專利名稱：風(fēng)葉轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)及旋帆式風(fēng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)電設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及風(fēng)葉轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)及采用該控制系統(tǒng)的旋帆式風(fēng)機(jī)。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要由風(fēng)葉和發(fā)電機(jī)組成，風(fēng)葉在風(fēng)力帶動下，轉(zhuǎn)動，使其切割發(fā)電機(jī)內(nèi)的磁力線圈產(chǎn)生的磁力線，從而將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。風(fēng)能是一種潔凈能源，且是大自然賦予的無窮盡的能量，各國都在大力開發(fā)風(fēng)能。目前，應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)備上的各個風(fēng)葉只能沿中心軸轉(zhuǎn)動，而其迎風(fēng)角度一般不可調(diào)節(jié)，當(dāng)風(fēng)向不斷改變時，風(fēng)扇葉片迎風(fēng)面積變小，降低風(fēng)力對風(fēng)葉的吹動力，風(fēng)能利用不合理，造成風(fēng)能的損失浪費(fèi)，風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率降低。 專利“板式風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置”(ZL2008202117537)提出了一種鏈輪式裝配方式，在風(fēng)力推動下，星形框架總成順時針轉(zhuǎn)動,在風(fēng)向舵標(biāo)控制下中心鏈輪不轉(zhuǎn)動，保持靜止，此時主傳動鏈條拉動驅(qū)動鏈輪4并帶動從動鏈輪、迎風(fēng)板逐漸轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)迎風(fēng)板相對于中心軸的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)運(yùn)動，調(diào)節(jié)其迎風(fēng)面角度。但鏈條與輪的配合運(yùn)行非常復(fù)雜，而且逐級傳動的能量損失很大，具有很多不可控因素，最終導(dǎo)致可行性較差；而且傳動裝置固定在機(jī)架的上方，重心較高，穩(wěn)定性較差，整個機(jī)組載重負(fù)荷較大。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述領(lǐng)域中的缺陷，本發(fā)明提供一種風(fēng)葉轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，能使風(fēng)葉以最佳角度對風(fēng)，使迎風(fēng)面軸對稱，左右形成最大力差推動風(fēng)車轉(zhuǎn)動，取得最大的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率，并可調(diào)正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)或停車，而且還提高了傳動的可靠性和穩(wěn)定性。本發(fā)明還提供含有該風(fēng)葉轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的旋帆式風(fēng)機(jī)，其風(fēng)機(jī)的實(shí)度率可達(dá)掃風(fēng)面積的80%以上，能量轉(zhuǎn)換率超過60%。由于轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的重心降低，整個機(jī)組的穩(wěn)定性得以提聞。