CN218760222U - 一种升阻型四面体风力机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种升阻型四面体风力机，由四面体三叶片耦合涡轮机、升力型叶片风轮、光伏组件、螺旋风轮、避雷装置构成，所述四面体三叶片耦合涡轮机的周向四面包括多个三叶片耦合涡轮机，所述三叶片耦合涡轮机由轻量化材质制成，其叶片组成具有优良的空气动能利用性能，所述四面体三叶片耦合涡轮机还设有起发电机和蓄电池组件，由光伏组件提供电能，所述三叶片耦合涡轮机在风力和光电作用下自转通过同步轮与同步带驱动中心主轴旋转还会形成马格努斯效应带动本升阻型四面体风力机围绕中心主轴沿固定方向旋转，本实用新型升阻型结合具有微风启动和在低风速下进行动能补充，结构简单稳定，具有很好的推广前景。

Description

一种升阻型四面体风力机

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，具体是指一种升阻型四面体风力机。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，愈来愈受到人们的重视。而利用风能发电更是越来越普遍。风能作为一种清洁的、没有公害的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风力发电是把风的动能转为电能，利用风力发电非常环保，且能够产生的电能非常巨大，因此越来越多的国家更加重视风力发电。在我国西部地区，风力发电技术已经得到广泛的应用。但是现有的风力发电技术存在发电效率低、成本高、适用性不强等问题，如何解决以上问题成为研究方向。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决背景技术中存在的问题，提供一种升阻型四面体风力机。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：一种升阻型四面体风力机，由立柱、四面体三叶片耦合涡轮机、升力型叶片风轮、光伏组件、螺旋风轮、避雷装置构成；

所述四面体三叶片耦合涡轮机，包括上机架和下机架，所述上机架和下机架均为四边形；

所述四面体三叶片耦合涡轮机还包括中心主轴，所述中心主轴穿设于上机架和下机架的中心位置；

所述四面体三叶片耦合涡轮机还包括三叶片耦合涡轮机，所述上机架和下机架通过三叶片耦合涡轮机连接，所述三叶片耦合涡轮机设置在上机架和下机架的边缘，所述上机架和下机架的四角均设有三叶片耦合涡轮机，所述四角设置的三叶片耦合涡轮机之间还设置有一个或多个三叶片耦合涡轮机。

作为一种优选方案，所述三叶片耦合涡轮机，包括第一轮盘和第二轮盘，所述第一轮盘和第二轮盘的圆心之间通过中轴固定连接，所述第一轮盘和第二轮盘之间设置有三个在中轴外侧周向布置的相对于中轴中心对称的双曲面阻力叶片，所述双曲面阻力叶片的大曲面远离所述中轴，所述双曲面阻力叶片的小曲面靠近所述中轴；

所述三个双曲面阻力叶片为S型，所述三个双曲面阻力叶片的小曲面弧形凸面顶点到中轴的距离相等；

所述三个双曲面阻力叶片以中轴旋转轨迹为正圆形；

所述第一轮盘和第二轮盘上均设有与所述中轴共线的轴套。

作为一种优选方案，所述上机架包括上夹板、下夹板，以及传动机构，所述传动机构设置在所述上夹板和下夹板之间，所述传动机构包括，同步轮、同步带、主动齿轮、从动齿轮、主轴齿轮，所述同步轮与所述三叶片耦合涡轮机连接，所述同步带连接同步轮，所述主动齿轮通过同步带与同步轮连接，所述主动齿轮通过从动齿轮与主轴齿轮啮合，所述主轴齿轮与所述中心主轴固定连接；

所述上机架的中心连接板还设有起发电机，所述起发电机通过同步轮连接三叶片耦合涡轮机和主动齿轮，所述起发电机还设置有蓄电池组件，所述蓄电池组件还包括控制器；

所述下机架的设置与上机架相同并上下对置。

作为一种优选方案，所述升力型叶片风轮固定连接在四面体三叶片耦合涡轮机上，所述升力型叶片风轮包括升力型叶片和支撑臂，所述支撑臂连接在所述四面体三叶片耦合涡轮机的上机架和下机架上；

