專利名稱：機械式自動變矩風(fēng)機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用風(fēng)能的風(fēng)機，尤其是能自動變矩的風(fēng)機。
背景技術(shù)：
:風(fēng)能作為一種可再生能源越來越受到重視。但是，風(fēng)力大小變化無常，給風(fēng)機的穩(wěn)定工作帶來了困難。因此，能根據(jù)風(fēng)力大小自動調(diào)整風(fēng)機葉片輸出轉(zhuǎn)矩的技術(shù)應(yīng)運而生。但現(xiàn)有的自動調(diào)整葉片轉(zhuǎn)矩的風(fēng)機，有采用電腦控制的，電磁控制的，即便是機械式的，如專利號為90101941.0名稱為一種機械式漿葉變矩器的發(fā)明專利，采用行星齒輪差動控制變矩裝置，結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，增加了風(fēng)機的制造、維修成本。發(fā)明內(nèi)容:本發(fā)明的目的是提供一種機械式自動變矩風(fēng)機，能根據(jù)風(fēng)力大小自動調(diào)整葉片的輸出轉(zhuǎn)矩，使風(fēng)機穩(wěn)定工作，且結(jié)構(gòu)簡單，制造、維修成本相對較低。為此，本發(fā)明提出的技術(shù)解決方案是，一種機械式自動變矩風(fēng)機，主要包括風(fēng)機軸及連接在風(fēng)機軸左端的靠背輪，葉片，機殼及其左右端蓋，穿套在左右端蓋中的風(fēng)機軸與至少一個端蓋的中心通孔之間有平鍵連接，機殼偏右部位的圓周上均勻分布一組向外凸起的有中心通孔的圓柱形凸臺，各個圓柱形凸臺的中心線位于與風(fēng)機軸垂直的同一平面上，圓柱形凸臺的數(shù)目與風(fēng)機葉片的數(shù)目相同，每個圓柱形凸臺上均復(fù)蓋并連接一個圓盤狀的平面軸承座，平面軸承座面向機殼內(nèi)腔的一面有一個圓柱形凸起插在機殼圓柱形凸臺的中心通孔內(nèi)，該圓柱形凸起的外徑明顯小于平面軸承座圓盤部分的直徑，平面軸承座內(nèi)有一個階梯形中心通孔，即圓柱形凸起部分與機殼內(nèi)腔連通的開口直徑大而圓盤部分與外部連通的通孔直徑小，所以平面軸承座內(nèi)有一個凹坑和環(huán)形平臺，每個凹坑的環(huán)形平臺上均放置一個有中心通孔的平面軸承,且平面軸承的高度略大于凹坑的深度,平面軸承座圓盤部分直徑較小的通孔內(nèi)靜配合置有一個中空的軸套。中底部位有個圓環(huán)形凸肩的葉片軸自機殼內(nèi)腔穿過各自平面軸承的中心通孔及軸套外露于各自的平面軸承座外面，葉片軸與軸套為動配合，葉片軸的圓環(huán)形凸肩面向平面軸承的那個端面與平面軸承的端面接觸，其直徑與平面軸承的直徑相同。葉片軸的底端套一個長條形的軸孔偏向一端的偏心搖臂，其兩端均為圓弧，并由搖臂銷釘將偏心搖臂與葉片軸連接成一體。在左端蓋內(nèi)壁適當(dāng)直徑的圓周上以風(fēng)機軸軸線為中心對稱地均勻固定至少一對離心搖架座，每個離心搖架座上均鉸接一個曲尺形的離心搖架，每個離心搖架重量較輕的這一臂的頂端鉸接一個滾輪。一個啞鈴狀的空心滑套空套在風(fēng)機軸上，其右端圓盤直徑較大的為大頭，左端圓盤直徑較小的為小頭。在滑套大頭右端面與右端蓋內(nèi)壁之間的風(fēng)機軸上套有回位彈簧。外露于軸承座外的葉片軸頂部由葉片銷釘將各個葉片與各自的葉片軸連接成一體，且葉片的迎風(fēng)面與其同軸的偏心搖臂的中心平面垂直，該偏心搖臂中心平面與葉片軸的軸線重合。