風(fēng)葉轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，包括一根豎直的中心軸和若干固定有風(fēng)葉的豎直的副軸，所述副軸繞中心軸轉(zhuǎn)動，所述每個副軸通過分別固定于其上、下端的上托臂、下托臂與中心軸的上、下端連接，其特征在于在上托臂或下托臂與中心軸的連接處固定有齒輪傳動系統(tǒng)，齒輪傳動系統(tǒng)下方固定有動力控制系統(tǒng)，所述齒輪傳動系統(tǒng)包括依次相互嚙合的中心齒輪A、中間齒輪A、副齒輪A，所述副齒輪A與上托臂或下托臂固定連接，所述動力控制系統(tǒng)包括依次相互嚙合的中心齒輪B、中間齒輪B、副齒輪B，所述轉(zhuǎn)軸上端固定著中心齒輪A，下端固定有中心齒輪B,所述轉(zhuǎn)軸下端底部還固定有鎖定機(jī)構(gòu),轉(zhuǎn)軸位于中心齒輪A和下端固定有中心齒輪B之間部分套接有傳動軸，副齒輪B固定于動力輸出軸上。所述副軸為四個，所述中心齒輪A與兩個中間齒輪A嚙合，所述一個中間齒輪A與兩個副齒輪A嚙合，所述兩個中間齒輪A分別位于中心齒輪A的相對位置，所述兩個副齒輪A分別位于中間齒輪A的相對位置。所述中心齒輪A、中間齒輪A和副齒輪A的齒輪比為3 :4+2 :3。
所述齒輪轉(zhuǎn)動系統(tǒng)固定于齒輪箱內(nèi)，齒輪箱位于下托臂與中心軸的連接處。所述轉(zhuǎn)軸的下端底部還固定有轉(zhuǎn)輪。旋帆式風(fēng)機(jī)，包括風(fēng)葉，其特征在于還包括上述控制系統(tǒng)，所述風(fēng)葉固定于所述副軸上。所述風(fēng)葉為豎直懸掛的風(fēng)帆式風(fēng)葉，所述風(fēng)葉分為左右兩半副本，以副軸為中心對稱固定。所述中心軸與上托臂之間、中心軸與下托臂之間固定有斜拉桿。所述中心軸的頂部固定有風(fēng)向標(biāo)和測速儀。本發(fā)明通過中間齒輪A將中心齒輪A的轉(zhuǎn)動傳遞給副齒輪A，從而使副齒輪A的轉(zhuǎn) 動方向與中間齒輪A方向相同，即當(dāng)副軸繞中心軸公轉(zhuǎn)的同時，副軸也同時在自轉(zhuǎn)，保證了與副軸固定的風(fēng)葉隨時都是最佳的迎風(fēng)角度，風(fēng)葉的掃風(fēng)面積提高了，風(fēng)能的利用率也提高了。同時齒輪的傳動較鏈輪的傳動穩(wěn)定性更高，且齒輪可位于齒輪箱中，封閉性好，持久，耐用。本發(fā)明動力控制系統(tǒng)包括中心齒輪B、中間齒輪B、副齒輪B，在調(diào)試前通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸可以將風(fēng)葉以最佳角度迎風(fēng)，通過鎖定機(jī)構(gòu)鎖定后，風(fēng)葉的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)由齒輪傳動系統(tǒng)控制完成，非常簡單方便。風(fēng)葉的轉(zhuǎn)動通過齒輪傳動系統(tǒng)傳送至傳動軸，再通過動力控制系統(tǒng)再傳輸至動力輸出軸，夕卜接發(fā)電機(jī)，將動能轉(zhuǎn)為電能，由于齒輪傳動系統(tǒng)和動力控制系統(tǒng)的重心降低，整個機(jī)組的穩(wěn)定性得以提高，增強(qiáng)了可操作性。本發(fā)明設(shè)置了四個風(fēng)葉，為保證齒輪之間的布置，本發(fā)明設(shè)計了兩個中間齒輪A，將副齒輪A兩兩與中間齒輪A嚙合。所述中心齒輪A、中間齒輪A和副齒輪A的齒輪比為3 :4+2 :3，相當(dāng)于副軸繞中心軸轉(zhuǎn)一圈，而副軸自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)半圈，由于風(fēng)葉正反面迎風(fēng)具有相同的效果。將所有的齒輪傳動系統(tǒng)設(shè)置有一個齒輪箱中，可以防止齒輪被沙塵粘附。轉(zhuǎn)軸底部還固定有轉(zhuǎn)輪，方便轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動。旋帆式風(fēng)機(jī)，包括風(fēng)葉轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，風(fēng)葉固定在副軸上，風(fēng)動副軸轉(zhuǎn)動(包括公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn))，旋帆式風(fēng)葉降低了重量，也降低了整個風(fēng)機(jī)的成本。中心軸上還帶有風(fēng)向標(biāo)，有利于風(fēng)機(jī)起動前調(diào)整風(fēng)葉迎風(fēng)角度，測速儀可以與其它設(shè)備聯(lián)接，用于計算發(fā)電電量。本發(fā)明通過齒輪傳動，將風(fēng)葉的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，使風(fēng)葉始終以最佳角度對風(fēng)，使迎風(fēng)面軸對稱，左右形成最大力差推動風(fēng)車轉(zhuǎn)動，取得最大的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率，風(fēng)葉的轉(zhuǎn)動傳輸至轉(zhuǎn)動軸，再傳輸至動力輸出軸，外接發(fā)電機(jī)，使風(fēng)能變?yōu)殡娔?。