮26带动从动轮27旋转，拉绳28持续缠绕在第三转轴25上，第一弹簧24带动活塞23和活动杆22向套管11方向滑动，呈圆形分布的第三摩擦块29的外圈直径变小，在涨紧机构的作用下，皮带20始终涨紧在带轮19和呈圆形分布的多个第三摩擦块29上，转盘21的转速提高，第二转轴8与套管11之间的传动比增大；当需要减小第二转轴8与套管11之间的传动比时，反向操作即可；调节到合适的传动比后，将第一摩擦块14向下旋转，使得第一摩擦块14紧贴在套管11的顶面上，由于第一弹簧24自然状态下使圆杆12旋转的方向与第一摩擦块14向下旋紧在套管11顶部的方向相反，且圆杆12无法在套管11内上下滑动，可使得圆杆12被完全锁止在套管11上，最后反向旋转第一螺杆9，使得第二摩擦块17远离套管11即可。

具体的，如图6所示，本实施例所述的涨紧机构包括安装座32、支撑轴33、第二弹簧34、涨紧轮35、第二挡圈36、第四转轴37和第二支撑圈38，支撑轴33横向穿插在外壳1的侧壁上，支撑轴33的截面设置为方形，外壳1外侧支撑轴33上设置有第二支撑圈38，第二支撑圈38的侧面固定在外壳1的侧壁上，外壳1内支撑轴33上固定有安装座32，安装座32上设置有第四转轴37，第四转轴37可在安装座32上自由旋转，安装座32内第四转轴37上固定有涨紧轮35，第二弹簧34套装在支撑轴33上，第二弹簧34一端贴合在外壳1的内壁上，第二弹簧34另一端贴合在安装座32上，第二挡圈36固定在支撑轴33远离安装座32一端的端面上。支撑轴33上套装有第二弹簧34，在第二弹簧34的作用下涨紧轮35的外圈紧贴在皮带20的外圈上，可使得皮带20始终涨紧在带轮19和呈圆形分布的多个第三摩擦块29上。

进一步的，如图1所示，本实施例所述的第一摩擦块14顶部外圈上和调节杆13外圈上均圆形阵列有多个拨动杆39。方便操作人员旋转第一摩擦块14和调节杆13。

更进一步的，如图1所示，本实施例所述的外壳1侧壁上以第一转轴2的轴线为旋转线圆形阵列开设有多个腰型孔40。外壳1侧壁上开设多个腰型孔40，可提高风扇叶片3的转速。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种物理实验用的防护式风力发电机模型，其特征在于：包括外壳（1），所述外壳（1）侧壁上横向穿插有第一转轴（2），外壳（1）外侧第一转轴（2）外圈上固定有风扇叶片（3），外壳（1）侧壁上风扇叶片（3）外圈上固定有防护罩（4），外壳（1）外侧风扇叶片（3）旁设置有电风扇（5），外壳（1）内第一转轴（2）上套装有第一挡圈（6），第一挡圈（6）的侧壁固定在外壳（1）的内壁上，第一挡圈（6）和第一转轴（2）采用轴承连接，外壳（1）内壁上第一转轴（2）正下方固定有第一支撑座（7），第一支撑座（7）上竖直设置有第二转轴（8），第二转轴（8）和第一支撑座（7）采用轴承连接，第一转轴（2）和第二转轴（8）通过锥齿轮结构传动，外壳（1）内壁上横向固定有连杆，连杆向外壳（1）的中部延伸，连杆向外壳（1）中部延伸一端的端面上固定有第二支撑座（10），第二支撑座（10）内竖直设置有套管（11），套管（11）和第二支撑座（10）采用轴承连接，套管（11）内竖直设置有圆杆（12），圆杆（12）无法在套管（11）内上下运动，圆杆（12）和套管（11）采用轴承连接，轴承的内圈固定在圆杆（12）的外圈上，轴承的外圈固定在套管（11）的内圈上，圆杆（12）的顶部伸出套管（11）并固定在调节杆（13）的下端，圆杆（12）的顶部开设有螺纹，圆杆（12）外圈上圆杆（12）顶部伸出套管（11）部位螺纹连接有呈倒立设置的圆台形的第一摩擦块（14），第一摩擦块（14）底部设置有硅胶，第一摩擦块（14）的底部可部分伸入套管（11）内，外壳（1）内设置有无极调速机构，无极调速机构可以灵活调节第二转轴（8）与套管（11）之间的传动比， 外壳（1）侧壁上设置有小型的发电机（15），发电机（15）的轴伸入外壳（1）内，套管（11）与发电机（15）通过锥齿轮机构传动，外壳（1）侧壁上横向设置有第一螺杆（9），外壳（1）内第一螺杆（9）上螺纹连接有第一支撑圈（16），第一螺杆（9）和第一支撑圈（16）采用螺纹连接，外壳（1）内第一螺杆（9）端面上设置有第二摩擦块（17），第二摩擦块（17）可紧贴在套管（11）的外圈上，外壳（1）旁设置有电灯（18），发电机（15）产生的电用于电灯（18）的照明，发电机（15）输出的额定电压小于电灯（18）的额定电压。

