CN207701279U - 主动接收风力发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种主动接收风力发动机，包括：动力输出轴，上端沿周向间隔设置有多个框状的传动固定臂；桨叶，每个传动固定臂均设置有至少一个桨叶，桨叶包括桨叶轴、多个叶片轴和多个叶片，桨叶轴铰接在传动固定臂上，多个叶片轴平行间隔均布，每个叶片轴的一端均与桨叶轴铰接，叶片轴能够随桨叶轴绕动力输出轴转动，且叶片轴能够相对于桨叶轴转动，每个叶片轴上均设置有至少一个叶片，叶片的一侧与对应的叶片轴固定连接，叶片的另一侧能够与相邻的叶片轴搭接；内齿圈，内齿圈相对于支撑面固定；桨叶驱动轴，桨叶驱动轴的一端固定设置有用于与内齿圈配合的驱动齿轮，桨叶驱动轴的另一端设置有链轮组件本实用新型能提高风能利用率。

Description

主动接收风力发动机

技术领域

本实用新型涉及风力发动机领域，具体是一种主动接收风力发动机。

背景技术

目前世界上所有的风力机，无非有两大类，1、水平轴风力机，它又分为阻力型，升力型两种，目前绝大部分是升力型。2、垂直轴风力机，它们大都是阻力型。垂直轴风力机，结构简单，选材制造容易，但风能利用效率(系数)较低。

现有技术的缺点：不管是水平轴风力机，还是垂直轴风力机，它们都是被动接收风能方式，所谓被动接收风能方式就是风轮桨叶在风的吹动下，都是与风同向，或是与风垂直侧向转动，所以风能利用效率(系数)都较低，最高“贝茨”理论值也只有59.3％。

实用新型内容

本实用新型提供了一种主动接收风力发动机，以达到提高风能利用率的目的。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种主动接收风力发动机，包括：动力输出轴，下端与负载输出端子连接，上端沿周向间隔设置有多个框状的传动固定臂；桨叶，桨叶为多个，每个传动固定臂均设置有至少一个桨叶，桨叶包括桨叶轴、多个叶片轴和多个叶片，桨叶轴铰接在传动固定臂上并能够随传动固定臂绕动力输出轴转动，多个叶片轴平行间隔均布，每个叶片轴的一端均与桨叶轴铰接，叶片轴能够随桨叶轴转动，且叶片轴能够相对于桨叶轴转动，每个叶片轴上均设置有至少一个叶片，叶片的一侧与对应的叶片轴固定连接，叶片的另一侧能够与相邻的叶片轴搭接；内齿圈，同轴套设在动力输出轴外，内齿圈相对于支撑面固定；桨叶驱动轴，穿设并枢接在传动固定臂上，桨叶驱动轴的一端固定设置有用于与内齿圈配合的驱动齿轮，桨叶驱动轴的另一端设置有用于驱动桨叶相对于传动固定臂转动的链轮组件，且桨叶的转动速度与传动固定臂的转动速度相同，桨叶的转动方向与传动固定臂的转动方向相反。

进一步地，桨叶轴上固定设置有桨叶轴链轮，链轮组件包括驱动轴链轮和传动链条，驱动轴链轮固定设置在桨叶驱动轴另一端，传动链条用于连接桨叶轴链轮和驱动轴链轮。

进一步地，主动接收风力发动机还包括固定组件，内齿圈固定设置在固定组件内，固定组件的下端面与支撑面固定。

进一步地，内齿圈的下表面设置有环形凹槽，固定组件包括凸形滑动圆盘，凸形滑动圆盘上表面设置有与环形凹槽配合的凸起部，凸形滑动圆盘的下表面为平面。

进一步地，固定组件还包括锁紧机构，设置在内齿圈和凸形滑动圆盘外部，锁紧机构能够与内齿圈和凸形滑动圆盘的外周壁抵接并将内齿圈和凸形滑动圆盘锁死。

进一步地，内齿圈的外周设置有调向轮齿，主动接收风力发动机还包括齿轮式调向机，设置在内齿圈外，齿轮式调向机与内齿圈外周的调向轮齿配合并能够驱动内齿圈相对于凸形滑动圆盘转动。

