CN1548715A - 风叶全自动调速风力机 - Google Patents

Abstract

本发明风叶全自动调速风力机是绿色再生能源设备，该垂直式风轮有转动轴连接支架横梁上设有自动调速机构和风叶片及调速运动体组成。结构简单低价、制造方便及维修率低，在大风力下达到保护风力机正常运转及安全性的目的，延长使用寿命。特征是利用风叶达到自动改变角度来控制稳定转动轴的正常转速输入到发电机，用风力运行无摩擦制动的机械全自动贯性离心引力由调速运动体来完成调速工作，此调速能单机独立离网发电和并网发电双用功能。在二级至十二级风力是无快慢的恒速运转，用杠杆风轮原理及减阻力与自变角度风叶设计、力矩大，微风能起动，同样风轮大小及风叶面积比常规风力机的功率大，电价在0.10元人民币以下，无难度制造MW级，抗台风旋风、绝不会飞车。

Description

风叶全自动调速风力机

技术领域：

本发明风叶全自动调速风力机涉及一种风力发电调速机构的改进发明，特别涉及调速机构由风叶能自动控制转速的发明，涉及草原、平原、高原、山区、沿海、海边、海岛、水中航行船舶、运输工具、工业、农业、国防、制造氢氧和各种新能源产业制造及多领域开发。

背景技术：

人类利用风能的历史可以追溯到公元前。我国是世界上最早利用风能的国家之一。公元前数世纪我国人民就利用风力提水，灌溉、磨面、舂米，用风帆推动船舶前进。当时流行的垂直轴风力机，一直沿用至今。但至今风能的利用效率仍然很低，中、大型风力机目前不能单机独立离网发电，目前小型风机配蓄电池合并发电，在大风力下也是很难稳定转速，要想生产单机独立离网大功率风力机就会受到一定限制，风力机制造越大、调速难度越高，因目前大型风力机是最先进的微电脑控制系统，所用的调速是变桨距调节及失速调节、和气压或液压、刹车盘制动控制、电磁电机限速、安全系统等调速系统，结构复杂造价高，制动磨损大，制造大型风叶难度大，风叶迎风面积是受限制，维修、易损件率高，造价成本和电价高等。

发明内容：

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种结构简单科学、制造方便、造价成本较低的由风叶全自动改变角度调速装置，达到控制转速和稳定运转，在大风力下达到保护风力机正常运转及安全性的目的，延长风力机使用寿命。利用风能起动风机所运转的惯性离心引力由调速运动体来完成的，风叶片迎风面积不受电机限制可大可小、大大提高功率，用人字型拉索或钢铁连接成三角型支架横梁设计的风轮，有较高效率风轮杠杆原理，支架横梁能承受很大的重量风叶片，制造大型风力机是无难度，无易损件。用杠杆原理新结构叶片风斗及减阻力与变阻设计，力矩大，微风能起动，利用无磨擦制动的简单机械传动力来改变风叶片角度进行自动调速。此功能可轻松地克服无规律性自然风力转化成正常稳定转速，不会在大风下发生飞车，在2级至12级安全风速下转速无变化是恒速运转，电价、造价成本在目前相比低很多。据估计能合算利用本机发电制造的氢氧燃油清洁能源，是造不完的再生风力转化大油田。

本发明是以如下方式完成的：其立轴式有塔架机车，轴承连接转动轴连接风轮毂、连接各种类型支架横梁，支架横梁上设有自动调速机构，调速机构上设有风叶轴风叶片，形成风轮机构，风轮机构固定在风力机转动轴上，由转动轴的力输入到发电机，风轮机构上设有调速机构箱体和调速运动体，安装在调速机构箱体内风叶轴上的执行件和横轴上传送件是活传动连接。所述的风叶全自动调速风力机，其特征在于成动连接的执行件(4)和传送件(5)可以是各种类型齿轮、齿条、拨轴、销轴、传动件、拨件、拨杆、杠杆、拉杆、连杆、链轮、链条、拉索、导轨滑块、摆块、转盘、齿盘、联接件。

