一種雙撲翼發(fā)電裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙撲翼發(fā)電裝置，包括殼體，與殼體平行設置且兩端與殼體活動連接的絲杠，絲杠上下兩部分上各活動連接有一個傳動機構(gòu)，且每個傳動機構(gòu)能夠在絲杠的轉(zhuǎn)動時上下滑動，每個傳動機構(gòu)上設置有一組葉片，每組葉片的兩個葉片沿著垂直于絲杠軸線的方向同軸心設置，每組葉片的兩個葉片之間通過旋轉(zhuǎn)軸相連，傳動機構(gòu)能夠驅(qū)動對應的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，此外，殼體的任意一側(cè)設置有通過絲杠轉(zhuǎn)動發(fā)電的發(fā)電裝置。本發(fā)明提供的利用雙撲翼俯仰?沉浮運動采集流體動能的發(fā)電裝置，該裝置中的兩組葉片對稱并排布置，兩組葉片的俯仰運動相位相差180°，如此布置可以使得兩組葉片互為對方的端壁，利用端壁效應可以提高本發(fā)明的吸能效率和功率。
【專利說明】
一種雙撲翼發(fā)電裝置
技術(shù)領域
:
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置、特別涉及風力或水力發(fā)電裝置，尤其涉及一種雙撲翼發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
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[0002]隨著人口增長、經(jīng)濟發(fā)展和社會進步，人們對能源、特別是清潔能源的需求日益增長。傳統(tǒng)水電站和風機的發(fā)電量逐年增長，但是其對環(huán)境的影響也日益受到關注。比如，水電站對上下游生態(tài)和局部地貌的影響、大型風機的噪聲污染及其對候鳥迀徙的影響。傳統(tǒng)水電站和風機，特別是水電站的裝機容量逐漸逼近其極限值。在此背景下，傳統(tǒng)的水輪機和風機及其替代或補充方案都得到了發(fā)展。其中，撲翼吸能近年來逐漸受到學界的關注，并進行了全面的研究。與傳統(tǒng)風機相比，撲翼吸能裝置結(jié)構(gòu)簡單、建造成本低、尺寸小、對環(huán)境也更友好;其應用范圍也更廣，比如河流、海岸、峽谷等不適合傳統(tǒng)水輪機和風力機的狹長流體區(qū)域;撲翼發(fā)電裝置在不同的流速下均能保持較高的吸能效率，意味著特別適合于洋流、潮汐這類低流速、高流體密度的場合。
[0003]現(xiàn)有的撲翼吸能機構(gòu)往往只有一只葉片，并利用曲柄連桿一類的機構(gòu)將直線運動轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運動，這種撲翼設計無法發(fā)揮多翼間相互促進的優(yōu)勢，效率和功率并不是最理想的，而且曲柄連桿嚴格限制了葉片的振幅，導致?lián)湟戆l(fā)電裝置對不同來流的適應性降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種雙撲翼發(fā)電裝置，利用雙撲翼的俯仰-沉浮運動采集流體動能，具有高效、高適應性的特點。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0006]—種雙撲翼發(fā)電裝置，包括殼體，與殼體平行設置且兩端與殼體活動連接的絲杠，絲杠上下兩部分上各活動連接有一個傳動機構(gòu)，且每個傳動機構(gòu)能夠在絲杠的轉(zhuǎn)動時上下滑動，每個傳動機構(gòu)上設置有一組葉片，每組葉片的兩個葉片沿著垂直于絲杠軸線的方向同軸心設置，且每組葉片的兩個葉片之間通過旋轉(zhuǎn)軸相連，傳動機構(gòu)能夠驅(qū)動對應的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，此外，殼體的任意一側(cè)設置有通過絲杠轉(zhuǎn)動發(fā)電的發(fā)電裝置。