进一步地，固定组件还包括塔筒固定滚筒导套，同轴套设在动力输出轴外并与支撑面固定。

进一步地，动力输出轴下端设置有刹车盘，刹车盘与动力输出轴同轴固定。

进一步地，传动固定臂包括平行间隔设置的上固定臂和下固定臂，上固定臂的一端和下固定臂的一端与动力输出轴固定连接，上固定臂的另一端和下固定臂的另一端与桨叶轴的两端铰接。

本实用新型的有益效果是，本实用新型能够主动接收风力，实现桨叶随着传动固定臂转动的每周中有180°能够实现逆风旋转，并产生风速叠加效应，利用率超过“贝茨”理论值59.6％，从而达到了提高风能利用效率的目的。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例的主视结构剖视图；

图2为本实用新型实施例的俯视结构剖视图；

图3为本实用新型实施例的原理图。

图中附图标记：1、叶片轴；2、桨叶；3、桨叶框架臂；5、桨叶轴滚动总承；6、桨叶轴；7、上固定臂；8、下固定臂；9、动力输出轴；11、驱动轴；12、驱动齿轮；13、内齿圈；14、凸形滑动圆盘；15、塔筒固定滚筒导套；16、齿轮式调向机；17、锁紧机构；18、刹车盘；19、负载输出端子；21、桨叶轴链轮；22、驱动轴链轮；23、传动链条。

具体实施方式

需要说明的是，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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供了一种主动接收风力发动机，包括动力输出轴9、桨叶2、内齿圈13和桨叶驱动轴11。动力输出轴9下端与负载输出端子19连接，上端沿周向间隔设置有多个框状的传动固定臂。桨叶2为多个，每个传动固定臂均设置有一个桨叶2，桨叶2包括桨叶轴6、多个叶片轴1和多个叶片，桨叶轴6铰接在所述传动固定臂上，多个叶片轴1平行间隔均布，每个叶片轴1的一端均与所述桨叶轴6铰接，叶片轴1能够随所述桨叶轴6绕动力输出轴9转动，且叶片轴1能够相对于桨叶轴6转动，每个叶片轴1上均设置有至少一个叶片，叶片的一侧与对应的叶片轴1固定连接，叶片的另一侧能够与相邻的叶片轴1搭接。内齿圈13同轴套设在动力输出轴9外，内齿圈13相对于支撑面(可以将支撑面视为大地)固定。桨叶驱动轴11穿设并枢接在传动固定臂上，桨叶驱动轴11的一端固定设置有用于与内齿圈13配合的驱动齿轮12，桨叶驱动轴11的另一端设置有用于驱动桨叶2相对于传动固定臂同速逆向转动的链轮组件。

如图3所示，本实用新型实施例中的桨叶2能转动的安装在传动固定臂上，并且转动速度相同，转动方向相反，即桨叶2沿逆时针方向自转的同时能够随着传动固定臂沿顺时针方向旋转，这样会使桨叶2始终垂直于传动固定臂起始点半圆分度线(即图3竖直方向过圆心的直线，风向为图3中由下向上方向)。而设置能够转动的叶片，当桨叶2转动到图3中左侧部分时，叶片在风力吹动下闭合，使叶片垂直于风向，桨叶2整体形成平板状结构，桨叶2能够接收风能，同时使桨叶2带动动力输出轴9做功。当桨叶2转动到图3中右侧部分时，叶片在风力吹动下开启，叶片平行于风向，桨叶2为中部镂空结构，桨叶2不接收风能，且不做功，从而在整个转动过程中实现提高风能利用效率的目的。

如图1所示，本实用新型实施例中，相邻两个叶片轴1之间的间距相等，叶片在图1中沿竖直方向的宽度应略大于相邻两个叶片轴1之间的间距，以使叶片能够在风力的作用下搭接在相邻的叶片轴1上，从而实现叶片的单向转动。即在迎风面(图3中左侧)叶片闭合，在逆风面(图3中右侧)叶片打开。

需要说明的是，桨叶2还包括桨叶框架臂3，桨叶框架臂3为两条，平行间隔设置在桨叶轴6上，上述多条叶片轴1平行间隔设置在两条桨叶框架臂3之间。桨叶轴6的两端通过桨叶轴滚动总承5铰接在传动固定臂上。

上述的传动固定臂包括平行间隔设置的上固定臂7和下固定臂8上固定臂7的一端和下固定臂8的一端与动力输出轴9固定连接，上固定臂7的另一端和下固定臂8的另一端与桨叶轴6的两端铰接。