所述的风叶全自动调速风力机，其特征在于连接件杠杆连接调速运动体(8)可以是惯性离心引力的各种类型杠杆重物体、重块、重球、重锤、滑块、摆块各形重体、锥角度和内外锥形空心锥形半圆形重体、带可变角度风斗和叶片重物体、连接件联接运动体，调速运动体可带多叶片调速，各种类型运动体带叶片或风斗，也可单独自动转动角度调速装置，调速球体可内有无机重物相结合外不锈钢或钢铁结构，也可在调速箱体外设有调速运动体及弹性元件。

所述的风叶全自动调速风力机，其特征在于弹性元件可以是各种类型弹簧、拉簧、弹性卷片、弹性纲板。

所述的风叶全自动调速风力机，其特征在于设有风叶片(1)风叶轴(2)可以是各种类型旋涡集能式、风帆式、弧形式、摆翼式、风板式、升力式、翼片式、风斗式、变阻力式、跟风自变角度式、角型锥型、框架活页式、活动开闭式、(八.ㄑ. C.U.V.

)型风叶片或风斗，各类型可活动、可固定利用，风叶片可以是用高强度防晒防老化各种类型软布、帆布蓬布、金属、有机、轻质新型材料、不锈钢、不锈钢框架。

所述的风叶全自动调速风力机，其特征在于其垂直塔架式(18)可以是各种类型塔筒式、塔座式、塔房式(24)、中心轴式、转筒轴式、转动轴式，小型风力机塔架钢管可活动方便维修式、可移动式装置，也可多只发电机装在塔架上机车内外或接近于地面设计。

所述的风叶全自动调速风力机，其特征在于风轮机构可以是用在各种类型风轮转动轴上另设分层一组至多组，风轮可有2至多等分支架横梁，每个支架横梁上也可增加很多各类型风叶。

所述的风叶全自动调速风力机，其特征在于风轮机构原理设计可以在平轴式风力机双风轮结构上应用，前风轮结构(25)连接前转动轴为慢速由各种齿轮增速到后风轮调速机构(26)连接后转动轴为快速，前后转动轴上各设有风轮机构的风叶轮、中间是齿轮箱机车及发电机(27)，可以在风轮毂上设有锥形或者锥形风叶轮自动跟风向功能，也可以平轴式和立轴式连机调速使用如图11所示，或者平轴式立轴式并网使用。

所述的风叶全自动调速风力机，其特征在于各类型风叶可以是用软的帆布、蓬布安装在活动框架上，用活槽自由上下活动伸缩，或左右伸缩，用弹簧、拉簧、活轮、管子、绳索、拉绳控制或电机控制，有大台风或无风可以象风帆一样卷起。

所述的风叶全自动调速风力机，其特征在于风叶全自动调速风力机涉及草原、平原、高原、山区、沿海上、海边、海岛、船舶、运输工具、工业、农业、国防、目前合算制造氢氧能源和用海水提练的其它新能源及各类新能源储存蓄能制造产业领域开发。

本发明的有益效果：此调速机构能改变目前各种类型风力机能单机独立离网发电和并网双用功能。简化了功能结构可靠性，通过控制风叶片来控制风力机的稳定转速，可制造小中特大型风力机，一至二年左右能收回成本造价，利润效益高，本机有较低造价成本和较低的维修费用，具有较高的投资开发价值，可推动商业化式风电能源开发，可解决目前无法到达的无电网地区用电，可代替燃煤燃油能源，能降低地球温度上升及大气污染。