[0007]本發(fā)明進一步的改進在于，每個葉片的尾緣處布置有襟翼。
[0008]本發(fā)明進一步的改進在于，葉片采用NACAOO系列的對稱翼型，單個發(fā)電裝置包括4個葉片，其中每個葉片同軸心連接成一組，兩組葉片對稱并排布置，且俯仰運動相位相差
180。ο
[0009]本發(fā)明進一步的改進在于，絲杠的兩端均通過組合軸承與殼體活動連接。
[0010]本發(fā)明進一步的改進在于，絲桿上的螺旋槽分成上下兩部分，且上下兩部分的螺旋槽旋向相反。
[0011]本發(fā)明進一步的改進在于，傳動機構(gòu)包括第一平臺，第一平臺套裝在絲杠上且能夠在絲杠的轉(zhuǎn)動時上下滑動，第一平臺上設置有伺服電機，伺服電機的輸出軸上套裝有第一齒輪，第一齒輪與套裝在對應旋轉(zhuǎn)軸上的第一齒輪外嚙合。
[0012]本發(fā)明進一步的改進在于，發(fā)電裝置包括固定在殼體任意一側(cè)的第二平臺，設置在第二平臺上的發(fā)電機，絲杠上設置有第三齒輪，第三齒輪與設置在發(fā)電機輸入軸上的第四齒輪外嚙合。
[0013]本發(fā)明進一步的改進在于，發(fā)電機輸入軸上還設置有第一帶輪，第一帶輪與設置在絲杠上的第二帶輪通過皮帶相連。
[0014]本發(fā)明進一步的改進在于，發(fā)電機輸入軸的伸出端上還設置有飛輪。
[0015]本發(fā)明進一步的改進在于，第三齒輪通過第一單向離合器設置在絲杠上，第四齒輪通過第二單向離合器設置在發(fā)電機輸入軸上，第一帶輪通過第三單向離合器設置在發(fā)電機輸入軸上，第二帶輪通過第四單向離合器設置在絲杠上。
[0016]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點:
[0017]本發(fā)明提供的利用雙撲翼俯仰-沉浮運動采集流體動能的發(fā)電裝置，該裝置中的兩組葉片對稱并排布置，兩組葉片的俯仰運動相位相差180°，如此布置可以使得兩組葉片互為對方的端壁，利用端壁效應可以提高本發(fā)明的吸能效率和功率。
[0018]進一步，本發(fā)明在葉片尾緣處設置有襟翼，這種襟翼結(jié)構(gòu)可以提高葉片在沉浮運動過程中的有效彎度和升力，從而進一步提升本發(fā)明的吸能效率和功率。
[0019]更進一步，本發(fā)明使用絲桿將葉片的沉浮運動轉(zhuǎn)化成絲桿的旋轉(zhuǎn)運動，絲桿上兩部分旋向相反的螺旋槽使得兩組葉片沿相反方向運動產(chǎn)生的力矩相互疊加而不是抵消，由于使用了絲桿結(jié)構(gòu)，本發(fā)明可以通過控制葉片俯仰運動的時機來控制葉片的沉浮運動振幅，從而提高了本發(fā)明對不同來流速度的適應性。
[0020]最后，本發(fā)明通過一對齒輪和帶輪將絲桿的扭轉(zhuǎn)運動傳遞給發(fā)電機軸，由于葉片的沉浮運動是往復的，絲桿的旋轉(zhuǎn)運動也是往復的，當絲桿順時針旋轉(zhuǎn)時通過齒輪帶動發(fā)電機軸逆時針旋轉(zhuǎn)，當絲桿逆時針旋轉(zhuǎn)時通過帶輪帶動發(fā)電機軸逆時針旋轉(zhuǎn)，齒輪、帶輪與絲桿和發(fā)電機軸之間布置有單向離合器，單向離合器保證力矩從絲桿到發(fā)電機軸單向傳遞。
【附圖說明】
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[0021 ] 圖1總體示意圖。
[0022]圖2葉片俯仰運動控制示意圖；其中，圖2(a)為正視圖，圖2(b)為側(cè)視圖。
[0023]圖3絲桿和發(fā)電機旋轉(zhuǎn)傳動示意圖。