具体地，如图1所示，桨叶轴6上固定设置有桨叶轴链轮21，链轮组件包括驱动轴链轮22和传动链条23，驱动轴链轮22固定设置在桨叶驱动轴11另一端，传动链条23用于连接桨叶轴链轮21和驱动轴链轮22。

本实用新型实施例中，在传动固定臂转动时会带动设置在其上的桨叶驱动轴11一起转动，从而使桨叶驱动轴11下端设置的驱动齿轮12与内齿圈13的内齿配合，带动桨叶驱动轴11自身相对于传动固定臂转动。与此同时，在桨叶驱动轴11转动时，其上端同轴设置的驱动轴链轮22也同时转动，从而通过传动链条23驱动桨叶轴链轮21转动，由于桨叶轴6与桨叶轴链轮21同轴固定设置，因此桨叶轴6会随桨叶轴链轮21转动，进而带动桨叶2转动。

本实用新型实施例中是链轮组件以及齿轮结构进行变速传动，能够使桨叶轴6的转速与动力输出轴9的转速相同且转动方向相反。具体变速方法与现有相同，此处不再对其进行赘述。

需要说明的是，本实用新型实施例中桨叶2逆时针转动多少度，传动固定臂会带动桨叶2顺时针转动多少度，这样使桨叶2的运动速度与风的速度相加，产生了风速叠效应，从而能够增加本实用新型实施例的风能利用率。

本实用新型实施例还包括固定组件，内齿圈13固定设置在固定组件内，固定组件的下端面与支撑面固定。

具体地，内齿圈13的下表面设置有环形凹槽，固定组件包括凸形滑动圆盘14，凸形滑动圆盘14上表面设置有与环形凹槽配合的凸起部，凸形滑动圆盘14的下表面为平面。上述内齿圈13能够相对于凸形滑动圆盘14转动。

优选地，固定组件还包括锁紧机构17，设置在内齿圈13和凸形滑动圆盘14外部，锁紧机构17能够与内齿圈13和凸形滑动圆盘14的外周壁抵接并将内齿圈13和凸形滑动圆盘14锁死，以达到防止内齿圈13和凸形滑动圆盘14产生相对运动的目的。本实用新型实施例中，锁紧机构17可以为插锁开关机，该插锁开关机为现有技术，对其具体结构此处不再进行详细说明。

本实用新型实施例中的内齿圈13的外周设置有调向轮齿(即外周面设置有轮齿)，主动接收风力发动机还包括齿轮式调向机16，设置在内齿圈13外，齿轮式调向机16与内齿圈13外周的调向轮齿配合并能够驱动内齿圈13相对于凸形滑动圆盘14转动。上述内齿圈13实际为内外齿圈，且该内外齿圈的下表面设置有凹槽，用于与凸形滑动圆盘14定位配合。

进一步地，固定组件还包括塔筒固定滚筒导套15，同轴套设在动力输出轴9外并与支撑面固定。设置塔筒固定滚筒导套15能够对动力输出轴9进行支撑和保护。

本实用新型实施例中动力输出轴9下端设置有刹车盘18，刹车盘18与动力输出轴9同轴固定。通过该刹车盘18，能够阻止动力输出轴9转动。

如图3所示，本实用新型实施例中的主动接收风力发动机在转动时，桨叶2随着传动固定臂由图3正下方起始位置开始沿顺时针方向旋转，在转动过程中，叶片在风力吹动下闭合，上述桨叶2整体能够接收风力并做功。当桨叶2转动至正上方位置时，此过程转动角度为180°，此过程中，叶片始终与风向垂直，桨叶2在此过程中接收风力做功。

当桨叶2随传动固定臂由图3正上方位置朝向正下方起始位置转动时，桨叶2上的多个叶片在风力的作用下被吹开，整个桨叶2呈现镂空状结构。桨叶2在此过程中转动角度为180°，此过程中，叶片与风向平行，桨叶2不做功。桨叶2随着传动固定臂转动的每周360°中有180°能够实现逆风旋转(桨叶2在随着传动固定臂顺风转动时，桨叶2本身沿逆风方向转动)，并100％接收风力做功。这样风能利用效率就已经可以达到50％，而且本实用新型实施例具有风速叠加效应，可以进一步提高风能利用率，使本实用新型最终的风能利用率远超理论值59.3％。