2.根据权利要求1所述的一种物理实验用的防护式风力发电机模型，其特征在于：所述的无极调速机构包括带轮（19）、皮带（20）、转盘（21）、活动杆（22）、活塞（23）、第一弹簧（24）、第三转轴（25）、主动轮（26）、从动轮（27）、拉绳（28）和第三摩擦块（29），带轮（19）固定在第二转轴（8）上，套管（11）底部固定有转盘（21），转盘（21）设置为圆形，转盘（21）与套管（11）同轴，转盘（21）外圈上以转盘（21）的中点为原点圆形等距阵列有多个第一矩形槽（30）， 第一矩形槽（30）靠近转盘（21）圆心一侧均开设有第二矩形槽（31），第二矩形槽（31）向转盘（21）的中点延伸，第二矩形槽（31）内设置有活塞（23）和第一弹簧（24），第一弹簧（24）一端固定在靠近套管（11）一侧的活塞（23）侧面上，第一弹簧（24）另一端固定在第二矩形槽（31）的内壁上，活塞（23）无法通过第一矩形槽（30）滑出，活动杆（22）一端固定在远离套管（11）一侧的活塞（22）侧面上，活动杆（22）另一端伸出第一矩形槽（30）并固定在第三摩擦块（29）上，皮带（20）一部分涨紧在带轮（19）的外圈上，皮带（20）另一部分涨紧在呈圆形分布的多个所述第三摩擦块（29）上，皮带（20）截面设置为等腰梯形，第三摩擦块（29）与皮带（20）贴合一侧设置为等腰梯形，第三摩擦块（29）贴合皮带（20）一侧设置有硅胶，皮带（20）贴合在第三摩擦块（29）一端的等腰梯形内，转盘（21）底面上以转盘（21）的中点为原点圆形等距阵列有多个第三转轴（25），第三转轴（25）与第二矩形槽（31）相互对应，第三转轴（25）竖直设置在第二矩形槽（31）靠近套管（11）一侧的底部，拉绳（28）一端固定在活塞（23）靠近套管（11）一侧的侧面中部上，拉绳（28）另一端从第二矩形槽（31）靠近套管（11）一侧的底部穿过并缠绕在第三转轴（25）的外圈上，第三转轴（25）可在转盘（21）上自由旋转，第三转轴（25）的底部轴向固定有主动轮（26），圆杆（12）的底部从转盘（21）的中部向下伸出，圆杆（12）与转盘（21）采用轴承连接，圆杆（12）底部外圈固定有主动轮（27），主动轮（26）与每个所述从动轮（27）均相互啮合，第一弹簧（24）自然状态下使圆杆（12）旋转的方向与第一摩擦块（14）向下旋紧在套管（11）顶部的方向相反，外壳（1）两侧安装有涨紧机构，涨紧机构可使得皮带（20）涨紧在带轮（19）和呈圆形分布的多个第三摩擦块（29）上。

3.根据权利要求2所述的一种物理实验用的防护式风力发电机模型，其特征在于：所述的涨紧机构包括安装座（32）、支撑轴（33）、第二弹簧（34）、涨紧轮（35）、第二挡圈（36）、第四转轴（37）和第二支撑圈（38），支撑轴（33）横向穿插在外壳（1）的侧壁上，支撑轴（33）的截面设置为方形，外壳（1）外侧支撑轴（33）上设置有第二支撑圈（38），第二支撑圈（38）的侧面固定在外壳（1）的侧壁上，外壳（1）内支撑轴（33）上固定有安装座（32），安装座（32）上设置有第四转轴（37），第四转轴（37）可在安装座（32）上自由旋转，安装座（32）内第四转轴（37）上固定有涨紧轮（35），第二弹簧（34）套装在支撑轴（33）上，第二弹簧（34）一端贴合在外壳（1）的内壁上，第二弹簧（34）另一端贴合在安装座（32）上，第二挡圈（36）固定在支撑轴（33）远离安装座（32）一端的端面上。

4.根据权利要求1所述的一种物理实验用的防护式风力发电机模型，其特征在于：所述的第一摩擦块（14）顶部外圈上和调节杆（13）外圈上均圆形阵列有多个拨动杆（39）。

5.根据权利要求1所述的一种物理实验用的防护式风力发电机模型，其特征在于：所述的外壳（1）侧壁上以第一转轴（2）的轴线为旋转线圆形阵列开设有多个腰型孔（40）。

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