該風(fēng)機(jī)不僅可用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，也可以用于風(fēng)力提水，或帆船動力。該風(fēng)機(jī)可調(diào)正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)或停車。由于齒輪的傳動較鏈輪的傳動穩(wěn)定性更高，且齒輪可位于齒輪箱中，封閉性好，持久，耐用。


圖I本發(fā)明風(fēng)機(jī)的俯視圖，圖2本發(fā)明風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3本發(fā)明控制系統(tǒng)的齒輪傳動系統(tǒng)，圖4本發(fā)明控制風(fēng)機(jī)的齒輪傳動系統(tǒng)和動力控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，
I一中心軸,2—副軸，3—風(fēng)葉，4一轉(zhuǎn)輪，5—齒輪箱，6—鎖定機(jī)構(gòu)，7—斜拉桿，8—機(jī)架，9一風(fēng)向標(biāo)，10—測速儀，11一中心齒輪A, 12一中間齒輪A, 13一副齒輪A, 14一傳動軸，15—中心齒輪B, 16一中間齒輪B, 17一副齒輪B, 18一基座，19一上托臂，20—下托臂，21—增速傳動箱，22—支撐桿，23—轉(zhuǎn)軸，24—動力輸出軸。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明的風(fēng)葉3有四片，分別位于90度對角上，通過風(fēng)向標(biāo)調(diào)整好風(fēng)葉的最佳對角角度，當(dāng)風(fēng)葉被風(fēng)吹動時，能繞中心軸I轉(zhuǎn)動，使風(fēng)能轉(zhuǎn)化成動能。如圖2所示，本發(fā)明的風(fēng)機(jī)包括風(fēng)葉3，機(jī)架8和基座18，風(fēng)葉3為風(fēng)帆式風(fēng)葉，機(jī)架8包括中心軸1，四個副軸2、四個上托臂19，四個下托臂20，副軸2上均固定有風(fēng)葉3，上托臂19與中心軸I之間以及下托臂20與中心軸I之間均有斜拉桿7，使風(fēng)葉3以致整個機(jī)架8和風(fēng)機(jī)保持穩(wěn)定。在下托臂20與中心軸I的交叉位置處，設(shè)置有齒輪箱5，該齒輪箱5內(nèi)設(shè)置有齒輪傳動系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以使副軸2隨中心軸I轉(zhuǎn)動的同時產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，從而使風(fēng)葉 始終自轉(zhuǎn)至處于最佳的迎風(fēng)角度。中心軸I的頂端有風(fēng)向標(biāo)9，和測速儀10，在齒輪箱5的下方通過轉(zhuǎn)軸23和傳動軸14還固定有一個增速傳動箱21，其內(nèi)部設(shè)置有動力控制系統(tǒng)，增速傳動箱21外接有鎖定機(jī)構(gòu)6、轉(zhuǎn)輪4和動力輸出軸?；?8通過支撐桿22與增速傳動箱21固定在一起，基座18與支撐桿22之間也有斜拉桿7。如圖3所示，齒輪箱5中的齒輪組是本發(fā)明風(fēng)葉自轉(zhuǎn)的控制系統(tǒng)，包括了中心齒輪A 11，兩個中間齒輪A 12和四個副齒輪A 13，兩個中間齒輪A12與中心齒輪A 11嚙合且處于相對位置，副齒輪A 13兩兩與中間齒輪A 12嚙合，且處于相對位置，中心齒輪A 11的轉(zhuǎn)動方向與副齒輪A 13的轉(zhuǎn)動方向相同，中心齒輪A 11、中間齒輪A 12、副齒輪A 13的齒輪比為3 :4+2 :3，中間齒輪A 12轉(zhuǎn)一圈，副齒輪A 13轉(zhuǎn)半圈。而副齒輪13是通過下托臂與副軸連接的，當(dāng)副軸沿中心軸公轉(zhuǎn)時，由于齒輪相互的嚙合作用，副軸也還會產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)葉在轉(zhuǎn)動過程中不斷調(diào)整迎風(fēng)角度，以最佳的角度迎風(fēng)，提高了風(fēng)能的利用率。