CN202946321U

CN202946321U - 一种旋轮线水平轴风力发电机

Info

Publication number: CN202946321U
Application number: CN2012206935697U
Authority: CN
Inventors: 马龙
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-12-16
Filing date: 2012-12-16
Publication date: 2013-05-22
Anticipated expiration: 2022-12-16

Abstract

本实用新型提供了一种旋轮线水平轴风力发电机，包括左右位置相对应的两个主轴支架，至少一个主轴支架设有发电机，两主轴支架之间至少设置有一根可转动的曲轴，曲轴上固定有帆片，曲轴上的连杆颈处活动连接有控制连杆，该控制连杆的另一端与发电机的主轴传动连接。该旋轮线水平轴风力发电机，可有效降低风力发电过程中产生的摩擦损耗及生产、安装和使用成本，满足风能利用低投入高利用率的可持续发展需求。

Description

一种旋轮线水平轴风力发电机

技术领域

本实用新型涉及风能利用设备领域，尤其是风力发电机，具体是一种风能利用率极高的旋轮线水平轴风力发电机。

背景技术

人类从很早就开始利用风能，随着流体力学理论的完善，风车结构也在不断改进。现在应用最广泛的风力发电机是模仿“螺旋桨”的结构，用一根长杆固定桨轮。然而，这种类型的风力发电机有如下几个不足：①受材料强度的限制，桨叶面积有限，使得仅有很少一部分风被利用，风车起转需要的最低风速偏高。②只有一根杆固定风车的桨轮，使得风车抵抗灾害风能力较弱，且当风方向变化时，风车的方向不容易改变，因此限制了它的应用范围。③风车的桨叶受力方向与风向垂直，这种力是由桨叶周围空气的速度环量产生，由于速度环量有限，风车力矩偏小。另外，我国历史上有一种立式风车，其主要原理是在一个水平的桨轮上加装八片动帆，并用绳控制它的转向，使得当它运动方向与风向相同时，以最大面积迎风受力，而当它运动方向与风向相反时，则以最小面积迎风。这种风车虽然有较大的有效迎风面积，能产生较大的力矩，但其结构复杂，占地面积大，安装使用极不方便，难以推广。另外，市面上的风力发电机主要是通过链条或普通的齿轮传动转动，这种传动结构安装复杂，摩擦损耗较大，使用也不方便。另外，市面上的风力发电机仅适于较强风力环境下使用，而且风能转换使用率较低。目前，市面上还没有通过曲轴连杆组件传动转动的风力发电机。

发明内容

本实用新型要解决上述现有技术存在的问题，提供一种以曲轴、连杆传动转动的旋轮线水平轴风力发电机，有效降低风力发电过程中产生的摩擦损耗及生产、安装和使用成本，满足风能利用低投入高利用率的可持续发展需求。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案：这种旋轮线水平轴风力发电机，包括左右位置相对应的两个主轴支架，至少一个主轴支架设有发电机，两主轴支架之间至少设置有一根可转动的曲轴，曲轴上固定有帆片，曲轴上的连杆颈处活动连接有控制连杆，该控制连杆的另一端与发电机的主轴传动连接。这样，当帆片迎风时，帆片受力驱动曲轴转动，曲轴转动时使曲轴上的连杆颈处带动控制连杆，控制连杆带动与其传动连接的发电机主轴，从而使发电机发电转动。这种传动转动发电的方式可有效降低风力发电过程中力矩传递的损耗，进而提升风能利用率。

进一步，发电机的主轴上设有主轴齿轮；控制连杆一端固定有连杆齿轮，该连杆齿轮与主轴齿轮啮合传动。这样，主轴齿轮是固定在发电机主轴上的，连杆齿轮是固定在控制连杆端部的，当帆片迎风时，帆片受力驱动曲轴转动，曲轴带动控制连杆端部的连杆齿轮做往复运动，此时连杆齿轮的运动轨迹为围绕主轴齿轮不做自转地公转运动，驱动主轴齿轮转动，可大大减少力矩传递的摩擦损耗，提升风能利用率。

