CN218882417U - 集能式风力发电机的供能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种集能式风力发电机的供能装置。它解决了现有风力发电机风能利用率低的技术问题。包括换向机构，换向机构上设置有至少一个第一风轮，换向机构上还设置有至少一个第二风轮和至少一个第三风轮，第一风轮、第二风轮和/或第三风轮的输出轴方向不同且传动连接在一个换向机构上，换向机构的输出轴设置有连接发电机组的连接端，第一风轮、第二风轮和第三风轮可受同一方向的风同时驱动旋转。优点在于：大大提高单位体积内风力发电机对风能的利用率。

Description

集能式风力发电机的供能装置

技术领域

本实用新型属于风力发电机技术领域，尤其涉及一种集能式风力发电机的供能装置。

背景技术

风能是一种清洁无公害的可再生能源，利用等力发电绿色环保，且风能蕴量巨大，取之不尽用之不竭。因地制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为。风力发电机是把风能转化成机械能，机械能转化为电能的电力设备，同时不会产生辐射和空气污染，通常风力发电机只设置一个风轮来捕获风能，最多设置同轴两个风轮，不能有效利用空间，在一定空间内捕获风能效率低，为提高效率只能加长叶片，以增加迎风面的方式提高效率。

针对这一问题，人们在长期的生产生活实践中也进行了探索研究，例如，中国实用新型专利公开了一种采用多维减振装置的多风轮多向集能式风力发电机塔[申请号：201420323553.6]，该实用新型专利包括塔架，塔架顶部连接风轮连接装置，三个大型叶片通过桨片旋转装置连接到一起构成一个大型风轮，三个小型叶片通过桨片旋转装置连接到一起构成一个小型风轮，大型风轮和小型风轮采集水平正交方向的能量。

上述的方案在一定程度上改进了现有技术的部分问题，实现多个方向迎风，以达到提高收获风能的效率，但是，该方案还至少存在以下缺陷：风向在同一时间段内基本上是一个方向，两侧设置的风轮对风的接收能力差，基本上不能提供动能，而风通过风轮后依旧蕴含较大的动能，存在一定的风能浪费。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种集能式风力发电机的供能装置。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：本集能式风力发电机的供能装置，包括换向机构，所述的换向机构上设置有至少一个第一风轮，所述的换向机构上还设置有至少一个第二风轮和至少一个第三风轮，第一风轮、第二风轮和/或第三风轮的输出轴方向不同且传动连接在一个换向机构上，所述的换向机构的输出轴设置有连接发电机组的连接端，所述的第一风轮、第二风轮和第三风轮可受同一方向的风同时驱动旋转。

在上述的集能式风力发电机的供能装置中，所述的第一风轮包括第一轮座，所述的第一轮座上设置有若干片翼型叶片和第一输出轴，所述的第一输出轴传动连接在换向机构上，所述的第一输出轴与翼型叶片垂直。

在上述的集能式风力发电机的供能装置中，第二风轮包括两个环形安装架，两个环形安装架之间设置有均布的若干受风叶片，靠近换向机构的环形安装架是上设置第二输出轴，所述的第二输出轴传动连接在换向机构上，所述的受风叶片的受风面与翼型叶片相同，所述的第二输出轴与受风叶片平行。

在上述的集能式风力发电机的供能装置中，第三风轮包括第三输出轴，所述的第三输出轴上至少设置有一片螺旋式叶片，所述的第三输出轴传动连接在换向机构上，所述的螺旋式叶片的受风面与翼型叶片、受风叶片相同。

在上述的集能式风力发电机的供能装置中，第一风轮、第二风轮分别有两组，两组第一风轮关于换向机构对称设置，两组第二风轮关于换向机构对称设置，所述的第一风轮和第二风轮相间围绕设置在换向机构四周，所述的第三风轮设置在换向机构的顶部。

在上述的集能式风力发电机的供能装置中，第一风轮、第二风轮和第三风轮的输出轴两两垂直。

在上述的集能式风力发电机的供能装置中，换向机构包括主传动轴，所述的主传动轴与第三风轮固定连接，所述的主传动轴上设置有传动伞齿轮，所述的第二风轮和第二风轮通过传动伞齿轮与主传动轴传动连接。