附图说明：

本发明有如下附图

图1为本发明立轴式减阻力型的整体结构示意图

图2为本发明的摆叶风叶片结构图

图3为本发明的活动自变角度式风板结构图

图4为本发明固定或活动自变角度式风斗结构图

图5为本发明自动调速机构总体图

图6为本发明活动风叶自变角度式上视图

图7为本发明塔房风叶结构主视图

图8为本发明活动双叶片自变角度上视图

图9为本发明弯钩型风叶结构上视图

图10为本发明平轴式前后双风轮结构主视图

图11为本发明平轴式立轴式双用连机调速结构主视图1.风叶片、2.风叶轴、3.防水盖结构、4.执行件小伞齿轮、5.传送件大伞齿轮、6.传动横轴、7.限位件、8.杠杆调速运动体、9.支架横梁、10.转动轴、11.风轮毂、12.亭机用刹车结构、13.增速齿轮箱、14.发电机、15.机箱体、16.轴承、17.活动变阻风斗风叶、18.塔架、19.自变角度风叶、20.变角度活动定板、21.固定座、22.固定件、23.弹性元件、24.塔房、25.前风轮结构、26.后风轮调速机构、27.机车、28.钢管、29.自动调速机构。

具体实施方式：

附图表示了本发明结构及其实施例，下面结合附图进一步详细描述本实施例：如图1所示其垂直式塔架(18)垂直和地面固定，装有机箱(15)内设有发电机(14)增速齿轮箱(13)连接停机用刹车结构(12)由轴承(16)活动连接转动轴(10)风轮毂(11)，风轮毂连接人字形或三角型支架横梁(9)、支架横梁(9)和转动轴(10)为整体运转，本实施例风轮毂圆周上设有十字型4个支架横梁组成、或更多的支架横梁组成，支架横梁外端设有自动调速机构(29)总体，调速机构上设有上下风叶轴(2)及弯钩型风叶(1)，如图5所示调速机构三通孔形，风叶轴上用轴承(16)安装在直通二孔内，通孔上设有防水盖(3)风叶轴中间设有执行件小伞齿轮(4)和传送件大伞齿轮(5)是活动传接，风叶轴也可设有活动风斗如图4所示，风叶轴上设有上下轴承连接钢管(28)如图3、图4、所示连接风斗(17)及上活动定板(20)和下定座(21)固定在风轴上，也可以用图2、图3、图4、图6、图8、所示图活动变角度式风叶(19)(17)安装在风叶轴上，横通孔内设有轴承连接传动横轴(6)，横轴上一端连接传送件另一端连接设有定位件(7)结构及弹性元件(23)，外端连接杠杆调速运动体(8)等组成，本实施例杠杆调速运动体向外伸宿角度约为90度内自动调速，弹性元件(23)起复位作用，风叶轴上也可设有各种类型摆翼式、自动活动变角度式、风斗式、减阻式风叶片，本实施例转动正面、反面角度约为90度自动调速(正面约为45度、反面约为45度转动)。叶片材料可用软布或不锈钢板，叶片框架可用不锈钢或用金属轻质高强度材料及有机防晒防老化的高强度新型材料，杠杆调速运动体(8)本实施例为内有无机重物相结合的外不锈钢结构或者钢铁、铸铁。传动横轴(6)和调速机体上设有凸凹活动限位件(7)，连接在调速机构箱体上和杠杆调速运动体限位调速作用，限位件(7)外端设有弹性元件(23)可以用弹簧、弹簧片及钢板，调速机构箱体固定于人字型支架横梁上。此设计能承受很大重量风轴风叶，能提高很多倍功率，可制造最大型风力机。

