CN201218169Y - 风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风力发电机。其技术方案是：一种风力发电机，包括用于收集风能且将风能转换为动能的能量收集装置，用于传递动能的传递机构，用于将动能转换成电能的发电机，并依次连接，这里所述能量收集装置为风轮组，每个风轮包括轮轴、轮叶和包沿在轮叶外缘且与轮叶刚性结合的齿轮，风轮之间通过齿轮啮合，所述传递机构通过齿轮啮合与风轮组连接。本实用新型由于减少了能量传递环节和缩短能量传递距离有效地减少能量损失，提高发电效率；且增加了风力发电机配置的灵活性，同时安装该风力发电机的场地非常小，特别适合于在城市街区中使用，比如在城市中路灯就可以通过这样的风力发电机发电来提供电力。

Description

风力发电机

技术领域

本实用新型涉及风力发电机，特别涉及一种可以利用微风进行发电的风力发电机。

背景技术

风能是公认的洁净能源之一，现有利用风能的方法之一就是风力发电机，其将风能首先转换为电能储存起来，然后，再供照明等日常用电使用。现行的风力发电机大多为螺旋桨式结构，由于结构上的原因，一般都是定向安放在风能比较丰富的风口，并且需要4级以上的风力才可以运行发电。对于2级以下的微风状态，基本上就不能正常工作，使风能的利用与技术推广受到了一定的限制。另外现行风力发电机往往造价较高，用电成本增大，而且供电不稳。为此，人们设计出了许多微风状态下也可发电的风力发电机，中国专利公开号CN1587678A就公开了一种多风轮风力发电机，该风力发电机具有体积小、功率大、小风能够驱动的特点，适于没有电力能源的牧区、山区、农村、海滨及船队上使用。该发电机是通过在机架上通过多个空心杆安装有多个风轮，每个风轮轴上的伞齿轮与驱动轴上端的伞齿轮啮合，驱动轴安装在空心杆内，驱动轴下端的驱动齿轮与变速箱上的大齿轮啮合，变速箱上的输出轴与发电机传动连接，在每个驱动齿轮与风轮轴之间的任意齿轮或传动轴上安装一个飞轮。这种风力发电机由于动能传递环节较多，不可避免的造成能量损耗，风能利用率低，同时多个风轮安装起来需要较大的安装场地，只适合于没有电力能源的牧区、山区、农村、海滨及船队上使用，但是不适合于在城市街区中使用。

发明内容

为了克服现有技术中风力发电机的上述不足，本实用新型提供一种既适合于在没有电力能源的牧区、山区、农村、海滨及船队上使用，又适合于在城市街区中使用的风力发电机。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种风力发电机，包括用于收集风能且将风能转换为动能的能量收集装置，用于传递动能的传递机构，用于将动能转换成电能的发电机，并依次连接，这里所述能量收集装置为风轮组，每个风轮包括轮轴、轮叶和包沿在轮叶外缘且与轮叶钢性结合的齿轮，风轮之间通过齿轮啮合，相互啮合的两个风轮旋转方向相反，所述传递机构通过齿轮啮合与风轮组连接。

本实用新型的有益效果是，利用齿轮啮合的风轮组做风力发电机的风能收集器，还是通过齿轮啮合与传递机构直接相连，减少了能量传递环节和缩短能量传递距离有效地减少能量损失，提高发电效率；同时由于相互啮合的风轮数量可以根据需要设置，增加了风力发电机配置的灵活性，再者，相互啮合的风轮可在一个平面上安放，使安装该风力发电机的场地非常小，特别适合于在城市街区中使用，比如在城市中路灯就可以通过这样的风力发电机发电来提供电力。

附图说明

下面结合附图与具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

参照图1，如图所示，一种风力发电机，包括用于收集风能且将风能转换为动能的能量收集装置，用于传递动能的传递机构2，用于将动能转换成电能的发电机3，并依次连接，这里所述能量收集装置为风轮组，每个风轮1包括轮轴12、轮叶11和包沿在轮叶外缘且与轮叶钢性结合的齿轮13，风轮1之间通过齿轮13啮合，相互啮合的两个风轮旋转方向相反，所述传递机构2通过齿轮啮合与风轮1组连接。