进一步，左右两侧的主轴支架上分别设有与主轴支架转动配合的转子连杆，曲轴穿设于该两个转子连杆的上端之间并与转子连杆转动配合，转子连杆下端与发电机的主轴传动连接。这样，由于帆片活动设置在转子连杆上端之间，当帆片在迎风受力的时候，会产生较大的向心力，该向心力可通过转子连杆下端，传递给与转子连杆下端传递连接的发电机主轴，从而能有效被发电机所转换利用，进一步提升了风能的利用率。

更进一步，曲轴至少有三根，各曲轴上均固定有帆片，各曲轴的连杆颈上处均活动连接有控制连杆，各控制连杆的下端均固定于同一连杆齿轮上，该连杆齿轮与主轴齿轮啮合传动。这样，通过多个曲轴、帆片及控制连杆的配合，帆片正面受到较小的风力时，也能得到有效转换利用，扩大了整机的适用范围，进而便于利用和推广。

更进一步，曲轴至少有三根，各曲轴两端均设有转子连杆，同一侧的转子连杆下端固定于同一转套上，该转套与发电机的主轴传动连接。这样，通过多个曲轴、帆片及转子连杆的配合，帆片上受到较小的风力时，产生的较小向心力也能得到有效转换利用，扩大了整机的适用范围，进而便于利用和推广。

更进一步，左右两侧的主轴支架底部固定有底座，该底座下方设有与底座转动配合的圆形轨道。这样，不仅可以增加整机强度，还能自动调整迎风方向，以适应风向的变化，确保帆片长时间正面迎风，进而使发电机主轴长时间获得较大的力矩，使风能最大化得到利用转换。

更进一步，帆片通过固定框架固定于曲轴上。这样，可提高帆片的固定强度，延长了整机的使用寿命。

本实用新型有益的效果是：本实用新型的结构合理、紧凑，通过主轴支架、发电机、曲轴、帆片、控制连杆、主轴齿轮、连杆齿轮、转子连杆、底座和圆形轨道等组件的合理布局设置，使本实用新型能实现在较小风力和灾害大风地环境下都能使用，并且能将帆片所受到的正面风的压差力、斜向风的垂直力产生的力矩得到良好地转换利用，另外，本实用新型还能根据风力方向自由调整最佳迎风面，大大提升风能利用率。本实用新型整机结构简单，组装方便，造价或使用成本远低于现有风力发电机，并且使用效果好，值得推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

附图标记说明：主轴支架1，发电机2，曲轴3，连杆颈3-1，帆片4，控制连杆5，主轴齿轮6，连杆齿轮7，转子连杆8，转套9，底座10，圆形轨道11，固定框架12。

具体实施方式

实施例1

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

实施例1

一种旋轮线水平轴风力发电机，包括左右位置相对应的两个主轴支架，至少一个主轴支架设有发电机，两主轴支架之间至少设置有一根可转动的曲轴，曲轴上固定有帆片，曲轴上的连杆颈处活动连接有控制连杆，该控制连杆的另一端与发电机的主轴传动连接。