在每個葉片的底端與平面軸承座頂面之間的葉片軸上套有扭彈簧，各個扭彈簧一端連接在各自葉片的小通孔中，另一端則插在平面軸承座頂面小孔中。在葉片靜止?fàn)顟B(tài)下，回位彈簧的彈力使滑套小頭左端面與各個滾輪接觸，并使離心搖架重量較輕的這一臂處在與風(fēng)機軸垂直的位置，而重量較重的這一臂則處在與風(fēng)機軸平行的位置。同樣，在葉片靜止?fàn)顟B(tài)下，扭彈簧的彈力使偏心搖臂離葉片軸較遠(yuǎn)的一端與滑套大頭右端面接觸，偏心搖臂與葉片軸軸線重合的那個中心平面與風(fēng)機軸的軸線之間的夾角為α，α的范圍為20° -70°。由上可見，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主要有機殼及其端蓋、風(fēng)機軸、葉片，變矩裝置有離心搖架及其滾輪、滑套和回位彈簧、偏心搖臂和扭彈簧等。能根據(jù)風(fēng)力大小自動轉(zhuǎn)動風(fēng)機軸，調(diào)整葉片的有效迎風(fēng)面，改變?nèi)~片的輸出轉(zhuǎn)矩，穩(wěn)定風(fēng)機的轉(zhuǎn)速。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，制造和維修成本相對較低。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。


:圖1是本發(fā)明的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中只限風(fēng)機軸2、滑套7、偏心搖臂13、葉片軸16部分的俯視圖；圖3是應(yīng)用本發(fā)明的風(fēng)機及發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
:實施例1如圖1至圖3所示。臥式的圓筒形機殼6兩端分別連接左端蓋10和右端蓋1，各由一組端蓋連接螺釘5連接成一體。左、右端蓋10、I中央均有向外凸起的有中心通孔的圓柱形平臺，兩個端蓋中心通孔同軸線。左端連接有靠背輪11的風(fēng)機軸2穿套在左、右端蓋10、1中的中心通孔中可以自由轉(zhuǎn)動，如圖1所示，兩個端蓋的中心通孔處均有平鍵3將風(fēng)機軸2與左、右端蓋10、1相互連接，但也可以只有一個端蓋有平鍵3連接。機殼6偏右部位均勻分布一組向外凸起的有中心通孔的圓柱形凸臺6c,各個圓柱形凸臺6c的中心線位于與風(fēng)機軸2垂直的同一個平面上，圓柱形凸臺6c數(shù)目與風(fēng)機葉片18的數(shù)目相同，實施例1為4葉，但也可以是3葉或更多葉。每個圓柱形凸臺6c上均復(fù)蓋并由一組平面軸承座連接螺釘6b連接一個圓盤狀平面軸承座6a，平面軸承座6a面向機殼6內(nèi)腔的一面有一個圓柱形凸起插在機殼6圓柱形凸臺6c的中心通孔內(nèi)，該圓柱形凸起的外徑明顯小于平面軸承座6a圓盤部分的直徑，平面軸承座6a內(nèi)有一個階梯形的中心通孔，即圓柱形凸起部分與機殼6內(nèi)腔連通的開口直徑大，而圓盤部分與外部連通的通孔直徑小，所以每個平面軸承座6a內(nèi)都有一個凹坑和環(huán)形平臺，每個凹坑的環(huán)形平臺上均放置一個有中心通孔的平面軸承14，且平面軸承14的高度略大于凹坑的深度，而平面軸承座6a圓盤部分直徑較小的通孔中靜配合置有一個中空的軸套15。中底部位有個圓環(huán)形凸肩16a的葉片軸16自機殼6內(nèi)腔穿過各自的平面軸承14的中心通孔及軸套15外露于各自的平面軸承座6a外面，葉片軸16與軸套15為動配合。