图1中，收集风能且将风能转换为动能的能量收集装置包括四组风轮，每组风轮由4个风轮组成的2×2风轮级任矩阵组合而成，左上角的风轮与右上角和左下角的风轮啮合；右上角的风轮与左上角和右下角的风轮啮合；右下角的风轮与左上角和左下角的风轮啮合；左下角的风轮与右下角和左上角的风轮啮合。2×2风轮级任矩阵中对角线上的风轮在风力吹拂下是向同一个方向旋转的，而两个相邻的风轮由于在同一个平面啮合，其旋转方向是相反的。这里每组中的四个风轮都是动力轮，都是主动轮，收集到的风能在各风轮之间传递，如果其中一个风轮通过带动其它轮子转动而将能量传递出去，则其它三个风轮通过齿轮啮合将能量传递到该轮，形成一个接受风能的整体。图中传递机构2通过两个齿轮接受4个风轮组成的2×2风轮级任矩阵组合而成的能量收集装置传递来的动能，分别从与上述四个2×2风轮级任矩阵组合的左上角、右上角、右下角、左下角的风轮相啮合的风轮中接受动能传递到发电机。如果是右下角的风轮与传递机构2上的齿轮相啮合，则能量传递的方向就是按如下路线传递：左上角的风轮收集到风能后转变成其本身旋转的动能，一部分通过与其啮合的左下角风轮传递到左下角的风轮上，另一部分通过与其啮合的右上角风轮传递到右上角的风轮上。左下角的风轮与右上角的风轮接受到左上角的风轮传递来的能量的同时自身也收集相当的风能，一起将风能通过与其啮合的右下角风轮将其上的能量传递给右下角风轮。左下角风轮在接受前面左上角。右上角、左下角三个风轮传递来的能量的同时也通过自身收集到的风能转换成动能，一并通过与其啮合的传动机构的齿轮传送到传递机构，再由传递机构传递到发电机发电。传递机构的作用是将收集风能且将风能转换为动能的能量收集装置收集并转换成为的动能传递到发电机的动力输入轴，并在能量传递过程中进行缓冲以延长发电机的使用寿命，本实施例的传递机构就是变速箱。

这里需要说明的是，虽然本实施例和附图中指出的收集风能且将风能转换为动能的能量收集装置包括四组，每组风轮由4个风轮组成的2×2风轮级任矩阵组合而成，对角线上的风轮在风力吹拂下是向同一个方向旋转的，而两个相邻的风轮由于在同一个平面啮合，其旋转方向是相反的，但是本发明并不仅仅是这样，事实上，根据需要，风轮组合的个数是变化的，可以是2个风轮啮合后通过与传动机构的齿轮啮合将能量传递到发电机，也可以象本实施例一样由4个风轮组成的2×2风轮级任矩阵组合而成的能量收集装置，通过一个角上的风轮与传动机构上的齿轮啮合传递能量。也可以是三个或者其它数量的风轮从一线上啮合，第一个风轮将收集到的能量传递给第二个风轮，第二个风轮将第一个轮传递来的能量加上本身收集到的内能一并传递给下一个风轮，最后一个风轮将前面所有风轮传递过来的能量加上本身获得的风能一并传给所述能量传递机构，由能量传递机构输送到发电机，这样由于不象2×2风轮级任矩阵组合一样需要将最后一个风轮与第一个风轮啮合，因此形状更自由，且风轮的直径也可以不相同。

为了进一步提高发电效率，在本实施例中我们使用的发电机是自励式发电机，同时为了使输出的电压稳定可靠，本实施例在发电机输出端还通过电子装置将发电机输出的电能存储在蓄电池中。

