CN219220635U - 一种用于风筝发电的传动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于风筝发电的传动装置，涉及风力发电设备技术领域；包括：第一拉索卷轴，第一拉索卷轴用于收卷主体拉索；第一转矩合成分解机构，第一转矩合成分解机构的第一传动轴与第一拉索卷轴传动连接、第三传动轴用于与发电轴传动连接；第一姿态控制机构，第一姿态控制机构输出端与第一转矩合成分解机构的第二传动轴传动连接。本实用新型第一拉索卷轴、第一姿态控制机构与第一转矩合成分解机构，并通过第一转矩合成分解机构的第三传动轴输出，因此，能够将风筝输出的功率传递给发电机的同时将风筝姿态控制装置的转矩传递给风筝拉索，以控制风筝拉索的长短，进而控制风筝的姿态，从而同步进行发电和控制风筝的姿态。

Description

一种用于风筝发电的传动装置

技术领域

本实用新型涉及风力发电设备技术领域，具体涉及一种用于风筝发电的传动装置。

背景技术

目前，国内的电力约80%来于火力发电、15% 来于水力发电、4% 来于核电、仅1%来于风能和太阳能发电。火力发电的燃煤资源有限，而且会排放大量污染气体，引起环境污染和温室效应，不利于可持续发展。风能是一种清洁可再生能源，而我们幅员辽阔，风能丰富，若能够提供对风能的利用率，可有效改善环境污染和温室效应问题。

现有的风力发电设备有两类，一种是在地面架设风车，以通过地面风吹动风车发电，对风力大小和方向有比较高的要求；另一种是高空发电（风筝或升降伞），通过姿态调整装置条件风筝的姿态，使得风筝在风力作用下上升，通过风筝的上升的拉力带动发电机运转，进行发电，然后通过控制风筝的形态，由卷扬设备下拉风筝，以循环进行发电。其中，风筝姿态调节装置和风筝拉索卷扬装置通过一条或多条拉索相连，如果采用多条拉索控制风筝姿态时，拉索的分离控制复杂，如果采用离合器加刹车的控制结构，容易导致发电不连续，发电效率低，导致不具备经济价值。

实用新型内容

针对现有风力发电设备不能同步进行发电和控制风筝姿态的技术问题；本实用新型提供了一种用于风筝发电的传动装置，能够将风筝输出的功率传递给发电机进行发电，同时将风筝姿态控制装置的转矩传递给风筝拉索，以控制风筝拉索的长短，进而控制风筝的姿态，从而同步进行发电和控制风筝的姿态。

本实用新型通过下述技术方案实现：

本实用新型提供了一种用于风筝发电的传动装置，包括：第一拉索卷轴，所述第一拉索卷轴用于收卷主体拉索；第一转矩合成分解机构，所述第一转矩合成分解机构包括第一传动轴、第二传动轴和第三传动轴，且所述第一传动轴、所述第二传动轴和所述第三传动轴中，任意两轴的转矩可合成到另一轴输出、任一轴的转矩可分解到另外两轴输出；所述第一转矩合成分解机构的第一传动轴与所述第一拉索卷轴传动连接，所述第一转矩合成分解机构的第三传动轴用于与发电轴传动连接；第一姿态控制机构，所述第一姿态控制机构输出端与所述第一转矩合成分解机构的第二传动轴传动连接，所述第一姿态控制机构用于控制风筝角点位置。

本实用新型提供的一种用于风筝发电的传动装置，在使用时，将用于发电的风筝各角点连接的主体拉索绕设在第一拉索卷轴上、将发电机通过发电轴与第一转矩合成分解机构的第三传动轴传动连接，使得发电机、用于控制风筝角点位置的第一姿态控制机构和用于收卷主体拉索的第一拉索卷轴，通过第一转矩合成分解机构传动连接，而转矩合成分解机构的任意两个转矩决定另一个转矩。

在用于发电的风筝上升时（主体拉索做功），主体拉索带动第一拉索卷轴沿其自身轴线转动，第一姿态控制机构保持待机状态、第一转矩合成分解机构的第二传动轴固定，此时，第一转矩合成分解机构的行星轮受其第二传动轴的限制，公转弧长必须和在第二传动轴上的自转弧长相等反向，因此，由第一传动轴输入转矩按对应比值分配到行星轮自转和公转上，即将公转传递到第三传动轴，从而将第一拉索卷轴的转矩传递给发电轴，以带动发电机发电。