所述升力型叶片为四个设置在四面体三叶片耦合涡轮机的四边形四角到中心主轴的延长线上；

所述升力型叶片为现有技术中的任意款型。

作为一种优选方案，所述光伏组件，设置在四面体三叶片耦合涡轮机的上方，固定连接在上机架上；

所述光伏组件连接所述蓄电池组件。

作为一种优选方案，所述螺旋风轮固定连接在中心主轴上，所述螺旋风轮在光伏组件上方。

作为一种优选方案，所述避雷装置设置在所述螺旋风轮上部固定连接在中心主轴上。

本实用新型具有如下优点：多个三叶片耦合涡轮机组合成四面体风力机有效提高了单位空间的风能利用率，将动能聚合到中心主轴上，升阻型叶片结合，在低风速和高风速都能使用，提高了适用性，结合利用光伏和储能电池，在低风速下可以进行动能补充，可以解决风力发电效率低的技术问题，本实用新型结构简单稳定，成本低，节能环保，具有很好的推广前景。

附图说明

图1是本实用新型不带光伏组件的结构示意图。

图2是本实用新型带光伏组件的结构示意图。

图3是本实用新型不带光伏组件的侧面结构示意图。

图4是本实用新型带光伏组件的俯视结构示意图。

图5是本实用新型不带光伏组件和上机架顶板的结构示意图。

图6是三叶片耦合涡轮机的结构示意图1。

图7是三叶片耦合涡轮机使用状态的原理示意图。

图8是传动机构的结构示意图1。

图9是传动机构的结构示意图2。

如图所示：1、立柱，2、上机架，3、下机架，4、三叶片耦合涡轮机，5、主动齿轮，6、从动齿轮，7、第一轮盘，8、中心主轴，9、蓄电池组件，10、起发电机，11、上夹板，12、下夹板，13、支撑臂，14、升力型叶片，15、同步轮，16、同步带，17、避雷装置，18、光伏组件，19、螺旋风轮，20、第二轮盘，21、中轴，22、双曲面阻力叶片，23、轴套，24、主轴齿轮，25、控制器。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型实施例的描述中，如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。在本实用新型实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。

附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

实施例

结合附图，一种升阻型四面体风力机，由立柱1、四面体三叶片耦合涡轮机、升力型叶片风轮、光伏组件18、螺旋风轮19、避雷装置17构成；

所述四面体三叶片耦合涡轮机，包括上机架2和下机架3，所述上机架2和下机架3均为四边形；

所述四面体三叶片耦合涡轮机还包括中心主轴8，所述中心主轴8穿设于上机架2和下机架2的中心位置；

所述四面体三叶片耦合涡轮机还包括三叶片耦合涡轮机4，所述上机架2和下机架3通过三叶片耦合涡轮机4连接，所述三叶片耦合涡轮机4设置在上机架2和下机架3的边缘，所述上机架2和下机架3的四角均设有三叶片耦合涡轮机4，所述四角设置的三叶片耦合涡轮机4之间还设置有一个或多个三叶片耦合涡轮机4。

作为本实施例的较佳实施方案，所述三叶片耦合涡轮机4，包括第一轮盘7和第二轮盘20，所述第一轮盘7和第二轮盘20的圆心之间通过中轴21固定连接，所述第一轮盘7和第二轮盘20之间设置有三个在中轴21外侧周向布置的相对于中轴21中心对称的双曲面阻力叶片22，所述双曲面阻力叶片22的大曲面远离所述中轴21，所述双曲面阻力叶片22的小曲面靠近所述中轴21；

