專利名稱：一種離網(wǎng)經(jīng)濟(jì)型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)，具體是一種離網(wǎng)經(jīng)濟(jì)型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著全球氣候不斷地惡化和煤炭資源的減少，開發(fā)和利用風(fēng)能是解決能源短缺的可行之舉和必要措施。由于現(xiàn)有大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)無法在風(fēng)力資源不足的偏僻地區(qū)使用，也無法在經(jīng)常有強(qiáng)風(fēng)流的情況下使用，使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)在一些風(fēng)能資源缺乏或風(fēng)力不穩(wěn)定的地區(qū)無法得到廣泛使用。而這些地區(qū)大多數(shù)居民的經(jīng)濟(jì)條件較差，因此有必要研究符合“經(jīng)濟(jì)型”技術(shù)要求的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，以解決經(jīng)濟(jì)條件不寬裕的偏遠(yuǎn)地區(qū)居民的用電問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種離網(wǎng)經(jīng)濟(jì)型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、體積小、風(fēng)能利用效率高、振動(dòng)噪音低、外形美觀、經(jīng)濟(jì)效益聞。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是
一種離網(wǎng)經(jīng)濟(jì)型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括球形風(fēng)輪、飛擺裝置、離合器和鼓式制動(dòng)器，離合器上端與球形風(fēng)輪連接，下端與鼓式制動(dòng)器連接，飛擺裝置分別設(shè)置在離合器左右兩偵牝在球形風(fēng)輪上設(shè)有泄荷閥，離合器的輸出軸與發(fā)電機(jī)連接，設(shè)有定位機(jī)構(gòu)與離合器連接。所述球形風(fēng)輪包括內(nèi)葉片、外葉片、上支撐板、下支撐板和支撐環(huán)，上支撐板、下支撐板分別設(shè)在球形風(fēng)輪的上端面和下端面，與內(nèi)葉片、外葉片連接，內(nèi)葉片與外葉片之間形成一個(gè)沿球體線速度方向的夾角，支撐環(huán)設(shè)置在球形風(fēng)輪的圓周上，與外葉片卡接。所述內(nèi)葉片為部分半圓柱形曲面體，外葉片為部分球形曲面體。所述泄荷閥包括活塞、彈簧和調(diào)節(jié)閥，彈簧一端與活塞連接，另一端與調(diào)節(jié)閥連接，泄荷閥安裝在外葉片或內(nèi)葉片表面的壓力集中點(diǎn)上。所述離合器為牙嵌式離合器，包括上半梯形牙離合器、下半梯形牙離合器、輸出軸、從動(dòng)軸及定位機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)軸通過導(dǎo)向平鍵與下半梯形牙離合器連接，實(shí)現(xiàn)下半梯形牙離合器上下滑動(dòng)，上半梯形牙離合器與從動(dòng)軸連接，在上半梯形牙離合器與下半梯形牙離合器之間分別設(shè)有摩擦機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)，在離合器上設(shè)有調(diào)節(jié)裝置。所述調(diào)節(jié)裝置為壓縮彈簧，設(shè)在下半梯形牙離合器下，與轉(zhuǎn)軸套接。所述定位機(jī)構(gòu)主要由定位孔、對(duì)中環(huán)、導(dǎo)向平鍵和導(dǎo)向桿組成，對(duì)中環(huán)套設(shè)在從動(dòng)軸與轉(zhuǎn)軸之間，保證兩軸心同軸，并與上半梯形牙離合器和下半梯形牙離合器連接，導(dǎo)向平鍵設(shè)置在轉(zhuǎn)軸與下半梯形牙離合器之間的滑動(dòng)鍵槽內(nèi)，并與下半梯形牙離合器連接，帶動(dòng)下半梯形牙離合器沿滑動(dòng)鍵槽上下滑動(dòng)，在轉(zhuǎn)軸一側(cè)設(shè)有銷軸，銷軸下端與定位孔連接，上端與導(dǎo)向桿連接，在導(dǎo)向桿上套設(shè)有彈簧。所述飛擺裝置包括連桿、滑動(dòng)導(dǎo)槽和擺錘，連桿上端與罩殼固接，下端與擺錘連接，滑動(dòng)導(dǎo)槽一端與離合器連接，另一端與連桿可滑動(dòng)連接。所述飛擺裝置和離合器設(shè)置在同一罩殼內(nèi)。所述鼓式制動(dòng)器為現(xiàn)有技術(shù)。本發(fā)明的有益效果是