当需要控制风筝的姿态时，由第一拉索卷轴和第一姿态控制机构同时输入力矩给第一转矩合成分解机构，第一转矩合成分解机构的第二传动轴和第一传动轴同时作用在行星轮上，并通过第一转矩合成分解机构的第三传动轴输出，从而在对风筝姿态进行控制的同时，第一转矩合成分解机构也能够带动发电轴进行发电，以最大程度的利用风能发电。

综上，本实用新型提供的用于风筝发电的传动装置，能够将风筝输出的功率传递给发电机进行发电，同时将风筝姿态控制装置的转矩传递给风筝拉索，以控制风筝拉索的长短，进而控制风筝的姿态，从而同步进行发电和控制风筝的姿态。

在一可选的实施方式中，所述第一姿态控制机构包括第二转矩合成分解机构、第一横向调节轴和第一纵向调节轴；所述第二转矩合成分解机构的第三传动轴与所述第一转矩合成分解机构的第二传动轴传动连接，所述第二转矩合成分解机构的第一传动轴与所述第一横向调节轴传动连接，所述第二转矩合成分解机构的第二传动轴与所述第一纵向调节轴传动连接。

由于第一横向调节轴与第二转矩合成分解机构的第一传动轴传动相连、第一纵向调节轴与第二转矩合成分解机构的第二传动轴传动连接，因此，第一横向调节轴和第一纵向调节轴输出的力矩，通过第二转矩合成分解机构合成后传递给第一转矩合成分解机构的第二传动轴，以根据用于发电的风筝角点位置与第一横向调节轴和第一纵向调节轴相对夹角不同，按照各自夹角余弦值传动比传动，将风筝角点的二维平面分布映射到第一横向调节轴和第一纵向调节轴上。而余弦值有正负，相应传动有正向反向之分，使得与主体拉索方向一致的拉力，在映射到第一横向调节轴和第一纵向调节轴上时实现正负相对平衡，因此主体拉索输入的功率不会传动给第一姿态控制机构，从而实现功率和控制分离。

在一可选的实施方式中，还包括第三转矩合成分解机构；所述第三转矩合成分解机构的第一传动轴与所述第一转矩合成分解机构的第二传动轴传动连接，所述第三转矩合成分解机构的第三传动轴与所述第二转矩合成分解机构的第三传动轴传动连接；所述第三转矩合成分解机构的第二传动轴传动连接有第一姿态控制组件，所述第一姿态控制组件用于修正主体拉索的长度控制误差。通过第三转矩合成分解机构传动连接第一转矩合成分解机构和第二转矩合成分解机构，并引入第一姿态控制组件，可通过第一姿态控制组件微调主体拉索的长度，从而消除控制误差。

在一可选的实施方式中，所述第一横向调节轴和所述第一纵向调节轴平行设置，且所述第一横向调节轴长度方向与所述第一拉索卷轴长度方向相互垂直。以便于减小装置的体积，同时便于通过第一横向调节轴和第一纵向调节轴控制所有第一拉索卷轴的正反转。

在一可选的实施方式中，还包括第二拉索卷轴，所述第二拉索卷轴用于收卷稳定拉索，且所述第二拉索卷轴与第四转矩合成分解机构的第一传动轴传动连接；所述第四转矩合成分解机构的第三传动轴与第二姿态控制机构的输出端传动连接，所述第二姿态控制机构用于稳定风筝的姿态，所述第四转矩合成分解机构的第二传动轴用于与发电轴传动连接。

在使用时，将稳定风筝各姿态的稳定拉索绕设在第二拉索卷轴上、将发电机通过发电轴与第四转矩合成分解机构的第三传动轴，使得发电机、用于稳定风筝姿态的第二姿态控制机构和用于收卷主体拉索的第二拉索卷轴，通过第四转矩合成分解机构传动连接，而转矩合成分解机构的任意两个转矩决定另一个转矩。