所述三个双曲面阻力叶片22为S型，所述三个双曲面阻力叶片22的小曲面弧形凸面顶点到中轴21的距离相等；

所述三个双曲面阻力叶片22以中轴21旋转轨迹为正圆形；

所述第一轮盘7和第二轮盘20上均设有与所述中轴21共线的轴套23。

作为本实施例的较佳实施方案，所述上机架2包括上夹板11、下夹板12，以及传动机构，所述传动机构设置在所述上夹板11和下夹板12之间，所述传动机构包括，同步轮15、同步带16、主动齿轮5、从动齿轮6、主轴齿轮24，所述同步轮15与所述三叶片耦合涡轮机4连接，所述同步带16连接同步轮15，所述主动齿轮5通过同步带16与同步轮15连接，所述主动齿轮5通过从动齿轮6与主轴齿轮24啮合，所述主轴齿轮24与所述中心主轴8固定连接；

所述上机架2的中心连接板还设有起发电机10，所述起发电机10通过同步轮15连接三叶片耦合涡轮机4和主动齿轮5，所述起发电机10还设置有蓄电池组件9，所述蓄电池组件9还包括控制器25；

所述下机架3的设置与上机架2相同并上下对置。

作为本实施例的较佳实施方案，所述升力型叶片风轮固定连接在四面体三叶片耦合涡轮机上，所述升力型叶片风轮包括升力型叶片14和支撑臂13，所述支撑臂13连接在所述四面体三叶片耦合涡轮机的上机架2和下机架3上；

所述升力型叶片14为四个设置在四面体三叶片耦合涡轮机的四边形四角到中心主轴的延长线上；

所述升力型叶片14为现有技术中的任意款型。

作为本实施例的较佳实施方案，所述光伏组件18，设置在四面体三叶片耦合涡轮机的上方，固定连接在上机架2上；

所述光伏组件2连接所述蓄电池组件9。

作为本实施例的较佳实施方案，所述螺旋风轮19固定连接在中心主轴8上，所述螺旋风轮19在光伏组件18上方。

作为本实施例的较佳实施方案，所述避雷装置27设置在所述螺旋风轮19上部，固定连接在中心主轴8上。

本实用新型的工作原理：1、三叶片耦合涡轮机由三个双曲面阻力叶片围绕中轴周向均匀布置，三个双曲面阻力叶片正视下小曲面弧形凸面顶点对向中轴并留有间隙，大曲面凸面顶点方向相反，根据伯努利定理，流动速度增加，流体的静压将减小；反之，流动速度减小，流体的静压将增加。但是流体的静压和动压之和，称为总压始终保持不变，当流体通过大曲面凸面时流动速度增加，流体的静压将减小，流体通过大曲面凹面时流动速度减小，流体的静压将增加，反之，当流体通过小曲面凸面时流动速度增加，流体的静压将减小，流体通过小曲面凹面时流动速度减小，流体的静压将增加。在单个双曲面阻力叶片上流体的动能利用在大小曲面上具有两次利用。

由于三叶片耦合涡轮机由三个双曲面阻力叶片围绕中轴周向均匀布置，根据伯努利定理，风能速度增加将导致压强减小，控制双曲面阻力叶片以中轴旋转轨迹为正圆形，三个双曲面阻力叶片正视下小曲面弧形凸面顶点对向中轴并留有间隙，提高了单位空间内的流体动能的利用率，尤其是可以提高低速风能的动能利用，可以提高单位空间内风能利用率，低风速风能利用率最高。由若干个单个三叶片耦合涡轮机相互间隔，在四面体的四角各布设一个三叶片耦合涡轮机，每个面间隔布设若干三叶片耦合涡轮机通过同步轮在上下轴连动。由四面体上下面中心线传动到中心主轴上。将单个三叶片耦合涡轮机的动能集中作用在中心主轴上，带动中心主轴转动。单个三叶片耦合涡轮机自转，带动整个风力机公转。

2、三叶片耦合涡轮机构成的四面体风力机，根据马格努斯效应，由于物体旋转可以带动周围流体旋转，使的物体一侧的流体速度增加，另一侧流体速度减小。三叶片耦合涡轮机的转动带动四面体风力机沿一个方向转动。提高了单位空间内风能利用率，