[0024]圖中:1_葉片，2-襟翼，3-第一齒輪，4-伺服電機，5-第二齒輪，6-第一平臺，7-殼體，8-第三齒輪，9-第一單向離合器，10-組合軸承，11-飛輪，12-第二單向離合器，13-第四齒輪，14-第三單向離合器，15-第一帶輪，16-皮帶，17-第四單向離合器，18-第二帶輪，19-發(fā)電機，20-絲桿，21-第二平臺。
【具體實施方式】
:
[0025]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0026]本發(fā)明提供的雙撲翼發(fā)電裝置總體示意圖如圖1，采用的技術(shù)方案如下:
[0027]每兩個葉片I同軸心組成一組，共有兩組葉片如圖迎流對稱并排布置，葉片I的尾緣處布置有襟翼2，用以提高吸能效率，每組葉片I的旋轉(zhuǎn)軸上固定有第二齒輪5。葉片I的旋轉(zhuǎn)軸可以在第一平臺6上旋轉(zhuǎn)，第一平臺6可以沿著絲桿20滑動。如圖2所示，第一平臺6上還固定有伺服電機4，伺服電機4通過相互嚙合的第一齒輪3和第二齒輪5驅(qū)動葉片I的俯仰運動。當葉片I推動第一平臺6沿絲桿20滑動時，絲桿20會帶動第三齒輪8或第一帶輪18旋轉(zhuǎn)，從而將力矩傳遞給第四齒輪13或第二帶輪15，最終帶動發(fā)電機19發(fā)電。其中絲桿20通過組合軸承10軸向和徑向固定在殼體7上，組合軸承10既能承受徑向載荷，又能承受軸向載荷；此外，發(fā)電機19通過第二平臺21也固定在殼體7上。當圖1中4個葉片I迎流保持如圖1所示的位置時，上面一組葉片會受到向上的升力，下面一組葉片會受到向下的升力，兩組葉片會沿相反的方向運動，為了保證兩組葉片施加在絲桿20上的力矩方向相同，絲桿20的螺旋槽分成上下兩部分，且上下兩部分螺旋槽的旋向相反，分別用以轉(zhuǎn)化每組葉片的平移運動，為了防止自鎖，螺旋槽開設有多條，保證了大螺距的設計。當兩組葉片I運動到接近絲桿的端部時，伺服電機4將控制葉片做俯仰運動，從而改變?nèi)~片攻角的方向，進而改變?nèi)~片上升力的方向，使得葉片由兩端向中間運動，葉片在來流的驅(qū)動下做沉浮運動，帶動絲桿20做往復的旋轉(zhuǎn)運動。
[0028]圖3中局部放大示意圖中的傳動機構(gòu)將往復的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成單向的旋轉(zhuǎn)運動。如圖所示，從發(fā)電裝置頂部看下去，當絲桿20順時針旋轉(zhuǎn)時，通過第三齒輪8帶動第四齒輪13和發(fā)電機輸入軸逆時針旋轉(zhuǎn)，當絲桿20逆時針旋轉(zhuǎn)時通過第二帶輪18和皮帶16帶動第一帶輪15和發(fā)電機輸入軸逆時針旋轉(zhuǎn)。齒輪、帶輪與絲桿20和發(fā)電機輸入軸之間布置有單向離合器。第一單向離合器9在第三齒輪8和絲桿20之間，可以傳遞順時針的力矩，無法傳遞逆時針的力矩。第四單向離合器17在第二帶輪18和絲桿20之間，可以傳遞逆時針的力矩，無法傳遞順時針的力矩。第二單向離合器12在第四齒輪13和發(fā)電機輸入軸之間，可以傳遞逆時針的力矩，無法傳遞順時針的力矩。第三單向離合器14在第一帶輪15和發(fā)電機輸入軸之間，可以傳遞逆時針的力矩，無法傳遞順時針的力矩。以上的設計保證了力矩由絲桿20向發(fā)電機19的單向傳遞，同時實現(xiàn)了發(fā)電機輸入軸的單向旋轉(zhuǎn)。齒輪組和帶輪的配合使用使得絲桿20與發(fā)電機19之間始終只有一級傳遞機構(gòu)，這種設計保證傳動效率的同時簡化了傳動裝置。此外，由于絲桿20向發(fā)電機19傳遞力矩的方向雖然一致，但是力矩的大小卻在周期性的波動，為了在一定程度上維持發(fā)電機轉(zhuǎn)速的恒定，本發(fā)明在發(fā)電機輸入軸末端設置了飛輪
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【主權(quán)項】
