CN207892766U - 集风发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种集风发电装置，其包括箱体，箱体顶壁上转动安装有多根主轴，主轴上部探出箱体且主轴外伸端连接多个螺旋叶片，各螺旋叶片间隔环布在主轴周圈并形成球状回转体；主轴下部伸入箱体内且主轴的底部安装有带轮，各带轮之间连接有同步带；箱体内安装发电机，发电机的输入轴与其中一根主轴的底端连接，该根主轴上的带轮固装在主轴的底端部、其余主轴的底部通过超越离合机构连接有带轮轴，带轮固装在带轮轴的底端部，带轮轴转动安装在箱体顶壁上。本实用新型具有结构简单、使用方便、风能转换效率高、风力发电效果好的优点。

Description

集风发电装置

技术领域

本实用新型涉及风力发电领域，具体的说是一种集风发电装置。

背景技术

风力发电是目前人们利用风能的主要方式，其利用风力叶轮带动发电机转子转动，从而将风能转化为电能。但是，目前的风力发电装置多为大型风力发电机，其系统庞大，结构复杂，风能利用率低。在日常生活中很难见到风能发电装置。

电力在人们生产和生活中的作用越来越重要，现代电动汽车已日渐普及，为延长电动气车的续航能力，汽车生产厂商智计百出，比如加大电池容量，顶部加入太阳能电池板，或是沿路安装充电桩等等，而这些设计，对于自由出行方面都有这样那样的限制，都没有达到实用级的突破。大自然的能量采集不外乎光能、风能、水能等，光能的利用受天气的影响较大，而传统的风力发电受叶轮尺寸的限制无法移植到电动汽车上。

基于上述问题，本案申请人经过多年研究，终于开发出了一款结构简单、实施方便的小型风力发电装置，该风力发电装置能有效的将风能转化为电能，从而可以应用于生活中的各个领域，尤其是可以车载，以补充车载电池的电力。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用方便且风能转换效率高、风力发电效果好的集风发电装置。

为解决上述技术问题，本实用新型的集风发电装置包括箱体，其结构特点是所述箱体顶壁转动安装有多根主轴，主轴上部探出箱体且主轴外伸端连接多个螺旋叶片，各螺旋叶片间隔环布在主轴周圈并形成球状回转体；主轴下部伸入箱体内且主轴的底部安装有带轮，各带轮之间连接有同步带；箱体内安装发电机，发电机的输入轴与其中一根主轴的底端连接，该根主轴上的带轮固装在主轴的底端部、其余主轴的底部通过超越离合机构连接有带轮轴，带轮轴转动安装在箱体顶壁上，带轮固装在带轮轴的底端部。

采用上述结构，利用各螺旋叶片收集风能，每个球形回转体为一个采风点，球形回转体带动主轴转动，当某一采风点的转速足够大时，超越离合机构结合，该采风点接入驱动系统，该采风点的主轴带动带轮轴转速增加，从而带动同步带以及发电机输入轴的转速增加，发电机发电功率增加。当某一采风点的转速降低时，超越离合机构分离，带轮轴和带轮轴上的带轮仍跟随同步带转动，该采风点的主轴以及球形回转体退出驱动系统，避免了该采风点成为驱动系统的负载而影响发电效率。可见，本实用新型的采风机构利用多个球形回转体采风，可保证发电效果，同时，利用超越离合机构，可根据采风点的具体风力和转速情况，有选择的接入或退出驱动系统，从而最大限度的保证了系统的发电效率。

对于超越离合机构的具体结构，其包括固装在主轴底端的主动盘、固装在带轮轴顶端的从动盘，从动盘上开设有与主动盘相适应的沉槽，主动盘的周圈间隔开设多个楔形槽，楔形槽内滑动安装有辊柱。根据本案的特殊结构而特意设计上述离合机构，具体的，当主轴转速增大并超过带轮轴转速时，主动盘的转速大于从动盘的转速，辊柱朝向楔形槽相对较窄的一端滑动并最终挤紧在主动盘和从动盘之间，主动盘与从动盘同步转动，离合机构结合；当主轴转速减小时，主动盘的转速降低，辊柱朝向楔形槽相对较宽的一端滑动，主动盘与从动盘脱离，离合机构分离。