(1)本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)將葉片設(shè)置成球體結(jié)構(gòu)，使該風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)半徑小于同類風(fēng)機(jī)，操作安全，而且體積收縮感、空間緊湊感強(qiáng)，風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)葉片不易傷及鳥類，是一種集簡潔美觀、安全為一體的新型葉片結(jié)構(gòu)；
(2)本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)將飛擺裝置設(shè)置在罩殼內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊，輕便可靠，且運(yùn)動(dòng)位移短，占用空間小，摩擦過程不會(huì)出現(xiàn)鎖死現(xiàn)象；
(3)在牙嵌式離合器的上下兩半梯形牙離合器之間設(shè)有定位機(jī)構(gòu)，使上下兩半梯形牙離合器之間能準(zhǔn)確嵌合，避免頂齒現(xiàn)象發(fā)生，提高動(dòng)力傳輸效率；
(4)本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過機(jī)座安裝在機(jī)架上，機(jī)架與風(fēng)力發(fā)電機(jī)之間具有適合的高度，振動(dòng)小，工作穩(wěn)定，使用壽命長；
(5)本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、體積小、風(fēng)能利用效率高、振動(dòng)噪音低、外形美觀、經(jīng)濟(jì)效益高，非常適合用于偏遠(yuǎn)的城鎮(zhèn)居民或風(fēng)能資源不足地區(qū)風(fēng)力發(fā)電。


圖1為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意 圖2為球形風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)示意 圖3為球形風(fēng)輪中內(nèi)葉片的結(jié)構(gòu)示意 圖4為球形風(fēng)輪中外葉片的結(jié)構(gòu)示意 圖5為泄荷閥的爆炸 圖6為牙嵌式離合器的結(jié)構(gòu)示意 圖7為圖6中C-C向的局部剖視 圖8為飛擺裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.交流發(fā)電機(jī)2.機(jī)架3.機(jī)座4.鼓式制動(dòng)器5.調(diào)節(jié)裝置6.罩殼
7.球形風(fēng)輪7-1.上支撐板7-2.支撐環(huán)7-3.外葉片7-4.內(nèi)葉片7-5.下支撐板
7-6.卡槽7-7.通孔8.泄荷閥8-1.活塞前蓋8-2.活塞8-3.彈簧8-4.調(diào)節(jié)閥
8-5.活塞后蓋9.飛擺裝置9-1.連接螺柱9-2.六角螺栓9-3.連桿9-4.六角螺母9-5.滑動(dòng)導(dǎo)槽9-6.擺錘10.牙嵌式離合器10-1從動(dòng)軸10-2.圓錐滾球軸承10-3.上半梯形牙離合器10-4.圓柱銷軸10-5.上摩擦片10-6.下摩擦片10-7.下半梯形牙離合器10-8.壓縮彈簧10-9.調(diào)節(jié)螺母10-10.輸出軸10-11.螺紋軸套10-12.深溝球軸承10-13.導(dǎo)向桿10-14.彈簧10-15.銷軸10-16.定位孔10-17.轉(zhuǎn)軸10-18.對(duì)中環(huán)10-19.導(dǎo)向平鍵