在风筝姿态不稳定时，稳定拉索的长度发生变化，从而带动第二拉索卷轴沿其自身轴线转动，而第二姿态控制机构输出端与第四转矩合成分解机构的第三传动轴传动连接、第四转矩合成分解机构的第二传动轴与发电轴传动连接，且第一转矩合成分解机构的第三传动轴与发电轴传动连接，实现风筝稳定拉索和主体拉索整体同步，避免稳定拉索长度超过主体拉索，而导致风筝旋转交缠。并通过第二拉姿态控制组件稳定风筝的姿态，与此同时，稳定拉索输出力矩带动发电轴转动，从而进行发电，进一步提高风能的利用率。

在一可选的实施方式中，所述第二姿态控制机构包括第五转矩合成分解机构、第二横向调节轴和第二纵向调节轴；所述第五转矩合成分解机构的第三传动轴与所述第四转矩合成分解机构的第三传动轴传动连接，所述第五转矩合成分解机构的第一传动轴与所述第二横向调节轴传动连接，所述第五转矩合成分解机构的第二传动轴与所述第二纵向调节轴传动连接。

由于第二横向调节轴与第五转矩合成分解机构的第一传动轴传动相连、第二纵向调节轴与第五转矩合成分解机构的第二传动轴传动连接，因此，第二横向调节轴和第二纵向调节轴输出的力矩，通过第五转矩合成分解机构合成后传递给第四转矩合成分解机构的第三传动轴，以根据自风筝角点位置与第二横向调节轴和第二纵向调节轴相对夹角不同，按照各自夹角余弦值传动比传动，将风筝角点的二维平面分布映射到第二横向调节轴和第二纵向调节轴两轴上。而余弦值有正负，相应传动有正向反向之分，使得稳定拉索方向一致的拉力，在映射到第二横向调节轴和第二纵向调节轴上时实现正负相对平衡，稳定拉索和主体拉索一致的输入功率会通过第四转矩合成分解机构传动到发电轴，因此稳定拉索通过相对长度的变化输入的功率同时传动到第二姿态调控制机构和发电轴，实现输入功率的分离。

在一可选的实施方式中，还包括第六转矩合成分解机构；所述第六转矩合成分解机构的第一传动轴与所述第四转矩合成分解机构的第二传动轴传动连接，所述第六转矩合成分解机构的第三传动轴用于与发电轴传动连接；所述第六转矩合成分解机构的第二传动轴传动连接有第二姿态控制组件，所述第二姿态控制组件用于修正稳定拉索的长度控制误差。通过第六转矩合成分解机构传动连接第四转矩合成分解机构和第五转矩合成分解机构，并引入第二姿态控制组件，可通过第二姿态控制组件微调稳定拉索的长度，从而消除控制误差。

在一可选的实施方式中，所述第二横向调节轴和所述第二纵向调节轴平行设置，且所述第二横向调节轴长度方向与所述第二拉索卷轴长度方向相互垂直。以便于减小装置的体积，同时便于通过第二横向调节轴和第二纵向调节轴控制所有第二拉索卷轴的正反转。

在一可选的实施方式中，所述第一拉索卷轴与所述第二拉索卷轴平行设置，以便于将各轴和转矩合成分解机构紧凑布置，避免传动装置的体积过大。

在一可选的实施方式中，所述转矩合成分解机构为差速器

在一可选的实施方式中，还包括发电轴，所述发电轴同时与所述第一转矩合成分解机构的第三传动轴和所述第四转矩合成分解机构的第二传动轴传动连接，以通过发动轴输出力矩。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型提供的用于风筝发电的传动装置，第一姿态控制机构和用于收卷主体拉索的第一拉索卷轴，通过第一转矩合成分解机构传动连接，而转矩合成分解机构的任意两个转矩决定另一个转矩，发电时主体拉索带动第一拉索卷轴沿其自身轴线转动，第一姿态控制机构保持待机状态、第一转矩合成分解机构的第二传动轴固定，由第一传动轴输入转矩按对应比值分配到行星轮自转和公转上，以将公转传递到第三传动轴，从而将第一拉索卷轴的转矩传递给发电轴，以带动发电机发电，在需要控制风筝的姿态时，由第一拉索卷轴和第一姿态控制机构同时输入力矩给第一转矩合成分解机构，并通过第一转矩合成分解机构的第三传动轴输出，从而在对风筝姿态进行控制，因此，能够将风筝输出的功率传递给发电机进行发电，同时将风筝姿态控制装置的转矩传递给风筝拉索，以控制风筝拉索的长短，进而控制风筝的姿态，从而同步进行发电和控制风筝的姿态。