在没有负载时风力机测试，当风力机在二级风力时，风力机即可起动到正常运转，当风速不断增大到三级至四级风时、超过正常运转由于惯性离心引力作用下使调速运动体(8)向外移动，由传动横轴(6)连接传送件(5)带动执行件(4)使风叶轴(2)及风叶片(1)转动角度、改变了风叶迎风面积缩小一直到背风面，就是刹车面，风叶片约90角度内正向转动约45度和反向逆转动约45度的调速，此时风叶片(1)方向由迎风面改变为背风刹车面，瞬时间使风力机转速下降，一旦速度下降、离心引力减小，但由于有弹性元件拉簧(23)和离心引力的重球、速度起复位调速作用，使风力机转速得到稳定运转，拉簧的细粗和弹力大小、拉簧装的位置或改变其它位置、调速重球轻重大小、和风叶片迎风面积大小有相关重要相配，拉簧粗弹性强、能在很高的转速下起调速作用。拉簧细弹力小或者无、能在二至三级风力下可自动调速工作，也不会影响在大风力下对风力机的破坏或影响到正常工作，使风力机转速恒定、不会超过正常额定转速。调速机构由此周而复始地自动调节运转以保卫风力机安全稳定运转，本风力机转速可以很慢，但在风力机的大、小型而定，制造越大型风力机、转速会越慢，而调速运动体是跟风轮圆周运转的直径、叶片面积大、小有关，在一定速度所产生惯性离心引力推动调速运动体起自动调速，因为风力机风轮直径及风叶面积越大，但转速而得到很慢、所运转的外圆周速度是很快、能轻便地推动扛杆重球运动体调速，运转相当稳定有引力。在立轴风力机还是平轴风力机，在风轮双叶片或风轮多叶片均可用于本风力机机械无磨擦自动调速机构的原理上进行自动调速得到正常和安全工作，可以安装各种风力机结构上的立轴式风力机或者平轴式风力机的转动轴上、另设一组或多组风轮机构装置及多支架横梁风轮结构。

立轴式是万向受风型，总的来说立轴式风力机比平轴式风力机有如下优点：它不必随风力而改变风轮的方向，因而简化了风轮和塔架的设计：减少了偏向时风轮所受的陀螺力；强化了叶片、轴承和调速机构，发电机、齿轮箱等部件可置于近地面的高度，安装维修方便。不管风力有多大、转速不会超过原定的转速。在大风力下转速相当安全稳定，电压、转速相差微小、调速速度快、运转惯力大、效率在现有技术相比高很多。本风力机结构元件维修方便，基本上是不用修理和维护，调速装置上配很细弹性元件复位、能在2至3级风力下起自动调速运转，配上很粗弹性复位元件就能提高转速而起调节快慢作用，也可去掉弹性元件也能同样调速。本立轴式风力机是变阻力和减阻力型风轮结构，本风机支架横梁外端能承受很大的重量风叶面积，而平轴式在风轴外端设计很大重量面积是不可能的，同样大小风轮及风叶面积立轴式比平轴式功率大，因为平轴式外端风叶面积只能是小面积，立轴式就不同、大面积在支架横梁外端调速机构上形成杠杆风轮结构、但是有一定的阻力、功率还是比平轴式高很多、力矩大。调速机构上风叶面积不受电机限制可大可小，弯钩型风叶或风斗及自变角度设计能减小阻力，因本设计正面存风量推力大、反面阻力减少、运转惯力大。本风力机的优点是独立控制转速稳定，不会产生转速偏高而损坏风叶或风斗，是利用风力所运转的贯性离心引力有调速运动体控制，转速偏高调速运动体瞬时向外端延伸、改变到风叶刹车面，保持原来正常运转。本机可改变了目前风力机调速难、制动易磨损、不能独立离网、效率低等难题。本立轴式调速功能和结构设计比平轴式风力机更加简单实用高效率，简化了微机系统控制复杂性。(现可提供杠杆风轮结构立轴式100瓦单机离网可移动的小型风力样机正常发电观测)如需要也可供数码录像。