圓環(huán)形凸肩16a面向平面軸承14的那個端面與平面軸承14的端面接觸，其直徑則與平面軸承14的直徑相同。葉片軸16底端套一個長條形的軸孔偏向一端的偏心搖臂13，其兩端均為圓弧，并由搖臂銷釘20將偏心搖臂13與葉片軸16連接成一體。在左端蓋10內(nèi)壁適當(dāng)直徑的圓周上，也就是略大于左端蓋10 二分之一直徑部位的圓周上，以風(fēng)機軸2軸線為中心對稱地均勻固定至少一對離心搖架座9，一般也是用連接螺釘連接在左端蓋10的內(nèi)壁上。每個離心搖架座9均鉸接一個曲尺形的離心搖架8，離心搖架8重量較輕的這一臂的頂端又鉸接一個滾輪12。實施例1如圖1所示,離心搖架座9為一對,但也可以是2對、3對甚至更多對。一個啞鈴狀的空心滑套7空套在風(fēng)機軸2上，其右端圓盤直徑較大的為大頭，而左端圓盤直徑較小的為小頭。在滑套7大頭右端面與右端蓋I內(nèi)壁之間的風(fēng)機軸2上套有回位彈簧4，在葉片18靜止?fàn)顟B(tài)下，回位彈簧4的彈力使滑套7小頭左端面與滾輪12接觸，并使離心搖架8重量較輕的這一臂處在與風(fēng)機軸2垂直的位置，而重量較重的這一臂處在與風(fēng)機軸2平行的位置。外露于平面軸承座6a外的葉片軸16頂部由葉片銷釘17將各個葉片18與各自的葉片軸16連接成一體，每個葉片18上至少有2個葉片銷釘17，且葉片18與偏心搖臂13相互有位置關(guān)系，如圖2所示，葉片18的迎風(fēng)面B與其同軸的偏心搖臂13中心平面P垂直。搖臂13在厚度上也有個中心平面，但中心平面P是與葉片軸16軸線重合的那個中心平面；所謂葉片18的迎風(fēng)面B，就是葉片18曲面的最大投影面，也就是葉片18中兩條邊線所在的平面。在每個葉片18底端與平面軸承座6a頂面之間的葉片軸16上套有扭彈簧19，各個扭彈簧19 一端連接在各自葉片18底部的小通孔中，而另一端則插在各自的平面軸承座6a頂面的小孔中。在葉片18靜止?fàn)顟B(tài)下,扭彈簧19的彈力使偏心搖臂13離葉片軸16較遠(yuǎn)的一端與滑套7大頭右端面接觸，偏心搖臂13中心平面P與風(fēng)機軸2軸線之間的夾角α為45°。實施例2與實施例1的區(qū)別是，在葉片18靜止?fàn)顟B(tài)下，偏心搖臂中心平面P與風(fēng)機軸2軸線之間的夾角α為20。，其他均與實施例1相同，不再重復(fù)。實施例2的初始α比較小，偏心搖臂13和葉片18可轉(zhuǎn)動范圍大，適用于風(fēng)力大小變動范圍較大的場所。實施例3與實施例1的區(qū)別是，在葉片18靜止?fàn)顟B(tài)下，偏心搖臂13中心平面P與風(fēng)機軸2軸線之間的夾角α為70°，其他均與實施例1相同，不再重復(fù)。實施例3的初始α比較大,偏心搖臂13與葉片18可轉(zhuǎn)動范圍小，適用于風(fēng)力大小變化范圍較小的場所。本發(fā)明是這樣工作的:應(yīng)用本發(fā)明的風(fēng)電機組如圖3所示，與發(fā)電機30機殼連成一體的立軸32安裝在塔架(未畫)中可以轉(zhuǎn)動，在風(fēng)力作用下，連接在發(fā)電機30機殼左端的燕尾舵31使風(fēng)機的機頭對準(zhǔn)風(fēng)向，葉片18旋轉(zhuǎn)，機殼6、左右端蓋10、I同步旋轉(zhuǎn)，通過平鍵3帶動風(fēng)機軸2同步轉(zhuǎn)動，經(jīng)靠背輪11帶動發(fā)電機30工作。