1.一種雙撲翼發(fā)電裝置，其特征在于，包括殼體(7)，與殼體(7)平行設置且兩端與殼體(7)活動連接的絲杠(20)，絲杠(20)上下兩部分上各活動連接有一個傳動機構(gòu)，且每個傳動機構(gòu)能夠在絲杠(20)的轉(zhuǎn)動時上下滑動，每個傳動機構(gòu)上設置有一組葉片(I)，每組葉片(I)的兩個葉片(I)沿著垂直于絲杠(20)軸線的方向同軸心設置，且每組葉片(I)的兩個葉片(I)之間通過旋轉(zhuǎn)軸相連，傳動機構(gòu)能夠驅(qū)動對應的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，此外，殼體(7)的任意一側(cè)設置有通過絲杠(20)轉(zhuǎn)動發(fā)電的發(fā)電裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙撲翼發(fā)電裝置，其特征在于，每個葉片(I)的尾緣處布置有襟翼(2)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙撲翼發(fā)電裝置，其特征在于，葉片(I)采用NACAOO系列的對稱翼型，單個發(fā)電裝置包括4個葉片(I)，其中每個葉片(I)同軸心連接成一組，兩組葉片(I)對稱并排布置，且俯仰運動相位相差180°。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙撲翼發(fā)電裝置，其特征在于，絲杠(20)的兩端均通過組合軸承(1)與殼體(7)活動連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙撲翼發(fā)電裝置，其特征在于，絲桿(20)上的螺旋槽分成上下兩部分，且上下兩部分的螺旋槽旋向相反。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙撲翼發(fā)電裝置，其特征在于，傳動機構(gòu)包括第一平臺(6)，第一平臺(6)套裝在絲杠(20)上且能夠在絲杠(20)的轉(zhuǎn)動時上下滑動，第一平臺(6)上設置有伺服電機(4)，伺服電機(4)的輸出軸上套裝有第一齒輪(3)，第一齒輪(3)與套裝在對應旋轉(zhuǎn)軸上的第一齒輪(5)外嚙合。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種雙撲翼發(fā)電裝置，其特征在于，發(fā)電裝置包括固定在殼體(7)任意一側(cè)的第二平臺(21)，設置在第二平臺(21)上的發(fā)電機(19)，絲杠(20)上設置有第三齒輪(8)，第三齒輪(8)與設置在發(fā)電機(19)輸入軸上的第四齒輪(13)外嚙合。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種雙撲翼發(fā)電裝置，其特征在于，發(fā)電機(19)輸入軸上還設置有第一帶輪(15)，第一帶輪(15)與設置在絲杠(20)上的第二帶輪(18)通過皮帶(16)相連。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種雙撲翼發(fā)電裝置，其特征在于，發(fā)電機(19)輸入軸的伸出端上還設置有飛輪(11)。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種雙撲翼發(fā)電裝置，其特征在于，第三齒輪(8)通過第一單向離合器(9)設置在絲杠(20)上，第四齒輪(13)通過第二單向離合器(12)設置在發(fā)電機(19)輸入軸上，第一帶輪(15)通過第三單向離合器(14)設置在發(fā)電機(19)輸入軸上，第二帶輪(18)通過第四單向離合器(17)設置在絲杠(20)上。
【文檔編號】F03D9/25GK105909461SQ201610371033
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】謝永慧, 姜偉, 張荻
【申請人】西安交通大學