2、本实用新型提供的用于风筝发电的传动装置，第一姿态控制机构和用于收卷主体拉索的第一拉索卷轴，通过第一转矩合成分解机构传动连接，而转矩合成分解机构的任意两个转矩决定另一个转矩，当需要控制风筝的姿态时，由第一拉索卷轴和第一姿态控制机构同时输入力矩给第一转矩合成分解机构，第一转矩合成分解机构的第二传动轴和第一传动轴同时作用在行星轮上，并通过第一转矩合成分解机构的第三传动轴输出，从而在对风筝姿态进行控制的同时，第一转矩合成分解机构也能够带动发电轴进行发电，以最大程度的利用风能发电。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

在附图中：

图1为本实用新型实施例第一拉索卷轴传动结构示意图；

图2为本实用新型实施例第二拉索卷轴传动结构示意图；

图3为本实用新型实施例用于风筝发电的传动装置结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-第一拉索卷轴，2-第一转矩合成分解机构，3-发电轴，4-第二转矩合成分解机构，5-第一横向调节轴，6-第一纵向调节轴，7-第三转矩合成分解机构，8-第一姿态控制组件，9-第二拉索卷轴，10-第四转矩合成分解机构，11-第五转矩合成分解机构，12-第二横向调节轴，13-第二纵向调节轴，14-第六转矩合成分解机构，15-第二姿态控制组件，16-发电机，17-第一横向调节电机，18-第一纵向调节电机，19-第二横向调节电机，20-第二纵向调节电机。

实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请实施例的描述中，术语 “中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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申请的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

结合图1，本实施例提供了一种用于风筝发电的传动装置，包括：第一拉索卷轴1，所述第一拉索卷轴1用于收卷主体拉索；第一转矩合成分解机构2，所述第一转矩合成分解机构包括第一传动轴、第二传动轴和第三传动轴，且所述第一传动轴、所述第二传动轴和所述第三传动轴中，任意两轴的转矩可合成到另一轴输出、任一轴的转矩可分解到另外两轴输出；所述第一转矩合成分解机构2的第一传动轴与所述第一拉索卷轴1传动连接，所述第一转矩合成分解机构2的第三传动轴用于与发电轴3传动连接；第一姿态控制机构，所述第一姿态控制机构输出端与所述第一转矩合成分解机构2的第二传动轴传动连接，所述第一姿态控制机构用于控制风筝角点位置。

继续结合图1具体来说，所述第一姿态控制机构包括第二转矩合成分解机构4、第一横向调节轴5和第一纵向调节轴6；所述第二转矩合成分解机构4的第三传动轴与所述第一转矩合成分解机构2的第二传动轴传动连接，所述第二转矩合成分解机构4的第一传动轴与所述第一横向调节轴5传动连接，所述第二转矩合成分解机构4的第二传动轴与所述第一纵向调节轴6传动连接。

由于第一横向调节轴5与第二转矩合成分解机构4的第一传动轴传动相连、第一纵向调节轴6与第二转矩合成分解机构4的第二传动轴传动连接，因此，第一横向调节轴5和第一纵向调节轴6输出的力矩，通过第二转矩合成分解机构4合成后传递给第一转矩合成分解机构2的第二传动轴，以根据用于发电的风筝角点位置与第一横向调节轴5和第一纵向调节轴6相对夹角不同，按照各自夹角余弦值传动比传动，将风筝角点的二维平面分布映射到第一横向调节轴5和第一纵向调节轴6上。而余弦值有正负，相应传动有正向反向之分，使得与主体拉索方向一致的拉力，在映射到第一横向调节轴5和第一纵向调节轴6上时实现正负相对平衡，因此主体拉索输入的功率不会传动给第一姿态控制机构，从而实现功率和控制分离。