本發(fā)明風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)的聯(lián)接結(jié)構(gòu)如下如圖4所示，上部分為齒輪箱5的結(jié)構(gòu)，下部分為增速傳動箱21的結(jié)構(gòu)，兩部分通過轉(zhuǎn)軸23和傳動軸14相互連接。齒輪傳動系統(tǒng)中的中心齒輪All套接在轉(zhuǎn)軸23上端，中間齒輪A 12由共軸的兩部分組成，其上部分跟中心齒輪A 11嚙合(齒數(shù)比為4:3)，下部分與副齒輪A 13嚙合，副齒輪A 13包括三部分，其下部和中部共軸，其下部與中間齒輪A12的下部分嚙合(齒數(shù)比為3:2),其上部和中部為齒數(shù)相同的兩個嚙合的錐形齒輪(齒數(shù)比為1:1)，使齒輪的軸方向由垂直改變?yōu)槠叫校喜康腻F形齒輪套接在下托臂20上，這樣，副軸的公轉(zhuǎn)，通過下托臂20以及通過齒輪的傳動，且通過錐形齒輪之間的傳動可以使齒輪的軸方向改變，從而又轉(zhuǎn)化成副軸的自轉(zhuǎn)。動力控制系統(tǒng)中包括中心齒輪B 15、中間齒輪B 16、副齒輪B17，中心齒輪B套接在轉(zhuǎn)軸23的下端，中心齒輪B15與中間齒輪B16的軸平行，中間齒輪B16包括同軸的兩部分，上部分與中心齒輪B15嚙合，下部分為錐形齒輪，與其同錐形齒輪的副齒輪B17嚙合，中間齒輪B16的中心軸與副齒輪B17的中心軸相互垂直，副齒輪B17的中心軸即為動力輸出軸24，而轉(zhuǎn)軸23的下方的底部固定有鎖定機(jī)構(gòu)6和轉(zhuǎn)輪4。轉(zhuǎn)軸23位于齒輪箱5和增速傳動箱21之間的部分套接有傳動軸14，兩者形成套軸結(jié)構(gòu)該風(fēng)機(jī)的操作程序根據(jù)風(fēng)向標(biāo)10的指示，先轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)輪4，通過齒輪傳動系統(tǒng)中的中心齒輪All、中間齒輪A12、副齒輪A13傳動至下托臂20，下托臂20轉(zhuǎn)動帶動副軸2上固定的風(fēng)葉3轉(zhuǎn)動，風(fēng)葉3轉(zhuǎn)動至最佳迎風(fēng)角度時，通過鎖定機(jī)構(gòu)6將轉(zhuǎn)軸23鎖住。風(fēng)吹動風(fēng)葉3繞中心軸I轉(zhuǎn)動，風(fēng)葉3的轉(zhuǎn)動通過齒輪傳動系統(tǒng)使得風(fēng)葉3本身產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，使風(fēng)葉3始終以最佳迎風(fēng)角度對風(fēng)。風(fēng)葉轉(zhuǎn)動通過齒輪傳動系統(tǒng)傳輸至傳動軸，再通過動力控制系統(tǒng)再傳輸至動力輸出軸，外接利用動力的設(shè)備。本發(fā)明通過齒輪傳動，將風(fēng)葉的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，使風(fēng)葉始終以最佳角度對風(fēng)，使迎風(fēng)面軸對稱，左右形成最大力差推動風(fēng)車轉(zhuǎn)動，取得最大的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率，風(fēng)葉的轉(zhuǎn)動傳輸至轉(zhuǎn)動軸，再傳輸至動力輸出軸，外接發(fā)電機(jī)，使風(fēng)能變?yōu)殡娔堋Ｔ擄L(fēng)機(jī)不僅可 用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，也可以用于風(fēng)力提水，或帆船動力。該風(fēng)機(jī)可調(diào)正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)或停車。由于齒輪的傳動較鏈輪的傳動穩(wěn)定性更高，且齒輪可位于齒輪箱中，封閉性好，持久，耐用。
權(quán)利要求
1.風(fēng)葉轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，包括一根豎直的中心軸和若干固定有風(fēng)葉的豎直的副軸，所述副軸繞中心軸轉(zhuǎn)動，所述每個副軸通過分別固定于其上、下端的上托臂、下托臂與中心軸的上、下端連接，其特征在于在上托臂或下托臂與中心軸的連接處固定有齒輪傳動系統(tǒng)，齒輪傳動系統(tǒng)下方固定有動力控制系統(tǒng)，所述齒輪傳動系統(tǒng)包括依次相互嚙合的中心齒輪A、中間齒輪A、副齒輪A，所述副齒輪A與上托臂或下托臂固定連接，所述動力控制系統(tǒng)包括依次相互哨合的中心齒輪B、中間齒輪B、副齒輪B,所述轉(zhuǎn)軸上端固定著中心齒輪A,下端固定有中心齒輪B,所述