CN113775472B - 一种便于对扇叶角度调节的双风轮风动机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风动机技术领域，尤其涉及一种便于对扇叶角度调节的双风轮风动机，包括主轴、前风轮、后风轮、支撑杆、合力箱和机舱；前风轮和后风轮包括多个叶片和多组用于固定的连接杆和辅助杆；连接套上设置有安装槽，凸块卡在安装槽中；连接套中设置有吸引器，吸引器与凸块磁性相吸；连接杆上设置有套环，套环与连接杆转动连接；第一配重块安装在基座的顶部，第二配重块安装在基座的底部；活动板的一端插入基座的中空部；基座的内部设置有磁吸块；基座的中空部内设置有弹性件；本发明叶片的角度能够进行调节，降低启动时的力矩；待转速上升后活动板伸出，转动时产生的动能更大，使得主轴转速上升，从而提高发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及风动机技术领域，尤其涉及一种便于对扇叶角度调节的双风轮风动机。
背景技术
风动机是风力发电机重要组成部分，为发电机提供动力，风力发电机的效率主要由风动机决定，一台高效的风动机决定风力发电机的先进性。现有的风力发电机主要由叶片、主轴、机舱和支撑柱组成，叶片一般为三个，三个叶片的根部固定在主轴的前端，机舱内设有变速箱和发电机，主轴通过变速箱驱动所述发电机的转子，叶片、主轴、机舱安装在支撑柱的顶端。
这种现有的三叶片风力发电机具有两个不足：一是对风速的要求很高，需要在较高的风速下才能转动；二是主轴转动的速度慢，获得的动力小。申请公布号为CN110630432A的中国专利提出了一种同心轴双风轮风动机，包括支撑柱及安装在支撑柱上面的前风轮、后风轮、主轴、套轴、合力箱、机舱，前风轮为顺时针转动风轮，通过端帽、螺栓、法兰安装固定在主轴的前端，带动主轴沿顺时针方向转动。后风轮为逆时针旋转风轮，通过螺栓、固定板、法兰、安装固定在套轴的前端，带动套轴沿逆时针方向转动。合力箱在套轴的后部，主轴穿过合力箱与机舱相连接。本发明的有益效果是：该种同心轴双风轮风动机，采用正反双向转动的双风轮、双轴联动结构能在较小风速下转动发电，转动速度快，获得的动力大，发电效率高。但是其叶片角度无法调节，在风力较小时启动力矩较大。
为解决上述问题，本申请中提出一种便于对扇叶角度调节的双风轮风动机。
发明内容
(一)发明目的
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种便于对扇叶角度调节的双风轮风动机，具有叶片的角度能够进行调节，降低启动时的力矩；待转速上升后活动板伸出，转动时产生的动能更大，使得主轴转速上升，从而提高发电效率的特点。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种便于对扇叶角度调节的双风轮风动机，包括主轴、前风轮、后风轮、支撑杆、合力箱和机舱；前风轮和后风轮包括多个叶片和多组用于固定的连接杆和辅助杆；连接套上设置有安装槽，连接杆上设置有凸出的凸块，凸块卡在安装槽中；连接杆相对于连接套转动连接；连接套中设置有吸引器，吸引器为电磁铁；吸引器与凸块磁性相吸；连接杆上设置有套环，套环与连接杆转动连接；辅助杆的一端固定在连接套上，另一端固定在套环上；叶片通过连接杆与连接套进行连接；
叶片包括中部的基座、第一配重块、第二配重块和活动板；第一配重块安装在基座的顶部，第二配重块安装在基座的底部；第一配重块为空心块，第二配重块为实心块；基座的中部中空，活动板的一端插入基座的中空部；活动板伸出基座的一侧设置有限位条；基座的内部设置有磁吸块，磁吸块为电磁铁，磁吸块与活动板保持磁性相吸；基座的中空部内设置有弹性件，弹性件沿着活动板运行的方向伸缩或拉伸。
优选的，辅助杆与连接杆配合形成三角形稳定结构。
优选的，连接套内的吸引器得电时产生磁性，通过磁吸的方式与凸块保持固定。
优选的，第二配重块的重量是第一配重块的3倍。
优选的，辅助杆和连接杆均为空心杆。
优选的，活动板为中空薄板，活动板上的限位条为弹性橡胶件。
优选的，连接杆的转动范围为0-15度。
优选的，前风轮安装固定在主轴的连接套上，主轴安装在支撑柱上；并带动主轴转动；后风轮安装固定在套轴上；前风轮位于后风轮的上方；合力箱在套轴的后部，主轴穿过合力箱与机舱相连接，前风轮为顺时针转动风轮，后风轮为逆时针旋转风轮。