本实用新型并不限于上述实施例，例如在另一种未图示的实施例中，上述桨叶轴6足够长，沿桨叶轴6的长度方向间隔设置有两个桨叶2，桨叶轴6的驱动方式与在先实施例相同，其他连接方式也与在先实施例一致。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：本实用新型能够主动接收风力，实现桨叶2随着传动固定臂转动的每周360°中有180°能够实现逆风旋转，并产生风速叠加效应，利用率超过“贝茨”理论值59.6％，从而达到了提高风能利用效率的目的。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (9)

1.一种主动接收风力发动机，其特征在于，包括：

动力输出轴(9)，下端与负载输出端子(19)连接，上端沿周向间隔设置有多个框状的传动固定臂；

桨叶(2)，桨叶(2)为多个，每个传动固定臂均设置有至少一个桨叶(2)，桨叶(2)包括桨叶轴(6)、多个叶片轴(1)和多个叶片，桨叶轴(6)铰接在所述传动固定臂上并能够随所述传动固定臂绕动力输出轴(9)转动，多个叶片轴(1)平行间隔均布，每个叶片轴(1)的一端均与桨叶轴(6)铰接，叶片轴(1)能够随桨叶轴(6)绕动力输出轴(9)转动，且叶片轴(1)能够相对于桨叶轴(6)转动，每个叶片轴(1)上均设置有至少一个所述叶片，所述叶片的一侧与对应的叶片轴(1)固定连接，所述叶片的另一侧能够与相邻的叶片轴(1)搭接；

内齿圈(13)，同轴套设在动力输出轴(9)外，内齿圈(13)相对于支撑面固定；

桨叶驱动轴(11)，穿设并枢接在所述传动固定臂上，桨叶驱动轴(11)的一端固定设置有用于与内齿圈(13)配合的驱动齿轮(12)，桨叶驱动轴(11)的另一端设置有用于驱动桨叶(2)相对于所述传动固定臂转动的链轮组件，且桨叶(2)的转动速度与所述传动固定臂的转动速度相同，桨叶(2)的转动方向与所述传动固定臂的转动方向相反。

2.根据权利要求1所述的主动接收风力发动机，其特征在于，桨叶轴(6)上固定设置有桨叶轴链轮(21)，所述链轮组件包括驱动轴链轮(22)和传动链条(23)，驱动轴链轮(22)固定设置在桨叶驱动轴(11)另一端，传动链条(23)用于连接桨叶轴链轮(21)和驱动轴链轮(22)。

3.根据权利要求2所述的主动接收风力发动机，其特征在于，所述主动接收风力发动机还包括固定组件，内齿圈(13)固定设置在所述固定组件内，所述固定组件的下端面与所述支撑面固定。

4.根据权利要求3所述的主动接收风力发动机，其特征在于，内齿圈(13)的下表面设置有环形凹槽，所述固定组件包括凸形滑动圆盘(14)，凸形滑动圆盘(14)上表面设置有与所述环形凹槽配合的凸起部，凸形滑动圆盘(14)的下表面为平面。

5.根据权利要求4所述的主动接收风力发动机，其特征在于，所述固定组件还包括锁紧机构(17)，设置在内齿圈(13)和凸形滑动圆盘(14)外部，所述锁紧机构(17)能够与内齿圈(13)和凸形滑动圆盘(14)的外周壁抵接并将内齿圈(13)和凸形滑动圆盘(14)锁死。

6.根据权利要求4所述的主动接收风力发动机，其特征在于，内齿圈(13)的外周设置有调向轮齿，所述主动接收风力发动机还包括齿轮式调向机(16)，设置在内齿圈(13)外，齿轮式调向机(16)与内齿圈(13)外周的调向轮齿配合并能够驱动内齿圈(13)相对于凸形滑动圆盘(14)转动。

7.根据权利要求3所述的主动接收风力发动机，其特征在于，所述固定组件还包括塔筒固定滚筒导套(15)，同轴套设在动力输出轴(9)外并与所述支撑面固定。

8.根据权利要求1所述的主动接收风力发动机，其特征在于，动力输出轴(9)下端设置有刹车盘(18)，刹车盘(18)与动力输出轴(9)同轴固定。

9.根据权利要求1所述的主动接收风力发动机，其特征在于，所述传动固定臂包括平行间隔设置的上固定臂(7)和下固定臂(8)，上固定臂(7)的一端和下固定臂(8)的一端与动力输出轴(9)固定连接，上固定臂(7)的另一端和下固定臂(8)的另一端与桨叶轴(6)的两端铰接。