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1，一種離網(wǎng)經(jīng)濟(jì)型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由機(jī)架2、設(shè)置在機(jī)架2上的機(jī)座3和由下至上順序設(shè)置在機(jī)座3上的鼓式制動(dòng)器4、罩殼6和球形風(fēng)輪7組成,機(jī)架2內(nèi)設(shè)有交流發(fā)電機(jī)1，罩殼6內(nèi)設(shè)置有調(diào)節(jié)裝置5、飛擺裝置9和牙嵌式離合器10，飛擺裝置9分別設(shè)置在牙嵌式離合器10兩側(cè)，其上端與罩殼6連接，下部與牙嵌式離合器10連接，調(diào)節(jié)裝置5設(shè)在牙嵌式離合器10上；牙嵌式離合器10的輸出軸設(shè)在機(jī)座下面，與交流發(fā)電機(jī)I連接；在球形風(fēng)輪7的葉片上分別布設(shè)有多個(gè)泄荷閥8。參照?qǐng)D2 4，球形風(fēng)輪7由內(nèi)葉片7-4、外葉片7-3、上支撐板7-1、下支撐板7-5和支撐環(huán)7-2組成，上支撐板7-1、下支撐板7-5分別設(shè)在球形風(fēng)輪7的上端面和下端面，與內(nèi)葉片7-4、外葉片7-3連接，支撐環(huán)7-2設(shè)置在球形風(fēng)輪7的圓周上，與外葉片7-3卡接，內(nèi)葉片7-4與外葉片7-3之間形成一個(gè)沿球體線速度方向的夾角，風(fēng)流從夾角進(jìn)入風(fēng)輪內(nèi)部，使外葉片7-3和內(nèi)葉片7-4產(chǎn)生推力，同時(shí)外葉片7-3在沿旋轉(zhuǎn)方向上形成球面曲線流，從而減少葉片迎流面的阻力，降低噪音。內(nèi)葉片7-4為部分半圓柱形曲面體，外葉片7-3為部分球形曲面體，在內(nèi)葉片7-4和外葉片7-3上分別設(shè)有與泄荷閥8匹配配裝的通孔7-7，外葉片7-3上設(shè)有與支撐環(huán)7_2匹配的卡槽7-6。參照?qǐng)D5,泄荷閥由活塞如蓋8_1、活塞8_2、彈黃8_3、調(diào)節(jié)閥8_4和活塞后蓋8_5組成，彈簧8-3 —端與活塞8-2連接，另一端與調(diào)節(jié)閥8-4連接。根據(jù)流體力學(xué)分析得出葉片在極限風(fēng)速下表面壓力集中點(diǎn)，將泄荷閥安裝在外葉片或內(nèi)葉片表面的壓力集中點(diǎn)上，葉片表面在風(fēng)的作用下產(chǎn)生阻力，隨著風(fēng)速的增加，阻力推動(dòng)彈簧工作，將活塞推開，從而風(fēng)能從活塞蓋間隙釋放掉，避免風(fēng)輪受到破壞，同時(shí)有效保護(hù)發(fā)電機(jī)，安裝可靠。否則，泄荷閥不動(dòng)作。參照?qǐng)D6，牙嵌式離合器10由從動(dòng)軸10-1、上半梯形牙離合器10-3、下半梯形牙離合器10-7、壓縮彈簧10-8、轉(zhuǎn)軸10-17及定位機(jī)構(gòu)組成，轉(zhuǎn)軸10-17通過導(dǎo)向平鍵10-19與下半梯形牙離合器10-7連接，實(shí)現(xiàn)下半梯形牙離合器10-7上下滑動(dòng)，上半梯形牙離合器10-3與從動(dòng)軸10-1連接，在上半梯形牙離合器10-3與下半梯形牙離合器10-7之間分別設(shè)有上摩擦片10-5、下摩擦片10-6和定位機(jī)構(gòu)，使上半梯形牙離合器10-3和下半梯形牙離合器10-7具有較小的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，減少?zèng)_擊力，從而降低振動(dòng)，壓縮彈簧10-8套設(shè)在轉(zhuǎn)軸10-17的螺紋軸套10-11上，并分別與調(diào)節(jié)螺母10-9和下半梯形牙離合器10-7底部連接，通過手動(dòng)調(diào)節(jié)螺母10-9上下移動(dòng)，使壓縮彈簧作用力發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)風(fēng)速的調(diào)節(jié)；上半梯形牙離合器10-3內(nèi)設(shè)有圓柱銷軸10-4與上摩擦片10-5連接，轉(zhuǎn)軸10-17外設(shè)有螺紋軸套10-11，輸出軸10-10與從動(dòng)軸10-1之間通過深溝球軸承10-12連接，從動(dòng)軸10-1通過圓錐滾球軸承10-2與罩殼6固接。