在此基础上，还包括第三转矩合成分解机构7；所述第三转矩合成分解机构7的第一传动轴与所述第一转矩合成分解机构2的第二传动轴传动连接，所述第三转矩合成分解机构7的第三传动轴与所述第二转矩合成分解机构4的第三传动轴传动连接；所述第三转矩合成分解机构7的第二传动轴传动连接有第一姿态控制组件8，所述第一姿态控制组件8用于修正主体拉索的长度控制误差。

通过第三转矩合成分解机构7传动连接第一转矩合成分解机构2和第二转矩合成分解机构4，并引入第一姿态控制组件8，可通过第一姿态控制组件8微调主体拉索的长度，从而消除控制误差。由于第一姿态控制组件8只需能够驱动的第三转矩合成分解机构7的第二传动轴转动即可，可以是常用的伺服电机或步进电机加上联轴器，并将联轴器与第三转矩合成分解机构7的第二传动轴相连即可。

优选的，所述第一横向调节轴5和所述第一纵向调节轴6平行设置，且所述第一横向调节轴5长度方向与所述第一拉索卷轴1长度方向相互垂直。以便于减小装置的体积，同时便于通过第一横向调节轴5和第一纵向调节轴6控制所有第一拉索卷轴1的正反转。

需要说明的是，在本实施例中所有的转矩合成分解机构均直接通过第三传动轴传动，也就是第三传动轴制成锥齿轮状，能够缩小传动装置的体积，当然也可以采用常规的转矩合成分解机构，进行轴联动。对于各轴间的传动方式，可以使齿轮传动，如锥齿轮、直齿轮，也可以是蜗轮蜗杆传动，还可以是链轮或带轮传动，本实施例不做限制。

本实施例提供的用于风筝发电的传动装置，在使用时，将用于发电的风筝各角点连接的主体拉索绕设在第一拉索卷轴1上、将发电机16通过发电轴3与第一转矩合成分解机构2的第三传动轴传动连接，由于发电机16、用于控制风筝角点位置的第一姿态控制机构和用于收卷主体拉索的第一拉索卷轴1，通过第一转矩合成分解机构2传动连接，而转矩合成分解机构的任意两个转矩决定另一个转矩。

对于转矩合成分解机构，可以是常用的差速器，或者是太阳轮、与行星轮相连的行星轮架、外齿圈均可传动的行星轮组件，也可以是柔轮、刚轮、谐波发生器均可传动的谐波减速器等传动组件。

另外，所有的转矩合成分解机构均具有五种运转模式，具体为：

模式1，第三传动轴固定，以第一传动轴输入转矩，合成并输出到第二传动轴。

此时第一传动轴将转矩传动到行星轮上，由于第三传动轴固定，行星轮不能公转，只能自转，并将自转传递到第二传动轴。

模式2，第二传动轴固定，以第一传动轴输入转矩，合成并输出到第三传动轴。

此时第一传动轴将转矩传动到行星轮上，由于第二传动轴固定，行星轮受第二传动轴约束，公转弧长必须和在第二传动轴上的自转弧长相等反向，因此，由第一传动轴输入转矩按对应比值分配到行星轮自转和公转上，也是将公转传递到第三传动轴。

模式3，第一传动轴固定，以第三传动轴输入转矩，合成并输出到第二传动轴。

此时第三传动轴输入转矩也使行星轮公转，而第一传动轴固定限定了行星轮自转，行星轮将自转和公转的叠加传递到第二传动轴。

模式4，以第二传动轴、第三传动轴输入转矩，合成并输出到第一传动轴。

此时输入是模式的升级，相较于模式1多了第三传动轴输入，第二传动轴和第三传动轴输入共同叠加在行星轮上，并传递到第一传动轴。

此时输入也是模式3在左第一传动轴交换后的升级，相较于3多了第二传动轴（在3中是固定的第一传动轴）输入。

模式5，以第二传动轴、第一传动轴输入转矩，合成并输出到第三传动轴。

此时输入是模式2的升级，相较于模式2多了第一传动轴输入，左第一传动轴输入共同叠加在行星轮上，并传递到第三传动轴。

在用于发电的风筝上升时（主体拉索做功），主体拉索带动第一拉索卷轴1沿其自身轴线转动，第一姿态控制机构保持待机状态、第一转矩合成分解机构2的第二传动轴固定，此时，第一转矩合成分解机构2的行星轮受其第二传动轴的限制，公转弧长必须和在第二传动轴上的自转弧长相等反向，因此，由第一传动轴输入转矩按对应比值分配到行星轮自转和公转上，即将公转传递到第三传动轴，从而将第一拉索卷轴1的转矩传递给发电轴3，以带动发电机16发电。