下面几例实施方式：

例1、本立轴式风力机可代体风帆推进船，用转动轴外圆上用轴承活动固定在船体上下支架钢铁塔座上，由转动轴(10)连接皮带盘或齿轮的力输入到发电机，或连接船主轴推进船，用三角型支架横梁设有自动调速机构，调速机构上设有风叶轴及风叶组成，风轮调速机构上设有框架式变阻型或摆型，  型风叶片或风斗，用软的帆布、蓬布安装在活动框架上，用活槽自由上下活动伸缩，或左右伸缩，用弹簧、拉簧、活轮、管子、绳索、拉绳控制，有大台风或无风可以象风帆一样卷起，因为本风力机设有停机用的制动刹车配置，停机方便，把风叶片卷起来不运转工作。本机转速稳定，工作力大、不会发生飞车、可储存电力、照明及其它用电，可直接进行推动船和发电起副机作用的多用功能。

例2、本风力机发电能解决未来能源紧张，用水制造氢氧能源产业或用海水提练的其它新能源，据估计利用本机功能发电能合算制造氢氧燃油能源，是造不完的再生风力转化新能源。本风力机发电也可应用于乙醇的制取，环保为目标各种废弃物转化为燃料，海水制淡水，水力盘运储存蓄能发电。制氢氧储存蓄能发电。风能转换成空气压缩储存蓄能发电。风能转换成液体压缩储存蓄能发电等，氢燃料电池、储存蓄电池等等各领域上应用。

例3、风力机平轴式微型、小型单机独立离网发电结构设计，平轴式的风轮机构如下：其特征是风叶片连接风叶轴安装在风轮毂上和轴承固定活动连接，风轮毂内设有自动调速机构及风轮毂外设有调速运动体，风轮机构安装在风力机转动轴上，调速机构内装有调速杆、连接拨杆及传送件与设在风叶轴上的执行件成动接触，在二限位件内活动调速，风轮机构内设有弹性元件复位调速作用。

本发明原理是提高风力机的功率如图10所示，前转动轴设有前风轮结构(25)为慢速由各种齿轮增速到后转动轴设有后风轮调速机构(26)为快速，前后转动轴速比由风力机功率大小而定，后转动轴内由齿轮输入到发电机，可以在后风轮毂上设有锥形轻质材料自动跟风向功能。或前后风轮机构叶轮是锥形，前后风轮是同方向运转。小型风力机塔架钢管中间下也可以配有半圆厚壁纲管座或水坭结构座，上面半圆纲管设有托架双头孔和长塔架钢管孔用螺栓活动固定，或各种十字接头、活页式、套轴活动式，下底盘和地固定，风力机塔架钢管下面是可以活动，用拉绳索及螺栓固定，可方便维修风力机，也可制造小型移动式。

中大型平轴式风力机可用于并网发电，原理是用前风力机转动轴由齿轮增速到后风力机转动轴，前后转动轴速比由风力机中型大型功率大小而定，后转动轴上由齿轮输入到发电机，配上前风叶轮为慢转和后风轮机构叶轮为快转，前后风轮的叶片也能起自动跟风向功能，前后风轮的叶片也可以带有锥形迎风，前后风轮是同方向运转。也可以平轴式和立轴式连机调速使用如图11所示，或者平轴式立轴式多台并网使用，能降低目前电价，本风机发电开发在商业界上将完全可以与各种燃油能源电力和水力发电相竞争。

Claims (10)

1、一种风叶全自动调速风力机，其塔架(18)机箱体(15)由轴承(16)活动连接转动轴(10)，转动轴上设有停机用刹车结构(12)增速齿轮箱(13)发电机(14)，转动轴连接风轮毂(11)，连接人字形支架横梁(9)，支架横梁上装有风轮自动调速机构(29)，其特征在于：a.风轮调速机构上设有风叶轴(2)弯钩型风叶(1)防水盖结构(3)执行件(4)连接传送件(5)传动横轴(6)轴承(16)连接设有限位件(7)及弹性元件(23)，传动横轴上设有杠杆调速运动体(8)，调速箱体上执行件和传送件成动连接，b.可固定和活动变阻风斗风叶(17)，风叶轴上设有上下轴承连接钢管(28)活动，钢管上设有风叶及固定连接变角度活动定板(20)和风叶轴上固定座(21)是活限位自变角度转动，c.各种摆叶、活动、固定、双叶片、自变角度风叶(19)(17)安装在风叶轴上，d.调速箱体上固定件(22)设在横梁上固定。