如图1所示，所有的风轮1和传递机构2、发电机3都安装在一个支架4的支架体41上，该支架体41通过一个关节43与支架4的支架座42活动连接，支架体41通过该关节43安装在支架座上42，并可在支架座42上旋转。为了使风轮1的迎风面总是迎着风，本实施例在支架体41上还安装一个风向舵(图中未画出)，由于有了风向舵指示，风轮1的迎风面就可以永远对着吹风的方向了。

本实施例由于相互啮合的风轮可在一个平面上安放，使安装该风力发电机的场地非常小，特别适合于在城市街区中使用，应用于街道的路灯的供电系统中就是本实施例的一个非常方便的例子，在现有的路灯照明系统中，太阳能用于路灯照明系统是一个非常环保的系统，但存在一个问题，就是在阴天的时候，太阳能光电池不能给蓄电池充电，这样连续几个阴雨天，路灯会因为畜电池没有电而不能工作，所以一般的做法是加大畜电池的容量，并且还必须加大太阳能板的功率，但也很难保证6个以上的阴雨天路灯能正常工作，而整个路灯的成本也增加了不少，这时使用本实施例的风力发电机，可以实现风能和太阳能互补。当连续阴雨天时，由于本风力发电机能进行发电给蓄电池充电，使街道路灯能继续使用，本实施例的风力发电机不但可以和太阳能光电池结合使用为街道路灯提供电力，本身也可以单独为街道路灯和其它需要用电的地方提供干净的电能。其中与太阳能光电池结合使用为街道路灯提供电力具有以下特点：

1.独立的多叶片风轮，受风面积大，体积小，重量轻，微风就能快速旋转；

2.每个风轮靠齿轮啮合连接，所以可多可少，可根据所安放位置的风力大小决定风轮的多少；

可以很方便地安装在太阳能路灯灯杆上面，安全可靠。

这里风力使风轮旋转，并最终通过能量传递机构传递到发电机，带动发电机转动而发电，发出的电再能过控制器供给蓄电池。所以在阴天有风的时候，也能有电输出，从而补充整个系统的电力，有效地延长了阴雨天的正常照明的时间。这样的太阳能和风能实现互补了，才真正具有实用推广价值。

Claims (8)

1.一种风力发电机，包括用于收集风能且将风能转换为动能的能量收集装置，用于传递动能的传递机构(2)，用于将动能转换成电能的发电机(3)，并依次连接，其特征在于：所述能量收集装置为风轮组，每个风轮(1)包括轮轴(12)、轮叶(11)和包沿在轮叶外缘且与轮叶钢性结合的齿轮(13)，风轮(1)之间通过齿轮(13)啮合，相互啮合的两个风轮旋转方向相反，所述传递机构(2)通过齿轮啮合与风轮组连接。

2.如权利要求1所述的风力发电机，其特征在于：所述的风轮组为两个风轮(1)啮合而成，其中一个风轮(1)通过轮齿与所述传递机构(2)相啮合。

3.如权利要求1所述的风力发电机，其特征在于：所述的风轮组为四个风轮(1)啮合而成的2×2矩阵，其中一个风轮(1)通过轮齿与所述传递机构(2)相啮合。

4.如权利要求3所述的风力发电机，其特征在于：所述的风轮组为四个，每个由四个风轮(1)啮合而成的2×2矩阵组成，其中每个2×2矩阵中有一个风轮(1)通过轮齿与所述传递机构(2)相啮合。

5.如权利要求1至4所述任意一项的风力发电机，其特征在于：所述发电机(3)为自励式发电机。

6.如权利要求5所述的风力发电机，其特征在于：还包括一个支架(4)，所述风轮(1)组、传递机构(2)、发电机(3)安装在该支架(4)。

7.如权利要求6所述的风力发电机，其特征在于：所述支架包括支架体(41)和支架座(42)，支架体(41)和支架座(42)为活动连接，还包括一个风向舵，与支架体(41)固定连接。

8.如权利要求7所述的风力发电机，其特征在于：还包括电能存储装置。

Images