优选的，套轴为空心轴，通过轴承，套结在主轴上，在套轴的后端设有一个反向齿轮，在反向齿轮后面的主轴上安装有与反向齿轮相对应的正向齿轮，在反向齿轮与正向齿轮之间对应安装有两个传动齿轮，反向齿轮、正向齿轮及传动齿轮均为扇形齿轮，两个传动齿轮分别通过固定轴固定在合力箱上，传动齿轮与固定轴通过轴承连接。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
1、叶片上的第二配重块为实心块，重力大于第一配重块；整个叶片的重心集中在叶片的下部，而此时在微风的作用下叶片逐渐倾斜；倾斜状态下相比于竖直状态下启动力矩小，在微风的作用下前风轮和后风轮缓慢转动，则可以带动主轴转动进行发电；待主轴转速上升后，吸引器吸引凸块复位，从而使得叶片保持竖直状态；通过此种方法可以大大降低初始状态下的启动力矩，提高发电效率。
2、风轮转动起来具有一定的初速度后，磁吸块失电，此时依靠弹性件的弹力将活动板顶出；而风轮转动的过程中受离心力的影响，活动板完全伸出；此时叶片与空气接触面积更大，转动时产生的动能更大，使得主轴转速上升，从而提高发电效率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中叶片倾斜状态下结构示意图；
图3为本发明中辅助杆与连接杆的安装结构示意图；
图4为本发明中叶片的外部结构示意图；
图5为本发明中叶片的内部结构示意图；
图6为本发明中连接杆与连接套的安装结构示意图。
附图标记：1、主轴；2、连接套；21、安装槽；22、吸引器；3、前风轮；4、套轴；5、后风轮；6、合力箱；7、机舱；8、支撑柱；9、叶片；91、第一配重块；92、基座；93、第二配重块；94、活动板；95、限位条；96、磁吸块；97、弹性件；10、连接杆；11、套环；12、辅助杆；13、凸块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1-2所示，本发明提出的一种便于对扇叶角度调节的双风轮风动机，包括主轴1、前风轮3、后风轮5、支撑杆、合力箱6和机舱7；
在本实施例中，主轴1上设置有连接套2；前风轮3安装固定在主轴1的连接套2上，并带动主轴1转动；后风轮5安装固定在套轴4上；前风轮3位于后风轮5的上方；合力箱6在套轴4的后部，主轴1穿过合力箱6与机舱7相连接，前风轮3为顺时针转动风轮，后风轮5为逆时针旋转风轮；套轴4为空心轴，通过轴承，套结在主轴1上，在套轴4的后端设有一个反向齿轮，在反向齿轮后面的主轴1上安装有与反向齿轮相对应的正向齿轮，在反向齿轮与正向齿轮之间对应安装有两个传动齿轮，反向齿轮、正向齿轮及传动齿轮均为扇形齿轮，两个传动齿轮分别通过固定轴固定在合力箱6上，传动齿轮与固定轴通过轴承连接。
如图3、6所示，前风轮3和后风轮5包括多个叶片9和用于固定的连接杆10和辅助杆12；连接套2上设置有安装槽21，连接杆10上设置有凸出的凸块13，凸块13卡在安装槽21中；连接杆10相对于连接套2转动连接；连接套2中设置有吸引器22，吸引器22为电磁铁；吸引器22与凸块13磁性相吸；连接杆10上设置有套环11，套环11与连接杆10转动连接；辅助杆12的一端固定在连接套2上，另一端固定在套环11上；辅助杆12与连接杆10配合形成三角形稳定结构。
需要说明的是，叶片9通过连接杆10与连接套2进行连接；连接杆10能够旋转调整角度，角度调整的范围通过连接套2上的安装槽21进行限定；连接套2内的吸引器22得电时产生磁性，通过磁吸的方式与凸块13保持固定；此时连接杆10位于初始位置，整个叶片9保持如图1所示的竖直状态。
如图4-5所示，叶片9包括中部的基座92、第一配重块91、第二配重块93和活动板94；第一配重块91安装在基座92的顶部，第二配重块93安装在基座92的底部；第一配重块91为空心块，第二配重块93为实心块；基座92的中部中空，活动板94的一端插入基座92的中空部；活动板94伸出基座92的一侧设置有限位条95；基座92的内部设置有磁吸块96，磁吸块96为电磁铁，磁吸块96与活动板94保持磁性相吸；基座92的中空部内设置有弹性件97，弹性件97沿着活动板94运行的方向伸缩或拉伸。