3，本实用新型还采用了与光伏组件的结合，将太阳能转化成动能使本实用新型在低风速风能利用率最高。

4、本实用新型还采用起发电机与蓄电池的结合，在风能大时或阳光强时将动能储存在蓄电池中，在风能小时通过起动电机使四面体风力机运转，从而提高了本实用新型在低风速风能利用率，本实用新型风力发电机采用了全新的垂直轴风力叶片发电结构，其发电效率高，结构稳定。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种升阻型四面体风力机，其特征在于：由立柱、四面体三叶片耦合涡轮机、升力型叶片风轮、光伏组件、螺旋风轮、避雷装置构成；

所述四面体三叶片耦合涡轮机，包括上机架和下机架，所述上机架和下机架均为四边形；

所述四面体三叶片耦合涡轮机还包括中心主轴，所述中心主轴穿设于上机架和下机架的中心位置；

所述四面体三叶片耦合涡轮机还包括三叶片耦合涡轮机，所述上机架和下机架通过三叶片耦合涡轮机连接，所述三叶片耦合涡轮机设置在上机架和下机架的边缘，所述上机架和下机架的四角均设有三叶片耦合涡轮机，所述四角设置的三叶片耦合涡轮机之间还设置有一个或多个三叶片耦合涡轮机。

2.根据权利要求1所述的一种升阻型四面体风力机，其特征在于：所述三叶片耦合涡轮机，包括第一轮盘和第二轮盘，所述第一轮盘和第二轮盘的圆心之间通过中轴固定连接，所述第一轮盘和第二轮盘之间设置有三个在中轴外侧周向布置的相对于中轴中心对称的双曲面阻力叶片，所述双曲面阻力叶片的大曲面远离所述中轴，所述双曲面阻力叶片的小曲面靠近所述中轴；

所述三个双曲面阻力叶片为S型，所述三个双曲面阻力叶片的小曲面弧形凸面顶点到中轴的距离相等；

所述三个双曲面阻力叶片以中轴旋转轨迹为正圆形；

所述第一轮盘和第二轮盘上均设有与所述中轴共线的轴套。

3.根据权利要求1所述的一种升阻型四面体风力机，其特征在于：所述上机架包括上夹板、下夹板，以及传动机构，所述传动机构设置在所述上夹板和下夹板之间，所述传动机构包括，同步轮、同步带、主动齿轮、从动齿轮、主轴齿轮，所述同步轮与所述三叶片耦合涡轮机连接，所述同步带连接同步轮，所述主动齿轮通过同步带与同步轮连接，所述主动齿轮通过从动齿轮与主轴齿轮啮合，所述主轴齿轮与所述中心主轴固定连接；

所述上机架的中心连接板还设有起发电机，所述起发电机通过同步轮连接三叶片耦合涡轮机和主动齿轮，所述起发电机还设置有蓄电池组件，所述蓄电池组件还包括控制器；

所述下机架的设置与上机架相同并上下对置。

4.根据权利要求1所述的一种升阻型四面体风力机，其特征在于：所述升力型叶片风轮固定连接在四面体三叶片耦合涡轮机上，所述升力型叶片风轮包括升力型叶片和支撑臂，所述支撑臂连接在所述四面体三叶片耦合涡轮机的上机架和下机架上；

所述升力型叶片为四个设置在四面体三叶片耦合涡轮机的四边形四角到中心主轴的延长线上；

所述升力型叶片为现有技术中的任意款型。

5.根据权利要求3所述的一种升阻型四面体风力机，其特征在于：所述光伏组件，设置在四面体三叶片耦合涡轮机的上方，固定连接在上机架上；

所述光伏组件连接所述蓄电池组件。

6.根据权利要求1所述的一种升阻型四面体风力机，其特征在于：所述螺旋风轮固定连接在中心主轴上，所述螺旋风轮在光伏组件上方。

7.根据权利要求6所述的一种升阻型四面体风力机，其特征在于：所述避雷装置设置在所述螺旋风轮上部固定连接在中心主轴上。

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