CN201963469U - 垂直轴风车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种垂直轴风车，它包括主轴、横梁和风叶，还包括齿轮结构，所述主轴上装置有横梁，所述主轴顶部固装有齿轮结构，所述风叶装置在横梁上，所述齿轮结构连接风叶。所述横梁包括相互平行设置的上横梁和下横梁，所述上横梁装置在主轴的顶部，所述下横梁装置在主轴的底部。风叶包括左风叶和右风叶，分别装置在上横梁和下横梁之间的主轴两侧，并通过链条或者皮带连接在齿轮结构上。本实用新型提供的风车是利用风叶在两侧接受风的力不同产生旋转的，其中的风叶通过链条或者皮带链接在主轴的齿轮结构上，使其像行星一样既能公转又能自转，其迎风面积在最大和最小之间变化，产生最大的扭矩输出，进而提高风能利用系数。

Description

垂直轴风车

技术领域

本实用新型涉及风力发电设备领域，特别是涉及一种能够有效提高风能利用系数的垂直轴风车。

背景技术

目前，用于风力发电的垂直轴风车的风叶围绕主轴旋转，其缺点是：转速较慢，风叶接受风能的能力较差，造成垂直轴风能利用系数普遍较低。比如大家熟知的萨窝扭斯型风车，风力测速仪就是它的代表，它的主要结构是四个半圆杯形的半球状叶片围绕中间一根主轴旋转，在主轴周围布置两个以上半圆形的风叶，即在主轴一侧以凸起面迎风，转到另一侧则以凹下面迎风。凸起面和凹下面对风的接受程度是不同的。它虽有结构简单、扭矩输出较大的优点，但风能利用系数只在10％左右，它作为风力发电的风力机风能利用率较低。本实用新型提供的风车也是利用风叶在两侧接受风的力不同产生旋转的，具体的是使风叶在主轴两侧的迎风面积在最大和最小之间变化，产生最大的扭矩输出，进而提高风能利用系数。

实用新型内容

本实用新型目的是为了解决上述技术的不足，提供一种垂直轴风车。本实用新型所设计的风车，像行星一样既能公转又能自转。具体的是在垂直于地面的风车主轴上安装上齿轮结构，在围绕风车主轴旋转的风叶的轴上也安装上齿轮，主轴上的齿轮结构经链条或者皮带连接风叶轴上的齿轮，从而使风叶在围绕主轴公转过程中自身产生自转，使风叶总以较大面积迎风，最小面积逆风，以充分利用风能，进而较大的提高垂直轴风车风能利用系数。

为了达到上述目的，本实用新型所提供的技术方案是：

一种垂直轴风车，它包括主轴、横梁和风叶，还包括齿轮结构，所述主轴上装置有横梁，所述主轴顶部固装有齿轮结构，所述风叶装置在横梁上，所述齿轮结构连接风叶。

进一步的，所述横梁通过轴承装置在主轴上。

进一步的，所述横梁包括上横梁和下横梁，所述上横梁和下横梁平行装置在主轴上。

进一步的，所述风叶包括左风叶和右风叶，所述左风叶和右风叶分别通过轴装置在上横梁和下横梁之间的主轴两侧。

进一步的，所述左风叶和右风叶的最大迎风面设置为相差90度。

进一步的，所述轴包括左风叶上的左轴和右风叶上的右轴，所述左轴上设置有左齿轮，所述右轴上设置有右齿轮，所述左齿轮和右齿轮分别通过链条连接在所述齿轮结构上。

进一步的，所述左齿轮和右齿轮还可以分别通过皮带连接在所述齿轮结构上。

采用上述技术方案，本实用新型的技术效果有：

1、本实用新型革新式的结构设计，能够更大程度的利用风能；

2、本实用新型的风叶能够绕主轴公转，同时还能够自转，使其始终最大面积迎风，最小面积逆风，最大限度的获得风的动能；

3、本实用新型可以做成小型风车，用于家庭及小单位供电，也可以做成大型风车，发电送入国家电网，具有极大的推广性和实用性。

附图说明

图1是本实用新型的结构主视示意图；

图2是本实用新型的结构俯视示意图；

其中：1主轴，11齿轮结构，2横梁，21上横梁，22下横梁，3风叶，31左风叶，32右风叶，4轴，41左轴，411左齿轮，42右轴，421右齿轮，5传动齿轮。

具体实施方式

如图1和2所示的，是本实用新型的一种比较简单的实施例，它包括主轴1、横梁2(包括上横梁21和下横梁22)和风叶3(包括左风叶31和右风叶32)，主轴1垂直于地面，且其顶部固接有齿轮结构11，齿轮结构11也可以和主轴1设计为一体结构。主轴1上装置有上横梁21和下横梁22，上横梁21和下横梁22相互平行且与主轴1垂直设置，其中上横梁21装置在主轴1的顶部并且位于齿轮结构11的下部，下横梁22装置在主轴1的底部，上横梁21和下横梁22通过轴承装置在主轴1上使其能够绕主轴1旋转。左风叶31和右风叶32通过轴4装置在上横梁21和下横梁22之间，且相对应的位于主轴1的两侧，即主轴1的两侧各设置有一个，使其既能够自转也能够随上横梁21和下横梁22一起绕主轴1公转。