參照?qǐng)D7，定位機(jī)構(gòu)由定位孔10-16、對(duì)中環(huán)10-18、導(dǎo)向平鍵10_19和導(dǎo)向桿10-13組成，對(duì)中環(huán)10-18套在從動(dòng)軸10-10與轉(zhuǎn)軸10-17之間，保證兩軸心同軸，并與上半梯形牙離合器10-3和下半梯形牙離合器10-7連接，轉(zhuǎn)軸10-17與輸出軸10-10連接，導(dǎo)向平鍵10-19設(shè)置在轉(zhuǎn)軸10-17與下半梯形牙離合器10-7之間的滑動(dòng)鍵槽上，與下半梯形牙離合器10-3連接，帶動(dòng)下半梯形牙離合器10-7沿滑動(dòng)鍵槽上下滑動(dòng)，在轉(zhuǎn)軸10-17左側(cè)設(shè)有銷軸10-15，銷軸10-15下端與定位孔10-16連接，上端與導(dǎo)向桿10-13連接，在導(dǎo)向桿10-13上套設(shè)有彈簧10-14。參照?qǐng)D8，飛擺裝置9由連桿9-3、滑動(dòng)導(dǎo)槽9_5和擺錘9_6組成，連桿9_3上端與六角螺栓9-2與連接螺柱9-1，連接螺柱9-1與罩殼6固接，下端與擺錘9-6連接，滑動(dòng)導(dǎo)槽9-5 —端通過六角螺母9-4與牙嵌式離合器10連接，另一端與連桿9-3可滑動(dòng)連接。當(dāng)球形風(fēng)輪7轉(zhuǎn)速升高時(shí)，擺錘9-6位置升高，在連桿9-3的帶動(dòng)下，下半梯形牙離合器10-7向下運(yùn)動(dòng)，隨著轉(zhuǎn)速不斷增加，牙嵌式離合器10處于分離狀態(tài)；當(dāng)球形風(fēng)輪7轉(zhuǎn)速降低時(shí)，擺錘9-6位置下降，在連桿9-3和壓縮彈簧10-8的作用下，下半梯形牙離合器10-7向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速繼續(xù)下降時(shí)，離合器恢復(fù)閉合狀態(tài)。該飛擺裝置結(jié)構(gòu)緊湊、輕便可靠，且運(yùn)動(dòng)位移短、占用空間小，摩擦過程不會(huì)出現(xiàn)鎖死現(xiàn)象。工作時(shí)，球形風(fēng)輪7轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)罩殼6轉(zhuǎn)動(dòng)，從而擺錘9-6、滑動(dòng)導(dǎo)槽9_5、連桿9-3、連接螺柱9-1、上半梯形牙離合器10-3、下半梯形牙離合器10-7、壓縮彈簧10_8、調(diào)節(jié)螺母10-9、螺紋軸套10-11、輸出軸10-10、彈簧10-14、圓柱銷軸10_4、對(duì)中環(huán)10-18、上摩擦片10-5、下摩擦片10-6、銷軸10-15、導(dǎo)向桿10-13、圓錐滾珠軸承10_2、深溝球軸承10-12、轉(zhuǎn)軸10-17也隨罩殼6 —起轉(zhuǎn)動(dòng)，交流發(fā)電機(jī)I工作。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)速度增加時(shí)，擺錘9-6的位置升高，帶動(dòng)連桿9-3在滑動(dòng)導(dǎo)槽9-5中運(yùn)動(dòng)，下半梯形離合器10-7和下摩擦片10-6在力的作用下向下運(yùn)動(dòng)，將壓縮彈簧10-8向下壓。此時(shí)，圓柱銷軸10-4和上摩擦片10-5在彈簧10-14的作用下也向下運(yùn)動(dòng)，隨著轉(zhuǎn)速不斷增加最終離合器和摩擦片都處于“分離”狀態(tài)，交流發(fā)電機(jī)I不工作。反之，在下半梯形牙離合器10-7上移的過程中，銷軸10-15還未插入定位孔10_16時(shí)與下摩擦片10-6接觸，將彈簧10-14壓縮，導(dǎo)向桿10-13的作用是使彈簧10-14在壓縮過程中保持穩(wěn)定的狀態(tài)；當(dāng)銷軸10-15插入定位孔10-16時(shí)，彈簧10-14恢復(fù)狀態(tài)，上半梯形牙離合器10-3和下半梯形牙離合器10-7能夠進(jìn)行平穩(wěn)嵌合，此時(shí)，離合器和摩擦片都處于“閉合”狀態(tài)，交流發(fā)電機(jī)I恢復(fù)正常工作，從而有效地保護(hù)發(fā)電機(jī)。保護(hù)風(fēng)速的大小可以通過安裝在螺紋軸套10-11上的調(diào)節(jié)螺母10-9進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種離網(wǎng)經(jīng)濟(jì)型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是:包括球形風(fēng)輪、飛擺裝置、離合器和鼓式制動(dòng)器，離合器上端與球形風(fēng)輪連接，下端與鼓式制動(dòng)器連接，飛擺裝置分別設(shè)置在離合器左右兩側(cè)，在球形風(fēng)輪上設(shè)有泄荷閥，離合器的輸出軸與發(fā)電機(jī)連接，設(shè)有定位機(jī)構(gòu)與離合器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是:所述球形風(fēng)輪包括內(nèi)葉片、外葉片、上支撐板、下支撐板和支撐環(huán)，上支撐板、下支撐板分別設(shè)在球形風(fēng)輪的上端面和下端面，與內(nèi)葉片、外葉片連接，內(nèi)葉片與外葉片之間形成一個(gè)沿球體線速度方向的夾角，支撐環(huán)設(shè)置在球形風(fēng)輪的圓周上，與外葉片卡接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是:所述泄荷閥包括活塞、彈簧和調(diào)節(jié)閥，彈簧一端與活塞連接，另一端與調(diào)節(jié)閥連接，泄荷閥安裝在外葉片或內(nèi)葉片表面的壓力集中點(diǎn)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是:所述離合器為牙嵌式離合器，包括上半梯形牙離合器、下半梯形牙離合器、輸出軸、從動(dòng)軸及定位機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)軸通過導(dǎo)向平鍵與下半梯形牙離合器連接，上半梯形牙離合器與從動(dòng)軸連接，在上半梯形牙離合器與下半梯形牙離合器之間分別設(shè)有摩擦機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)，在離合器上設(shè)有調(diào)節(jié)裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是:所述定位機(jī)構(gòu)主要由定位孔、對(duì)中環(huán)、導(dǎo)向平鍵和導(dǎo)向桿組成，對(duì)中環(huán)套設(shè)在從動(dòng)軸與轉(zhuǎn)軸之間，并與上半梯形牙離合器和下半梯形牙離合器連接，導(dǎo)向平鍵設(shè)置在轉(zhuǎn)軸與下半梯形牙離合器之間的滑動(dòng)鍵槽內(nèi)，并與下半梯形牙離合器連接，帶動(dòng)下半梯形牙離合器沿滑動(dòng)鍵槽上下滑動(dòng)，在轉(zhuǎn)軸一側(cè)設(shè)有銷軸，銷軸下端與定位孔連接，上端與導(dǎo)向桿連接，在導(dǎo)向桿上套設(shè)有彈簧。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是:所述飛擺裝置和離合器設(shè)置在一罩殼內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是:所述飛擺裝置包括連桿、滑動(dòng)導(dǎo)槽和擺錘，連桿上端與罩殼固接，下端與擺錘連接，滑動(dòng)導(dǎo)槽一端與離合器連接，另一端與連桿可滑動(dòng)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是:所述內(nèi)葉片為部分半圓柱形曲面體，外葉片為部分球形曲面體。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是:所述調(diào)節(jié)裝置為壓縮彈簧，設(shè)在下半梯形牙離合器下，與轉(zhuǎn)軸套接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離網(wǎng)經(jīng)濟(jì)型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是包括球形風(fēng)輪、飛擺裝置、離合器和鼓式制動(dòng)器，離合器上端與球形風(fēng)輪連接，下端與鼓式制動(dòng)器連接，飛擺裝置分別設(shè)置在離合器左右兩側(cè)，在球形風(fēng)輪上設(shè)有泄荷閥，離合器的輸出軸與發(fā)電機(jī)連接，設(shè)有定位機(jī)構(gòu)與離合器連接。該風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、體積小、風(fēng)能利用效率高、振動(dòng)噪音低、外形美觀、經(jīng)濟(jì)效益高。
文檔編號(hào)F03D11/02GK103075303SQ20131003933
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)明者莫秋云, 張旭, 黃永裕, 周祖鵬, 鄭雪柯, 廖才 申請(qǐng)人:桂林電子科技大學(xué)