当需要控制风筝的姿态时，由第一拉索卷轴1和第一姿态控制机构同时输入力矩给第一转矩合成分解机构2，第一转矩合成分解机构2的第二传动轴和第一传动轴同时作用在行星轮上，并通过第一转矩合成分解机构2的第三传动轴输出，从而在对风筝姿态进行控制的同时，第一转矩合成分解机构2也能够带动发电轴3进行发电，以最大程度的利用风能发电。

综上，本实施例提供的用于风筝发电的传动装置，能够将风筝输出的功率传递给发电机16进行发电，同时将风筝姿态控制装置的转矩传递给风筝拉索，以控制风筝拉索的长短，进而控制风筝的姿态，从而同步进行发电和控制风筝的姿态。

实施例2

结合图2本实施例提供了一种用于风筝发电的传动装置，基于实施例1所记载的结构和原理，还包括第二拉索卷轴9，所述第二拉索卷轴9用于收卷稳定拉索，且所述第二拉索卷轴9与第四转矩合成分解机构10的第一传动轴传动连接；所述第四转矩合成分解机构10的第三传动轴与第二姿态控制机构的输出端传动连接，所述第二姿态控制机构用于稳定风筝的姿态，所述第四转矩合成分解机构10的第二传动轴用于与发电轴3传动连接。

具体来讲，所述第二姿态控制机构包括第五转矩合成分解机构11、第二横向调节轴12和第二纵向调节轴13；所述第五转矩合成分解机构11的第三传动轴与所述第四转矩合成分解机构10的第三传动轴传动连接，所述第五转矩合成分解机构11的第一传动轴与所述第二横向调节轴12传动连接，所述第五转矩合成分解机构11的第二传动轴与所述第二纵向调节轴13传动连接。

由于第二横向调节轴12与第五转矩合成分解机构11的第一传动轴传动相连、第二纵向调节轴13与第五转矩合成分解机构11的第二传动轴传动连接，因此，第二横向调节轴12和第二纵向调节轴13输出的力矩，通过第五转矩合成分解机构11合成后传递给第四转矩合成分解机构10的第三传动轴，以根据自风筝角点位置与第二横向调节轴12和第二纵向调节轴13相对夹角不同，按照各自夹角余弦值传动比传动，将风筝角点的二维平面分布映射到第二横向调节轴12和第二纵向调节轴13两轴上。而余弦值有正负，相应传动有正向反向之分，使得稳定拉索方向一致的拉力，在映射到第二横向调节轴12和第二纵向调节轴13上时实现正负相对平衡，稳定拉索和主体拉索一致的输入功率会通过第四转矩合成分解机构10传动到发电轴3，因此稳定拉索通过相对长度的变化输入的功率同时传动到第二姿态调控制机构和发电轴3，实现输入功率的分离。

在此基础上，还包括第六转矩合成分解机构14；所述第六转矩合成分解机构14的第一传动轴与所述第四转矩合成分解机构10的第二传动轴传动连接，所述第六转矩合成分解机构14的第三传动轴用于与发电轴3传动连接；所述第六转矩合成分解机构14的第二传动轴传动连接有第二姿态控制组件15，所述第二姿态控制组件15用于修正稳定拉索的长度控制误差。

通过第六转矩合成分解机构14传动连接第四转矩合成分解机构10和第五转矩合成分解机构11，并引入第二姿态控制组件15，可通过第二姿态控制组件15微调稳定拉索的长度，从而消除控制误差。由于第二姿态控制组件15只需能够驱动的第六转矩合成分解机构14的第二传动轴转动即可，可以是常用的伺服电机或步进电机加上联轴器，并将联轴器与第六转矩合成分解机构14的第二传动轴相连即可。