在上述的集能式风力发电机的供能装置中，第一风轮的第一输出轴和第二风轮的第二输出轴上分别设置换向伞齿轮，所述的换向伞齿轮分别与传动伞齿轮啮合连接。

在上述的集能式风力发电机的供能装置中，换向机构设置在旋转座上，所述的旋转座可转动连接在安装座上，所述的旋转座与安装座之间设置有转动轴承，所述的第一风轮上设置有沿第一风轮的第一输出轴长度方向突出的方向舵。

在上述的集能式风力发电机的供能装置中，主传动轴通过联轴器连接有低速轴，所述的低速轴与变速器传动连接，所述的变速器的输出轴通过联轴器与高速轴连接，所述的高速轴设置有与发电机组传动连接的连接端。

与现有的技术相比，本集能式风力发电机的供能装置的优点在于：

1.第一风轮、第二风轮和第三风轮设置在换向机构的不同侧面，风力驱动前方的第一风轮后通过前方的第一风轮，驱动位于两个第一风轮之间的第二风轮和第三风轮，实现一个供能装置上安装多个风轮，五个方位同时将风能转化为机械能，提高单位面积内风能利用率，大大提高了供能装置的接收风能的效率。

2.通过换向机构将第一风轮、第二风轮和第三风轮受风力驱动产生的不同方向的机械能转换为同一方向的机械能，以达到共同驱动一个发电机组。

3.第一风轮采用翼型叶片获得较大迎风面，并可使风顺利通过到达第二风轮和第三风轮以驱动第一风轮和第二风轮，第二风轮采用水车式叶片，第三风轮采用螺旋式叶片，在不与第一风轮产生干涉的情况下，有效地受风地驱动产生机械能。

附图说明

图1是本实用新型提供的结构示意图；

图2是本实用新型提供的正视结构示意图；

图3是本实用新型提供的另一侧的结构示意图；

图4是本实用新型提供的剖视图。

图中，第一风轮2、第二风轮3、第三风轮4、换向机构5、第一轮座6、翼型叶片7、第一输出轴8、环形安装架9、受风叶片10、第二输出轴11、第三输出轴14、螺旋式叶片15、主传动轴16、传动伞齿轮17、换向伞齿轮18、旋转座19、安装座20、联轴器21、低速轴22、变速器23、高速轴24。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

实施例1

如图1-3所示，本集能式风力发电机的供能装置，包括换向机构5，所述的换向机构5上设置有两个第一风轮2，所述的换向机构5上还设置有两个第二风轮3和一个第三风轮4，第一风轮2、第二风轮3和第三风轮4的输出轴方向不同并设置在传动机构的前后、左右以及上五个面上，且第一风轮2、第二风轮3和第三风轮4传动连接在一个换向机构5上，所述的换向机构5的输出轴设置有连接发电机组的连接端，所述的第一风轮2、第二风轮3和第三风轮4可受同一方向的风同时驱动旋转。

安装在换向机构5前方的第一风轮受风的驱动旋转产生机械能，风通过安装在换向机构5前方的第一风轮2后，经过第二风轮3和第三风轮4，并驱动第二风轮3和第三风轮4产生机械能，实现一个供能装置上安装多个风轮，五个方位同时将风能转化为机械能，提高单位面积内风能利用率，大大提高了供能装置的接收风能的效率。

进一步，第一风轮2包括第一轮座6，所述的第一轮座6上设置有若干片翼型叶片7和第一输出轴8，所述的第一输出轴8传动连接在换向机构5上。所述的第一输出轴8与翼型叶片7垂直。第一风轮2采用翼型叶片获得较大迎风面，因为第一风轮2旋转，所在平面空间难以被利用，如果换向机构侧面安装同类型的风轮，只能减小风轮尺寸，且该类型风轮难以有效获得风能转化为机械能。