當(dāng)風(fēng)力驅(qū)動葉片18旋轉(zhuǎn)時:機殼6和離心搖架8同步轉(zhuǎn)動，在離心力作用下，離心搖架8克服回位彈簧4與扭彈簧19的阻力推動滑套7向右移，當(dāng)離心搖架8的離心力與回位彈簧4及扭彈簧19的彈力平衡時，滑套7不再移動，葉片18在該平衡轉(zhuǎn)速下工作。改變回位彈簧4的剛度，就能調(diào)整葉片18的平衡轉(zhuǎn)速。當(dāng)風(fēng)力增大時，葉片18產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩增加，轉(zhuǎn)速升高，離心搖架8的離心力增加，滑套7再向右移，如圖2所示，偏心搖臂13與葉片18逆時針轉(zhuǎn)動，葉片18有效迎風(fēng)面減小，葉片18產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩減小，轉(zhuǎn)速下降，直至離心搖架8的離心力與回位彈簧4及扭彈簧19的彈力重新平衡，偏心搖臂13與葉片18不再轉(zhuǎn)動，葉片18又恢復(fù)到原來的平衡轉(zhuǎn)速。當(dāng)風(fēng)力減小時，葉片18產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩減小，葉片18轉(zhuǎn)速下降，離心搖架8的離心力減小，滑套7左移，偏心搖臂13和葉片18順時針轉(zhuǎn)動，葉片18的有效迎風(fēng)面增加，葉片18產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩增大，葉片18轉(zhuǎn)速增加，離心搖架8的離心力增加，直至離心搖架8的離心力與回位彈簧4及扭彈簧19的彈力重新平衡，偏心搖臂13與葉片18不再轉(zhuǎn)動，葉片18恢復(fù)到原來的平衡轉(zhuǎn)速。由此可見，無論風(fēng)力大小如何變化，本發(fā)明均能自動轉(zhuǎn)動葉片軸16，調(diào)整葉片18產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，穩(wěn)定葉片18的轉(zhuǎn)速，從而保證風(fēng)電機組穩(wěn)定工作。
權(quán)利要求
1.一種機械式自動變矩風(fēng)機，主要包括風(fēng)機軸及連接在風(fēng)機軸左端的靠背輪，葉片，圓筒形臥式機殼及其左右端蓋，其特征是:穿套在左端蓋(10)與右端蓋(I)中的風(fēng)機軸(2)與至少一個端蓋的中心通孔之間有平鍵(3)連接；所述機殼(6)偏右部位均勻分布一組向外凸起的有中心通孔的圓柱形凸臺(6c),各個圓柱形凸臺(6c)的中心線位于與風(fēng)機軸(2)垂直的同一個平面上，圓柱形凸臺(6c)的數(shù)目與風(fēng)機葉片(18)的數(shù)目相同，每個圓柱形凸臺(6c)上均復(fù)蓋并連接一個圓盤狀的平面軸承座(6a)，平面軸承座^a)面向機殼(6)內(nèi)腔的一面有一個圓柱形凸起插在圓柱形凸臺(6c)的中心通孔內(nèi)，該圓柱形凸起的外徑明顯小于平面軸承座^a)圓盤部分的直徑，平面軸承座^a)內(nèi)有一個階梯形中心通孔，即圓柱形凸起部分與機殼出)內(nèi)腔連通的開口直徑大而圓盤部分與外部連通的通孔直徑小，所以平面軸承座^a)內(nèi)有一個凹坑和環(huán)形平臺，每個凹坑的環(huán)形平臺上均放置一個有中心通孔的平面軸承(14)，且平面軸承(14)的高度略大于凹坑的深度，而平面軸承座^a)圓盤部分直徑較小的通孔內(nèi)靜配合的置有一個中空的軸套(15);中底部