对于主轴和带轮轴的转动安装结构，主轴通过底座安装在箱体顶壁上，底座为嵌装在箱体顶壁上的筒体，筒体内部通过上支架安装有上支撑套、通过下支架安装有下支撑套；与发电机输入轴连接的主轴转动穿装在上、下两个支撑套中，其余主轴仅转动穿装在上支撑套中，带轮轴转动穿装在下支撑套中。

球形回转体的转速依据采风位置的不同而大小不一，由于发电机的输入转速需要设置上限，也为了避免转速过大对采风机构造成损伤，因此，需要系统需要设置超速阻尼机构，具体的：所述底座筒体内部通过副支架安装有阻尼套环，阻尼套环套设在主轴外部，主轴柱面的周圈上间隔开设多个凹槽，凹槽内安装有可径向滑动并能探出凹槽开口的阻尼块，阻尼块的外表面为弧形且阻尼块与凹槽之间连接有拉簧。将超速阻尼机构设置在主轴上，当主轴转速过大时，在强离心力的作用下，阻尼块克服拉簧的弹力，径向向外滑动并探出凹槽，阻尼块的外表面与阻尼套环的内壁滑动接触，形成刹车结构，从而将主轴转速限制在系统的承受范围。

对于球形回转体的具体结构，所述主轴的顶端固装有回转圆盘，螺旋叶片的顶端连接在回转圆盘的边沿，底座筒体的顶部转动套接有回转套，螺旋叶片的底端连接在回转套上。

对于箱体的具体结构，所述球形回转体的内部为空腔结构，该空腔结构通过各螺旋叶片之间的间隙与外界连通，该空腔结构通过底座筒体与箱体内腔连通，箱体内腔封闭且箱体的端部和/或底壁上开设风口。当风口开设在箱体端部时，主要适用于装置单独使用时的情形，具体使用时，可将装置箱体固定在户外或各种车辆的任意位置处。当风口开设在底壁上时，主要适用于有顶棚的车辆，包括小型轿车、大中型客车、厢式货车等，能在车辆停止时采集风能以补充车载电池的电力。同时，借助球形回转体的空腔结构以及底座筒体的内部空腔，可将车内密闭空间与外部连通，有助于车内通风换气。

所述箱体内安装有多个压紧轮，压紧轮抵靠在同步带的外侧。具体的，所述带轮间隔设置一排，箱体内安装多个压紧轮，压紧轮成对设置且分别抵靠在同步带的两侧，相邻两个带轮之间设置一对压紧轮。压紧轮在同步带的两侧起到限位作用，成对设置的压紧轮还起到收束和涨紧同步带的作用，保证驱动系统稳定运行。

所述螺旋叶片的外表面上敷设有太阳能薄膜板，太阳能薄膜板的电力输出并入发电机的电力输出端。各螺旋叶片暴露在外，能直接接收光照，同时，螺旋叶片表面为弧形，可从多个角度吸收光照能量，保证太阳能发电效果，当风力较小时，可使用太阳能发电，两种发电方式起到互补作用，保证系统电力输出效果和系统可靠性。

综上所述，本实用新型具有结构简单、使用方便、风能转换效率高、风力发电效果好的优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中主动带轮为单排时同步带与各轮的配合结构示意图；

图3为主轴直接通过轴承转动安装在箱体顶壁上的结构示意图；

图4为主轴通过底座安装时的结构示意图；

图5为沿图4中A-A向的剖视放大结构示意图；

图6为本实用新型中超越离合机构的放大结构示意图；

图7为主轴通过底座安装时的另一种结构示意图；

图8为本实用新型中超速阻尼结构的具体结构示意图；

图9为沿图8中B-B向的剖视放大结构示意图。

具体实施方式

参照附图，本实用新型的集风发电装置包括箱体1，箱体1顶壁上转动安装有多根主轴3，主轴3上部探出箱体1且主轴3外伸端连接多个螺旋叶片4，各螺旋叶片4间隔环布在主轴3周圈并形成球状回转体；主轴3下部伸入箱体1内且主轴3的底部安装有带轮，各带轮之间连接有同步带8；箱体1内安装发电机9，发电机9的输入轴与其中一根主轴3的底端连接，该根主轴3上的带轮7固装在主轴3的底端部、其余主轴3的底部通过超越离合机构6连接有带轮轴10，带轮轴10转动安装在箱体1上，带轮7固装在带轮轴10的底端部，