轴4包括左风叶31的左轴41和右风叶32的右轴42。左轴41穿过上横梁21，且左轴41伸出上横梁21的部分装置有左齿轮411；右轴42穿过上横梁21，且右轴42伸出上横梁21的部分装置有右齿轮421。左齿轮411和右齿轮421分别通过链条或者皮带链接在主轴1的齿轮结构11上，使左风叶31和右风叶32的自转及公转都能够保持同步进行。

其中，上横梁21和下横梁22的中部装置有轴承，通过轴承装置在主轴1上。左风叶31的左轴41和右风叶32的右轴42也通过轴承装置在横梁2上来实现自转，并且风叶3分别为矩形结构，其自转时最大迎风面始终相差90度，以便使主轴1一侧的风叶迎风时处于最大面积，同时另一侧逆风的风叶处于最小面积。

下横梁22的中部还固装有连接发电机的传动齿轮5，且传动齿轮5的中心通过轴承装置在主轴1上，传动齿轮5也可以在中心设一通孔，套装在主轴1上且与主轴1间隙配合。

本实用新型的安装及具体工作过程：

1、将本实用新型的主轴1、横梁2和风叶3等装置好，其中左风叶31和右风叶32能够随着上横梁21和下横梁22一起绕主轴1公转，同时左风叶31和右风叶32还能够分别以左轴41和右轴42为各自的中心进行自转，并且装置时左风叶31和右风叶32的自转方向设置为相差90度(如图2)，以实现始终最大面积迎风和最小面积逆风；

2、将装置好的风车垂直固定在地面或者参照物上；

3、装置在下横梁22下面且能以主轴1为中心自转的传动齿轮5通过链条或者皮带连接在发电机上，发电机发的电送入家用蓄电池或者国家电网。

4、本实用新型运行时：如图1和2所示，设风从90°方向吹来(即图示的箭头方向)，此时右风叶32的迎风面垂直于风向，最大面积迎风，受力最大；左风叶31的迎风面则平行于风向，最小面积迎风，受力最小。左风叶31和右风叶32之间的产生了较大的风压力差，即产生风车的输出扭矩。产生的扭矩促使风车以主轴1为中心逆时针转动(公转)。

公转的同时，左风叶31和右风叶32分别通过链条或者皮带受到主轴1上的齿轮结构11的驱动，使左风叶31和右风叶32在围绕主轴1公转的同时产生自转，其二者的自转同步进行并始终相差90度。当右风叶32绕主轴1公转180度到达左侧时，由于自转，通过链条或者皮带预算好的长度会刚好将其迎风面转变成平行于风向(即图示箭头的方向)，最小面积逆风，受风力由初始时的最大变为现在的最小；此时左风叶31也绕主轴1公转180度到达右侧，由于自转，通过链条或者皮带预算好的长度会刚好将其迎风面转变成垂直于风向，以最大面积迎风，受风力变为最大。如此便会促使风车持续公转下去。

左风叶31和右风叶32围绕主轴1不断旋转，带动上横梁21和下横梁22一起绕主轴1公转，同时下横梁22带动固装在下横梁22底面的传动齿轮5以主轴1为中心进行自转，进而通过链条或者皮带带动发电机工作，最终将风能转变为电能。

另外，本实用新型中所述的链条和齿轮，也可以用具有同样效果的皮带和皮带轮等传动装置替换。本实用新型中所述的风叶，其矩形形状也可以设计为其他能够实现较大面积迎风的形状。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种垂直轴风车，它包括主轴(1)、横梁(2)和风叶(3)，其特征在于：还包括齿轮结构(11)，所述主轴(1)上装置有横梁(2)，所述主轴(1)顶部固装有齿轮结构(11)，所述风叶(3)装置在横梁(2)上，所述齿轮结构(11)连接风叶(3)。

2.根据权利要求1所述的垂直轴风车，其特征在于：所述横梁(2)通过轴承装置在主轴(1)上。

3.根据权利要求1所述的垂直轴风车，其特征在于：所述横梁(2)包括上横梁(21)和下横梁(22)，所述上横梁(21)和下横梁(22)平行装置在主轴(1)上。

4.根据权利要求1或3所述的垂直轴风车，其特征在于：所述风叶(3)包括左风叶(31)和右风叶(32)，所述左风叶(31)和右风叶(32)分别通过轴(4)装置在上横梁(21)和下横梁(22)之间的主轴(1)两侧。

5.根据权利要求4所述的垂直轴风车，其特征在于：所述左风叶(31)和右风叶(32)的最大迎风面设置为相差90度。

6.根据权利要求4所述的垂直轴风车，其特征在于：所述轴(4)包括左风叶(31)上的左轴(41)和右风叶(32)上的右轴(42)，所述左轴(41)上设置有左齿轮(411)，所述右轴(42)上设置有右齿轮(421)，所述左齿轮(411)和右齿轮(421)分别通过链条连接在所述齿轮结构(11)上。

7.根据权利要求6所述的垂直轴风车，其特征在于：所述左齿轮(411)和右齿轮(421)分别通过皮带连接在所述齿轮结构(11)上。

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