优选地，第二风轮3包括两个环形安装架9，两个环形安装架9之间设置有均布的若干受风叶片10，靠近换向机构5的环形安装架9是上设置第二输出轴11，所述的第二输出轴11传动连接在换向机构5上，所述的受风叶片10的受风面与翼型叶片7相同，所述的第二输出轴与受风叶片平行。类似风车的贯流形结构，能有效利用通过第一风轮2的风量，且受风叶片3可沿第二风轮3的输出轴方向延长，在不干涉第一风轮2的同时增加受风面积。

优选地第三风轮4包括第三输出轴14，所述的第三输出轴14上至少设置有一片螺旋式叶片15，所述的第三输出轴14传动连接在换向机构5上，所述的螺旋式叶片15的受风面与翼型叶片7、受风叶片10相同。第二风轮3占用换向机构5侧面空间，限制第三风轮4的可用空间，若采用第二风轮3设置在换向机构5的上方，需要减小其直径以避免干涉，由于第二风轮以第二输出轴11为旋转中心，减小直径会影响其扭矩，降低获得风能的效果。故采用螺旋式叶片。

在本实施例中优选，第一风轮2、第二风轮3分别有两组，两组第一风轮2关于换向机构5对称设置，两组第二风轮3关于换向机构5对称设置，所述的第一风轮2和第二风轮3相间围绕设置在换向机构5四周，所述的第三风轮4设置在换向机构5的顶部。

本领域技术人员也可以将第三风轮4设计为第二风轮3的形式，以达到换向机构5在五个方向同时获得由风能转化的机械能，也可以将第二风轮3设计为第三风轮4的形式，已获得提升风能转化的效果。

优选地，第一风轮2、第二风轮3和第三风轮4的输出轴两两垂直。以确保在第一风轮2受到正面风向的风，获得最大的风能转化率时，第二风轮3和第三风轮4能够正面迎风，已获得最大的风能转化，如果第二风轮3和第三风轮4倾斜设置，使得风力作用在第二风轮3和第三风轮4产生分力，降低风能的转化率。

进一步，换向机构5包括主传动轴16，所述的主传动轴16与第三风轮4固定连接，所述的主传动轴16上设置有传动伞齿轮17，所述的第二风轮3和第二风轮3通过传动伞齿轮17与主传动轴16传动连接。第一风轮2的第一输出轴8和第二风轮3的第二输出轴11上分别设置换向伞齿轮18，所述的换向伞齿轮18分别与传动伞齿轮17啮合连接。第三风轮4旋转带动主传动轴16以及传动伞齿轮17转动，同时第一风轮2和第二风轮3转动通过换向伞齿轮18将机械能传递到传动伞齿轮17，加快主传动轴16的旋转速度，使得五个方位的各风轮所获得的机械能同一方向输出。

优选地，换向机构5设置在旋转座19上，所述的旋转座19可转动连接在安装座20上，所述的旋转座19与安装座20之间设置有转动轴承，所述的第一风轮2上设置有沿第一风轮2的第一输出轴8长度方向突出的方向舵12且方向舵12迎风面垂直与第一风轮的迎风面，方向舵12呈扁平线且垂直于水平面。当风向改变时，方向舵12的迎风面增加，使得方向舵受力驱动第一风轮2带动旋转座19在安装座20上旋转，当方向舵12的迎风面与风向平行时，方向舵受力达到平衡，不再驱动旋转座19旋转。

优选地，主传动轴16通过联轴器21连接有低速轴22，所述的低速轴22与变速器23传动连接，所述的变速器23的输出轴通过联轴器与高速轴24连接，所述的高速轴24设置有与发电机组传动连接的连接端。各风轮所转化的机械能转化为同一方向的机械能，驱动主传动轴16，通过联轴器21、变速箱23，提高输出转速，使得发电机组获得更快的切割磁感线速度。本领域技术人员可选用联轴器为万能弹性联轴节，降低各传动轴之间同心度的要求。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了第一风轮2、第二风轮3、第三风轮4、向机构5、第一轮座6、翼型叶片7、第一输出轴8、环形安装架9、受风叶片10、第二输出轴11、第三输出轴14、螺旋式叶片15、主传动轴16、传动伞齿轮17、换向伞齿轮18、旋转座19、安装座20、联轴器21、低速轴22、变速器23、高速轴24等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (10)