上述结构中，利用各螺旋叶片4收集风能，每个球形回转体为一个采风点，球形回转体带动主轴3转动，当某一采风点的转速足够大时，超越离合机构结合，该采风点接入驱动系统，该采风点的主轴3带动带轮轴10转速增加，从而带动同步带8以及发电机输入轴的转速增加，发电机发电功率增加。当某一采风点的转速降低时，超越离合机构分离，带轮轴10和带轮轴10上的带轮7仍跟随同步带8转动，该采风点的主轴3以及球形回转体退出驱动系统，避免了该采风点成为驱动系统的负载而影响发电效率。可见，本实用新型的采风机构利用多个球形回转体采风，可保证发电效果，同时，利用超越离合机构，可根据采风点的具体风力和转速情况，有选择的接入或退出驱动系统，从而最大限度的保证了系统的发电效率。

参照附图，对于超越离合机构6的具体结构，其包括固装在主轴3底端的主动盘61、固装在带轮轴10顶端的从动盘62，从动盘62上开设有与主动盘61相适应的沉槽，主动盘61的周圈间隔开设多个楔形槽63，楔形槽63内滑动安装有辊柱64。根据本案的特殊结构而特意设计上述离合机构，具体的，当主轴3转速增大并超过带轮轴10转速时，主动盘61的转速大于从动盘62的转速，辊柱64朝向楔形槽63相对较窄的一端滑动并最终挤紧在主动盘61和从动盘62之间，主动盘61与从动盘62同步转动，离合机构结合；当主轴3转速减小时，主动盘61的转速降低，辊柱64朝向楔形槽63相对较宽的一端滑动，主动盘61与从动盘62脱离，离合机构分离。

参照附图，对于各个主轴3和带轮轴10的转动安装结构，主轴3通过底座2安装在箱体顶壁上，底座2为嵌装在箱体1顶壁上的筒体，筒体内部通过上支架11安装有上支撑套12、通过下支架13安装有下支撑套14；与发电机输入轴连接的主轴转动穿装在上、下两个支撑套中，其余主轴仅转动穿装在上支撑套12中，带轮轴10转动穿装在下支撑套14中。

参照附图，当主轴3通过底座2安装时，对于球形回转体的具体结构，主轴3的顶端固装有回转圆盘15，螺旋叶片4的顶端连接在回转圆盘15的边沿，底座筒体的顶部转动套接有回转套16，螺旋叶片4的底端连接在回转套16上。

对于主轴的另一种安装结构，如图3所示，主轴3可直接通过轴承转动安装在箱体顶壁上，此时的副轴需要通过额外设置的支架转动连接在箱体顶壁上。

球形回转体的转速依据采风位置的不同而大小不一，由于发电机的输入转速需要设置上限，也为了避免转速过大对采风机构造成损伤，因此，需要系统需要设置超速阻尼机构，具体的：底座筒体内部通过副支架20安装有阻尼套环21，阻尼套环21套设在主轴3外部，主轴3柱面的周圈上间隔开设多个凹槽，凹槽内安装有可径向滑动并能探出凹槽开口的阻尼块22，阻尼块22的外表面为弧形且阻尼块22与凹槽之间连接有拉簧23。将超速阻尼机构设置在主轴3上，当主轴3转速过大时，在强离心力的作用下，阻尼块22克服拉簧23的弹力，径向向外滑动并探出凹槽，阻尼块22的外表面与阻尼套环21的内壁滑动接触，形成刹车结构，从而将主轴3转速限制在系统的承受范围。

参照附图，球形回转体的内部为空腔结构，该空腔结构通过各螺旋叶片4之间的间隙与外界连通，该空腔结构通过底座筒体与箱体内腔连通，箱体内腔封闭且箱体的端部和/或底壁上开设风口19。当风口开设在箱体端部时，主要适用于装置单独使用时的情形，具体使用时，可将装置箱体1固定在户外或各种车辆的任意位置处。当风口开设在底壁上时，主要适用于有顶棚的车辆，包括小型轿车、大中型客车、厢式货车等，能在车辆停止时采集风能以补充车载电池的电力。同时，借助球形回转体的空腔结构以及底座筒体的内部空腔，可将车内密闭空间与外部连通，有助于车内通风换气。