2、如权利要求1、所述的风叶全自动调速风力机，其特征在于成动连接的执行件(4)和传送件(5)可以是各种类型齿轮、齿条、拨轴、销轴、传动件、拨件、拨杆、杠杆、拉杆、连杆、链轮、链条、拉索、导轨滑块、摆块、转盘、齿盘、联接件。

3、如权利要求1、所述的风叶全自动调速风力机，其特征在于连接件杠杆连接调速运动体(8)可以是惯性离心引力的各种类型杠杆重物体、重块、重球、重锤、滑块、摆块各形重体、锥角度和内外锥形空心锥形半圆形重体、带可变角度风斗和叶片重物体、连接件联接运动体，调速运动体可带多叶片调速，各种类型运动体带叶片或风斗也可单独自动转动角度调速装置，调速球体可内有无机重物相结合外不锈钢或钢铁结构，也可在调速箱体外设有调速运动体及弹性元件。

4、如权利要求1、所述的风叶全自动调速风力机，其特征在于弹性元件可以是各种类型弹簧、拉簧、弹性卷片、弹性纲板。

5、如权利要求1、所述的风叶全自动调速风力机，其特征在于设有风叶片(1)风叶轴(2)可以是各种类型旋涡集能式、风帆式、弧形式、摆翼式、风板式、升力式、翼片式、风斗式、变阻力式、跟风自变角度式、角型锥型、框架活页式、活动开闭式、(八.ㄑ.).C.U.V.J.)型风叶或风斗，各类型可活动、可固定利用，风叶可以是用高强度防晒防老化各种类型软布、帆布蓬布、金属、有机、轻质新型材料、不锈钢、不锈钢框架。

6、如权利要求1、所述的风叶全自动调速风力机，其特征在于其垂直塔架式(18)可以是各种类型塔筒式、塔座式、塔房式(24)、中心轴式、转筒轴式、转动轴式，小型风力机塔架钢管可活动方便维修式、可移动式装置，也可多只发电机装在塔架上机车内外或接近于地面设计。

7、如权利要求1、所述的风叶全自动调速风力机，其特征在于风轮机构可以是用在各种类型风力机转动轴上另设分层一组至多组，风轮可有2至多等分支架横梁，每个支架横梁上也可增加很多各类型风叶。

8、如权利要求1、所述的风叶全自动调速风力机，其特征在于风轮机构原理设计可以在平轴式风力机双风轮结构上应用，前风轮结构(25)连接前转动轴为慢速由各种齿轮增速到后风轮调速机构(26)连接后转动轴为快速，前后转动轴上各设有风轮机构的风叶轮、中间是齿轮箱机车及发电机(27)，可以在风轮毂上设有锥形或者锥形风叶轮自动跟风向功能，也可以平轴式和立轴式连机调速使用，或者平轴式立轴式并网使用。

9.如权利要求1、所述的风叶全自动调速风力机，其特征在于风叶可以是用软的帆布、蓬布安装在活动框架上，用活槽自由上下活动伸缩，或左右伸缩，用弹簧、拉簧、活轮、管子、绳索、拉绳控制或电机控制，有大台风或无风可以象风帆一样卷起。

10、如权利要求1、所述的风叶全自动调速风力机，其特征在于风叶全自动调速风力机涉及草原、平原、高原、山区、沿海上、海边、海岛、船舶、运输工具、工业、农业、国防、目前合算制造氢氧能源和用海水提练的其它新能源及各类新能源储存蓄能制造产业领域开发。

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