需要说明的是，风力较小时活动板94收缩在基座92的中空部内，此时启动力矩较小；待风轮转动起来具有一定的初速度后，磁吸块96失电，此时依靠弹性件97的弹力将活动板94顶出；而风轮转动的过程中受离心力的影响，活动板94完全伸出；此时叶片9与空气接触面积更大，转动时产生的动能更大，使得主轴1转速上升，从而提高发电效率。
本发明的工作原理及使用流程：初始状态下如图1所示，前风轮3和后风轮5上的叶片9保持竖直状态；此时若依靠外部风力无法启动；则通过上位机控制吸引器22失电，此时吸引器22与凸块13之间的磁吸力消失；而叶片9上的第二配重块93为实心块，重力大于第一配重块91；整个叶片9的重心集中在叶片9的下部，而此时在微风的作用下叶片9逐渐倾斜；连接杆10相对于连接套2转动，凸块13移动至远离吸引器22的位置，前风轮3上的叶片9保持倾斜状态；同理后风轮5上的叶片9保持倾斜状态，形成如图2所示的状态；在微风的作用下前风轮3和后风轮5缓慢转动，则可以带动主轴1转动进行发电；待主轴1转速上升后，吸引器22吸引凸块13复位，从而使得叶片9保持竖直状态；通过此种方法可以大大降低初始状态下的启动力矩，提高发电效率。风力较小时，活动板94收缩在基座92的中空部内，此时启动力矩较小；待风轮转动起来具有一定的初速度后，磁吸块96失电，此时依靠弹性件97的弹力将活动板94顶出；而风轮转动的过程中受离心力的影响，活动板94完全伸出；此时叶片9与空气接触面积更大，转动时产生的动能更大，使得主轴1转速上升，从而提高发电效率。本发明叶片9的角度能够进行调节，降低启动时的力矩；待转速上升后活动板94伸出，转动时产生的动能更大，使得主轴1转速上升，从而提高发电效率。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (7)
1.一种便于对扇叶角度调节的双风轮风动机，包括主轴（1）、上风轮（3）、下风轮（5）、支撑杆、合力箱（6）和机舱（7）；其特征在于，上风轮（3）和下风轮（5）包括多个叶片（9）和多组用于固定的连接杆（10）和辅助杆（12）；连接套（2）上设置有安装槽（21），连接杆（10）上设置有凸出的凸块（13），凸块（13）卡在安装槽（21）中；连接杆（10）相对于连接套（2）转动连接；连接套（2）中设置有吸引器（22），吸引器（22）为电磁铁；吸引器（22）与凸块（13）磁性相吸；连接杆（10）上设置有套环（11），套环（11）与连接杆（10）转动连接；辅助杆（12）的一端固定在连接套（2）上，另一端固定在套环（11）上；叶片（9）通过连接杆（10）与连接套（2）进行连接；
叶片（9）包括中部的基座（92）、第一配重块（91）、第二配重块（93）和活动板（94）；第一配重块（91）安装在基座（92）的顶部，第二配重块（93）安装在基座（92）的底部；第一配重块（91）为空心块，第二配重块（93）为实心块；基座（92）的中部中空，活动板（94）的一端插入基座（92）的中空部；活动板（94）伸出基座（92）的一侧设置有限位条（95）；基座（92）的内部设置有磁吸块（96），磁吸块（96）为电磁铁，磁吸块（96）与活动板（94）保持磁性相吸；基座（92）的中空部内设置有弹性件（97），弹性件（97）沿着活动板（94）运行的方向伸缩或拉伸。
2.根据权利要求1所述的一种便于对扇叶角度调节的双风轮风动机，其特征在于，辅助杆（12）与连接杆（10）配合形成三角形稳定结构。
3.根据权利要求1所述的一种便于对扇叶角度调节的双风轮风动机，其特征在于，连接套（2）内的吸引器（22）得电时产生磁性，通过磁吸的方式与凸块（13）保持固定。
4.根据权利要求1所述的一种便于对扇叶角度调节的双风轮风动机，其特征在于，第二配重块（93）的重量是第一配重块（91）的3倍。
5.根据权利要求1所述的一种便于对扇叶角度调节的双风轮风动机，其特征在于，辅助杆（12）和连接杆（10）均为空心杆。
6.根据权利要求1所述的一种便于对扇叶角度调节的双风轮风动机，其特征在于，活动板（94）为中空薄板，活动板（94）上的限位条（95）为弹性橡胶件。
7.根据权利要求1所述的一种便于对扇叶角度调节的双风轮风动机，其特征在于，连接杆（10）的转动范围为0-15度。
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