参照附图，箱体1内安装有多个压紧轮18，压紧轮18抵靠在同步带8的外侧。带轮7间隔设置一排，箱体1内安装多个压紧轮18，压紧轮18成对设置且分别抵靠在同步带8的两侧，相邻两个带轮7之间设置一对压紧轮18。压紧轮18在同步带的两侧起到限位作用，成对设置的压紧轮18还起到收束和涨紧同步带的作用，保证驱动系统稳定运行。

作为一种功能扩展，螺旋叶片4的外表面上敷设有太阳能薄膜板，太阳能薄膜板的电力输出并入发电机9的电力输出端。各螺旋叶片4暴露在外，能直接接收光照，同时，螺旋叶片4表面为弧形，可从多个角度吸收光照能量，保证太阳能发电效果，当风力较小时，可使用太阳能发电，两种发电方式起到互补作用，保证系统电力输出效果和系统可靠性。

综上所述，本实用新型不限于上述具体实施方式。在不脱离本实用新型技术方案的前提下，本领域技术人员可对上述具体结构进行更改或修饰，上述更改或修饰均应落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种集风发电装置，包括箱体（1），其特征是所述箱体（1）顶壁上转动安装有多根主轴（3），主轴（3）上部探出箱体（1）且主轴（3）外伸端连接多个螺旋叶片（4），各螺旋叶片（4）间隔环布在主轴（3）周圈并形成球状回转体；主轴（3）下部伸入箱体（1）内且主轴（3）的底部安装有带轮，各带轮之间连接有同步带（8）；箱体（1）内安装发电机（9），发电机（9）的输入轴与其中一根主轴（3）的底端连接，该根主轴（3）上的带轮（7）固装在主轴（3）的底端部、其余主轴（3）的底部通过超越离合机构（6）连接有带轮轴（10），带轮轴（10）转动安装在箱体顶壁上，带轮（7）固装在带轮轴（10）的底端部。

2.如权利要求1所述的集风发电装置，其特征是所述超越离合机构（6）包括固装在主轴（3）底端的主动盘（61）、固装在带轮轴（10）顶端的从动盘（62），从动盘（62）上开设有与主动盘（61）相适应的沉槽，主动盘（61）的周圈间隔开设多个楔形槽（63），楔形槽（63）内滑动安装有辊柱（64）。

3.如权利要求1所述的集风发电装置，其特征是所述主轴（3）通过底座（2）安装在箱体顶壁上，底座（2）为嵌装在箱体（1）顶壁上的筒体，筒体内部通过上支架（11）安装有上支撑套（12）、通过下支架（13）安装有下支撑套（14）；与发电机输入轴连接的主轴转动穿装在上、下两个支撑套中，其余主轴仅转动穿装在上支撑套（12）中，带轮轴（10）转动穿装在下支撑套（14）中。

4.如权利要求3所述的集风发电装置，其特征是底座筒体内部通过副支架（20）安装有阻尼套环（21），阻尼套环（21）套设在主轴（3）外部，主轴（3）柱面的周圈上间隔开设多个凹槽，凹槽内安装有可径向滑动并能探出凹槽开口的阻尼块（22），阻尼块（22）的外表面为弧形且阻尼块（22）与凹槽之间连接有拉簧（23）。

5.如权利要求3所述的集风发电装置，其特征是所述主轴（3）的顶端固装有回转圆盘（15），螺旋叶片（4）的顶端连接在回转圆盘（15）的边沿，底座筒体的顶部转动套接有回转套（16），螺旋叶片（4）的底端连接在回转套（16）上。

6.如权利要求5所述的集风发电装置，其特征是所述球状回转体的内部为空腔结构，该空腔结构通过各螺旋叶片（4）之间的间隙与外界连通，该空腔结构通过底座筒体与箱体内腔连通，箱体内腔封闭且箱体的端部和/或底壁上开设风口（19）。

7.如权利要求1所述的集风发电装置，其特征是所述箱体（1）内安装有多个压紧轮（18），压紧轮（18）抵靠在同步带（8）的外侧。

8.如权利要求7所述的集风发电装置，其特征是所述带轮（7）间隔设置一排，箱体（1）内安装多个压紧轮（18），压紧轮（18）成对设置且分别抵靠在同步带（8）的两侧，相邻两个带轮（7）之间设置一对压紧轮（18）。

9.如权利要求1-8中任一项所述的集风发电装置，其特征是所述螺旋叶片（4）的外表面上敷设有太阳能薄膜板，太阳能薄膜板的电力输出并入发电机（9）的电力输出端。