优选的，所述第二横向调节轴12和所述第二纵向调节轴13平行设置，且所述第二横向调节轴12长度方向与所述第二拉索卷轴9长度方向相互垂直。以便于减小装置的体积，同时便于通过第二横向调节轴12和第二纵向调节轴13控制所有第二拉索卷轴9的正反转。

结合图3，所述第一拉索卷轴1与所述第二拉索卷轴9平行设置，以便于将各轴和转矩合成分解机构紧凑布置，避免传动装置的体积过大。

同样的，在本实施例中所有的转矩合成分解机构均直接通过第三传动轴传动，也就是第三传动轴制成锥齿轮状，能够缩小传动装置的体积，当然也可以采用常规的转矩合成分解机构，进行轴联动。对于各轴间的传动方式，可以使齿轮传动，如锥齿轮、直齿轮，也可以是蜗轮蜗杆传动，还可以是链轮或带轮传动，本实施例不做限制。

在使用时，将稳定风筝各姿态的稳定拉索绕设在第二拉索卷轴9上、将发电机16通过发电轴3与第四转矩合成分解机构10的第三传动轴，使得发电机16、用于稳定风筝姿态的第二姿态控制机构和用于收卷主体拉索的第二拉索卷轴9，通过第四转矩合成分解机构10传动连接，而转矩合成分解机构的任意两个转矩决定另一个转矩。

在风筝主体拉索输出功率时，工作原理与实施例1记载的基本相同，不同的是稳定拉索主要配合主体拉索，通过第二姿态控制机构和发电轴3将控制转矩传动到第一转矩合成分解机构2，进而传动到稳定拉索，实现稳定拉索拉力与对应风筝角点的主体拉索拉力成比例，进而对风筝飞行状态进行稳定。另一方面，第六转矩合成分解机构14也连接发电轴3，既实现稳定拉索和主体拉索同步，又将来自稳定拉索的部分功率传送给发电轴3进行发电，以提高风能的利用率。

在风筝姿态不稳定时，稳定拉索的长度发生变化，从而带动第二拉索卷轴9沿其自身轴线转动，而第二姿态控制机构输出端与第四转矩合成分解机构10的第三传动轴传动连接、第四转矩合成分解机构10的第二传动轴与发电轴3传动连接，且第一转矩合成分解机构2的第三传动轴与发电轴3传动连接，实现风筝稳定拉索和主体拉索整体同步，避免稳定拉索长度超过主体拉索，而导致风筝旋转交缠。并通过第二拉姿态控制组件稳定风筝的姿态。

其中，稳定拉索和主体拉索一致的输入功率通过第六转矩合成分解机构14传动到发电总，而稳定拉索通过相对长度变化输入的功率则传动到第二姿态控制组件15和发电轴3，实现输入功率分离，也就是说，稳定拉索输出力矩也能够带动发电轴3转动，从而进行发电，进一步提高风能的利用率。此时，风筝的飞行姿态仍然通过主体拉索控制，即通过第一姿态控制组件8控制。

在实际使用过程中高空风速风向变化紊乱，必须要保持实时控制才能稳定风筝姿态，否则有可能会被湍流吹乱失控，造成事故。本实用新型所述传动装置中，调节风筝各个拉索拉力之差以动态控制风筝保持最有利于发电的姿态，而发电机输出功率即拉索做功是各个拉索的拉力之和，调节拉索拉力差所需功率远小于调节所带来的输出功率增加。

申请人以自制用于实验的风筝发电机进行测试,进行本实用新型所述传动装置改装后,在地面风力大于3级时进行测试,4小时内调整姿态消耗电能0.25度电,风筝发电机实际输出电能增加12度以上,可产生显著的经济效益。通过本申请所述传动装置，使得协调采用多个拉索控制风筝发电机姿态的设想成为可能。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于风筝发电的传动装置，其特征在于，包括：

第一拉索卷轴（1），所述第一拉索卷轴（1）用于收卷主体拉索；

第一转矩合成分解机构（2），所述第一转矩合成分解机构包括第一传动轴、第二传动轴和第三传动轴，且所述第一传动轴、所述第二传动轴和所述第三传动轴中，任意两轴的转矩可合成到另一轴输出、任一轴的转矩可分解到另外两轴输出；