位有個圓環(huán)形凸肩(16a)的葉片軸(16)自機殼(6)內(nèi)腔穿過各自的平面軸承(14)的中心通孔及軸套(15)外露于各自的平面軸承座(6a)外面，葉片軸(16)與軸套(15)為動配合，葉片軸(16)上圓柱形凸肩(16a)面向平面軸承(14)的那個端面與平面軸承(14)的端面接觸，其直徑則與平面軸承(14)的直徑相同，葉片軸(16)底端套一個長條形的軸孔偏向一端的偏心搖臂(13)，其兩端均為圓弧，并由搖臂銷釘(20)將偏心搖臂(13)與葉片軸(16)連接成一體；在左端蓋(10)內(nèi)壁適當(dāng)直徑的圓周上以風(fēng)機軸(2)軸線為中心對稱地均勻固定至少一對離心搖架座(9)，每個離心搖架座(9)上均鉸接一個曲尺形的離心搖架(8)，離心搖架(8)重量較輕的這一臂的頂端鉸接一個滾輪(12)個啞鈴狀的空心滑套(7)空套在風(fēng)機軸(2)上，其右端圓盤直徑較大的為大頭，左端圓盤直徑較小的為小頭；在滑套(7)大頭右端面與右端蓋(I)內(nèi)壁之間的風(fēng)機軸(2)上套有回位彈簧(4);外露于平面軸承座^a)外的葉片軸(16)頂部由葉片銷釘(17)將各個葉片(18)與各自的葉片軸(16)連接成一體，且葉片(18)的迎風(fēng)面B與其同軸的偏心 搖臂(13)中心平面P垂直，該中心平面P與葉片軸(16)的軸線重合；在每個葉片(18)底端與平面軸承座^a)頂面之間的葉片軸(16)上套有扭彈簧(19)，各個扭彈簧(19) 一端連接在各自葉片(18)的小通孔中，而另一端則插在各自的平面軸承座^a)頂面的小孔中；在葉片(18)靜止?fàn)顟B(tài)下，回位彈簧(4)的彈力使滑套(7)小頭左端面與各個滾輪(12)接觸，并使離心搖架(8)重量較輕的這一臂處在與風(fēng)機軸(2)垂直的位置，而重量較重的這一臂則處在與風(fēng)機軸(2)平行的位置；同樣，在葉片(18)靜止?fàn)顟B(tài)下，扭彈簧(19)的彈力使偏心搖臂(13)離葉片軸(16)較遠(yuǎn)的一端與滑套(7)大頭右端面接觸，而偏心搖臂(13)與葉片軸(16)軸線重合的那個中心平面P與風(fēng)機軸(2)軸線之間的夾角為α，α的范圍為20° -70°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種機械式自動變矩風(fēng)機，主要包括葉片(18)，機殼(6)，左右端蓋(10、1)，風(fēng)機軸(2)，機殼(6)上有一組圓柱形凸臺(6c)，其上連接有裝有平面軸承(14)和軸套(15)的平面軸承座(6a)，葉片軸(16)自機殼(6)內(nèi)腔穿過平面軸承(14)中心通孔及軸套(15)與葉片(18)連接，葉片軸(16)底端固定偏心搖臂(13)，左端蓋(10)內(nèi)壁固定離心搖架座(9)，并在其輕臂頂端鉸接滾輪(12)，風(fēng)機軸(2)上套有滑套(7)、回位彈簧(4)，葉片軸(16)上套有扭彈簧(19)，兩個彈簧的彈力使偏心搖臂(13)一端與滑套(7)右端大頭右端面接觸，左端小頭左端面與滾輪(12)接觸。在風(fēng)力大小變化時，本發(fā)明能自動轉(zhuǎn)動葉片軸(16)，調(diào)整葉片(18)轉(zhuǎn)矩，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。
文檔編號F03D7/00GK103161661SQ20111041248
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者顧根新 申請人:顧根新