发电机的主轴上设有主轴齿轮；控制连杆一端固定有连杆齿轮，该连杆齿轮与主轴齿轮啮合传动。

左右两侧的主轴支架上分别设有与主轴支架转动配合的转子连杆，曲轴穿设于该两个转子连杆的上端之间并与转子连杆转动配合，转子连杆下端与发电机的主轴传动连接。

曲轴至少有三根，各曲轴上均固定有帆片，各曲轴的连杆颈上处均活动连接有控制连杆，各控制连杆的下端均固定于同一连杆齿轮上，该连杆齿轮与主轴齿轮啮合传动。

各曲轴两端均设有转子连杆，同一侧的转子连杆下端固定于同一转套上，该转套与发电机的主轴传动连接。

左右两侧的主轴支架底部固定有底座，该底座下方设有与底座转动配合的圆形轨道。

帆片通过固定框架固定于曲轴上。

本实用新型的工作原理：当帆片迎风受力时，帆片驱动曲轴转动，曲轴转动时使曲轴上的连杆颈处带动控制连杆做往复运动，控制连杆端部的连杆齿轮与主轴齿轮啮合传动，该啮合传动的方式是连杆齿轮绕主轴齿轮作无滑动滚动，带动发动机运转发电；同时，帆片迎风受力时，帆片还会给转子连杆施力，转子连杆上端受力时，使位于转子连杆下端转套发生转动，而转套是与发电机的主轴传动连接的，因此，转套的转动也成为了一个驱动发电机发电的动力源。曲轴优选为三根，一方面，是让两边的转子同步转动更稳定，如果曲轴数量过少，可能会由于两边的阻力差异导致变形而损坏器件。另一方面，两条相邻的曲轴上固定的帆片不能发生碰撞，帆片的长度要受到曲轴之间距离的限制。曲轴数量过多会导致帆片过短，影响拦风面积，所以三条曲轴无论从成本、效率和稳定性考虑都是最好的。另外，底座下方设有与底座转动配合的圆形轨道，不仅可以增加整机强度，还能自由调整迎风方向，以适应风向的变化，确保帆片总是以最佳角度迎风，进而使发电机主轴在更多时间获得最大力矩，让风能利用更加地充分。

虽然本实用新型已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。

Claims

1.一种旋轮线水平轴风力发电机，包括左右位置相对应的两个主轴支架（1），所述至少一个主轴支架（1）设有发电机（2），其特征是：所述两主轴支架（1）之间至少设置有一根可转动的曲轴（3），所述曲轴（3）上固定有帆片（4），所述曲轴（3）上的连杆颈（3-1）处活动连接有控制连杆（5），该控制连杆（5）的另一端与发电机（2）的主轴传动连接。

2.根据权利要求1所述的旋轮线水平轴风力发电机，其特征是：所述发电机（2）的主轴上设有主轴齿轮（6）；所述控制连杆（5）一端固定有连杆齿轮（7），该连杆齿轮（7）与主轴齿轮（6）啮合传动。

3.根据权利要求1或2所述的旋轮线水平轴风力发电机，其特征是：所述左右两侧的主轴支架（1）上分别设有与主轴支架（1）转动配合的转子连杆（8），所述曲轴（3）穿设于该两个转子连杆（8）的上端之间并与转子连杆（8）转动配合，所述转子连杆（8）下端与发电机（2）的主轴传动连接。

4.根据权利要求3所述的旋轮线水平轴风力发电机，其特征是：所述曲轴（3）至少有三根，所述各曲轴（3）上均固定有帆片（4），所述各曲轴（3）的连杆颈（3-1）上处均活动连接有控制连杆（5），各控制连杆（5）的下端均固定于同一连杆齿轮（7）上，该连杆齿轮（7）与主轴齿轮（6）啮合传动。

5.根据权利要求3所述的旋轮线水平轴风力发电机，其特征是：所述曲轴（3）至少有三根，各曲轴（3）两端均设有转子连杆（8），所述同一侧的转子连杆（8）下端固定于同一转套（9）上，该转套（9）与发电机（2）的主轴传动连接。

6.根据权利要求1或2所述的旋轮线水平轴风力发电机，其特征是：所述左右两侧的主轴支架（1）底部固定有底座（10），该底座（10）下方设有与底座（10）转动配合的圆形轨道（11）。

7.根据权利要求3所述的旋轮线水平轴风力发电机，其特征是：所述左右两侧的主轴支架（1）底部固定有底座（10），该底座（10）下方设有与底座（10）转动配合的圆形轨道（11）。

8.根据权利要求4或5所述的旋轮线水平轴风力发电机，其特征是：所述左右两侧的主轴支架（1）底部固定有底座（10），该底座（10）下方设有与底座（10）转动配合的圆形轨道（11）。

9.根据权利要求1或2所述的旋轮线水平轴风力发电机，其特征是：所述帆片（4）通过固定框架（12）固定于曲轴（3）上。

10.根据权利要求4或5所述的旋轮线水平轴风力发电机，其特征是：所述帆片（4）通过固定框架（12）固定于曲轴（3）上。