1.一种集能式风力发电机的供能装置，包括换向机构(5)，所述的换向机构(5)上设置有至少一个第一风轮(2)，其特征在于，所述的换向机构(5)上还设置有至少一个第二风轮(3)和/或至少一个第三风轮(4)，第一风轮(2)、第二风轮(3)和第三风轮(4)的输出轴方向不同且传动连接在一个换向机构(5)上，所述的换向机构(5)的输出轴设置有连接发电机组的连接端，所述的第一风轮(2)、第二风轮(3)和第三风轮(4)可受同一方向的风同时驱动旋转。

2.根据权利要求1所述的集能式风力发电机的供能装置，其特征在于，所述的第一风轮(2)包括第一轮座(6)，所述的第一轮座(6)上设置有若干片翼型叶片(7)和第一输出轴(8)，所述的第一输出轴(8)传动连接在换向机构(5)上。

3.根据权利要求2所述的集能式风力发电机的供能装置，其特征在于，所述的第二风轮(3)包括两个环形安装架(9)，两个环形安装架(9)之间设置有均布的若干受风叶片(10)，靠近换向机构(5)的环形安装架(9)是上设置第二输出轴(11)，所述的第二输出轴(11)传动连接在换向机构(5)上，所述的受风叶片(10)的受风面与翼型叶片(7)相同。

4.根据权利要求2所述的集能式风力发电机的供能装置，其特征在于，所述的第三风轮(4)包括第三输出轴(14)，所述的第三输出轴(14)上至少设置有一片螺旋式叶片(15)，所述的第三输出轴(14)传动连接在换向机构(5)上，所述的螺旋式叶片(15)的受风面与翼型叶片(7)、受风叶片(10)相同。

5.根据权利要求1所述的集能式风力发电机的供能装置，其特征在于，所述的第一风轮(2)、第二风轮(3)分别有两组，两组第一风轮(2)关于换向机构(5)对称设置，两组第二风轮(3)关于换向机构(5)对称设置，所述的第一风轮(2)和第二风轮(3)相间围绕设置在换向机构(5)四周，所述的第三风轮(4)设置在换向机构(5)的顶部。

6.根据权利要求5所述的集能式风力发电机的供能装置，其特征在于，所述的第一风轮(2)、第二风轮(3)和第三风轮(4)的输出轴两两垂直。

7.根据权利要求6所述的集能式风力发电机的供能装置，其特征在于，所述的换向机构(5)包括主传动轴(16)，所述的主传动轴(16)与第三风轮(4)固定连接，所述的主传动轴(16)上设置有传动伞齿轮(17)，所述的第二风轮(3)和第二风轮(3)通过传动伞齿轮(17)与主传动轴(16)传动连接。

8.根据权利要求7所述的集能式风力发电机的供能装置，其特征在于，第一风轮(2)的第一输出轴(8)和第二风轮(3)的第二输出轴(11)上分别设置换向伞齿轮(18)，所述的换向伞齿轮(18)分别与传动伞齿轮(17)啮合连接。

9.根据权利要求8所述的集能式风力发电机的供能装置，其特征在于，所述的换向机构(5)设置在旋转座(19)上，所述的旋转座(19)可转动连接在安装座(20)上，所述的旋转座(19)与安装座(20)之间设置有转动轴承，所述的第一风轮(2)上设置有沿第一风轮(2)的第一输出轴(8)长度方向突出的方向舵。

10.根据权利要求7所述的集能式风力发电机的供能装置，其特征在于，所述的主传动轴(16)通过联轴器(21)连接有低速轴(22)，所述的低速轴(22)与变速器(23)传动连接，所述的变速器(23)的输出轴通过联轴器与高速轴(24)连接，所述的高速轴(24)设置有与发电机组传动连接的连接端。

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