轉(zhuǎn)軸下端底部還固定有鎖定機(jī)構(gòu),轉(zhuǎn)軸位于中心齒輪A和下端固定有中心齒輪B之間部分套接有傳動軸，副齒輪B固定于動力輸出軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)葉轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，所述副軸為四個，所述中心齒輪A與兩個中間齒輪A嚙合，所述一個中間齒輪A與兩個副齒輪A嚙合，所述兩個中間齒輪A分別位于中心齒輪A的相對位置，所述兩個副齒輪A分別位于中間齒輪A的相對位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)葉轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，所述中心齒輪A、中間齒輪A和副齒輪A的齒輪比為3 :4+2 :3。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)葉轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，所述齒輪轉(zhuǎn)動系統(tǒng)固定于齒輪箱內(nèi)，齒輪箱位于下托臂與中心軸的連接處。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)葉轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)軸的下端底部還固定有轉(zhuǎn)輪。
6.旋帆式風(fēng)機(jī)，包括風(fēng)葉，其特征在于權(quán)利要求1-5所述的風(fēng)葉轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，所述風(fēng)葉固定于所述副軸上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋帆式風(fēng)葉，所述風(fēng)葉為豎直懸掛的風(fēng)帆式風(fēng)葉，所述風(fēng)葉分為左右兩半副本，以副軸為中心對稱固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋帆式風(fēng)葉所述中心軸與上托臂之間、中心軸與下托臂之間固定有斜拉桿。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋帆式風(fēng)葉，所述中心軸的頂部固定有風(fēng)向標(biāo)和測速儀。
全文摘要
本發(fā)明涉及“風(fēng)葉轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)及旋帆式風(fēng)機(jī)”，屬于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域。風(fēng)葉轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征在于在上托臂或下托臂與中心軸的連接處固定有齒輪傳動系統(tǒng)，齒輪傳動系統(tǒng)下方固定有動力控制系統(tǒng)。本發(fā)明通過齒輪傳動，將風(fēng)葉的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，使風(fēng)葉始終以最佳角度對風(fēng)，使迎風(fēng)面軸對稱，左右形成最大力差推動風(fēng)車轉(zhuǎn)動，取得最大的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率，風(fēng)葉的轉(zhuǎn)動傳輸至轉(zhuǎn)動軸，再傳輸至動力輸出軸，外接發(fā)電機(jī)，使風(fēng)能變?yōu)殡娔?。該風(fēng)機(jī)不僅可用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，也可以用于風(fēng)力提水，或帆船動力。該風(fēng)機(jī)可調(diào)正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)或停車。由于齒輪的傳動較鏈輪的傳動穩(wěn)定性更高，且齒輪可位于齒輪箱中，封閉性好，持久，耐用。
文檔編號F03D7/06GK102865193SQ20121036530
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
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