所述第一转矩合成分解机构（2）的第一传动轴与所述第一拉索卷轴（1）传动连接，所述第一转矩合成分解机构（2）的第三传动轴用于与发电轴（3）传动连接；

第一姿态控制机构，所述第一姿态控制机构输出端与所述第一转矩合成分解机构（2）的第二传动轴传动连接，所述第一姿态控制机构用于控制风筝角点位置。

2.根据权利要求1所述的用于风筝发电的传动装置，其特征在于，所述第一姿态控制机构包括第二转矩合成分解机构（4）、第一横向调节轴（5）和第一纵向调节轴（6）；

所述第二转矩合成分解机构（4）的第三传动轴与所述第一转矩合成分解机构（2）的第二传动轴传动连接，所述第二转矩合成分解机构（4）的第一传动轴与所述第一横向调节轴（5）传动连接，所述第二转矩合成分解机构（4）的第二传动轴与所述第一纵向调节轴（6）传动连接。

3.根据权利要求2所述的用于风筝发电的传动装置，其特征在于，还包括第三转矩合成分解机构（7）；

所述第三转矩合成分解机构（7）的第一传动轴与所述第一转矩合成分解机构（2）的第二传动轴传动连接，所述第三转矩合成分解机构（7）的第三传动轴与所述第二转矩合成分解机构（4）的第三传动轴传动连接；

所述第三转矩合成分解机构（7）的第二传动轴传动连接有第一姿态控制组件（8），所述第一姿态控制组件（8）用于修正主体拉索的长度控制误差。

4.根据权利要求2所述的用于风筝发电的传动装置，其特征在于，所述第一横向调节轴（5）和所述第一纵向调节轴（6）平行设置，且所述第一横向调节轴（5）长度方向与所述第一拉索卷轴（1）长度方向相互垂直。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的用于风筝发电的传动装置，其特征在于，还包括第二拉索卷轴（9），所述第二拉索卷轴（9）用于收卷稳定拉索，且所述第二拉索卷轴（9）与第四转矩合成分解机构（10）的第一传动轴传动连接；

所述第四转矩合成分解机构（10）的第三传动轴与第二姿态控制机构的输出端传动连接，所述第二姿态控制机构用于稳定风筝的姿态，所述第四转矩合成分解机构（10）的第二传动轴用于与发电轴（3）传动连接。

6.根据权利要求5所述的用于风筝发电的传动装置，其特征在于，所述第二姿态控制机构包括第五转矩合成分解机构（11）、第二横向调节轴（12）和第二纵向调节轴（13）；

所述第五转矩合成分解机构（11）的第三传动轴与所述第四转矩合成分解机构（10）的第三传动轴传动连接，所述第五转矩合成分解机构（11）的第一传动轴与所述第二横向调节轴（12）传动连接，所述第五转矩合成分解机构（11）的第二传动轴与所述第二纵向调节轴（13）传动连接。

7.根据权利要求6所述的用于风筝发电的传动装置，其特征在于，还包括第六转矩合成分解机构（14）；

所述第六转矩合成分解机构（14）的第一传动轴与所述第四转矩合成分解机构（10）的第二传动轴传动连接，所述第六转矩合成分解机构（14）的第三传动轴用于与发电轴（3）传动连接；

所述第六转矩合成分解机构（14）的第二传动轴传动连接有第二姿态控制组件（15），所述第二姿态控制组件（15）用于修正稳定拉索的长度控制误差。

8.根据权利要求6所述的用于风筝发电的传动装置，其特征在于，所述第一转矩合成分解机构（2）为差速器。

9.根据权利要求5所述的用于风筝发电的传动装置，其特征在于，所述第一拉索卷轴（1）与所述第二拉索卷轴（9）平行设置。

10.根据权利要求5所述的用于风筝发电的传动装置，其特征在于，还包括发电轴（3），所述发电轴（3）同时与所述第一转矩合成分解机构（2）的第三传动轴和所述第四转矩合成分解机构（10）的第二传动轴传动连接。

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