[實用新型]一種旋輪線水平軸風力發電機

有效

• 申請號: 201220693569.7
• 申請日: 2012-12-16
• 公開（公告）號: CN202946321U
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 馬龍
• 申請（專利權）人: 馬龍
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D1/00
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 徐槐

技術領域

本實用新型涉及風能利用設備領域，尤其是風力發電機，具體是一種風能利用率極高的旋輪線水平軸風力發電機。

背景技術

人類從很早就開始利用風能，隨著流體力學理論的完善，風車結構也在不斷改進。現在應用最廣泛的風力發電機是模仿“螺旋槳”的結構，用一根長桿固定槳輪。然而，這種類型的風力發電機有如下幾個不足：①受材料強度的限制，槳葉面積有限，使得僅有很少一部分風被利用，風車起轉需要的最低風速偏高。②只有一根桿固定風車的槳輪，使得風車抵抗災害風能力較弱，且當風方向變化時，風車的方向不容易改變，因此限制了它的應用范圍。③風車的槳葉受力方向與風向垂直，這種力是由槳葉周圍空氣的速度環量產生，由于速度環量有限，風車力矩偏小。另外，我國歷史上有一種立式風車，其主要原理是在一個水平的槳輪上加裝八片動帆，并用繩控制它的轉向，使得當它運動方向與風向相同時，以最大面積迎風受力，而當它運動方向與風向相反時，則以最小面積迎風。這種風車雖然有較大的有效迎風面積，能產生較大的力矩，但其結構復雜，占地面積大，安裝使用極不方便，難以推廣。另外，市面上的風力發電機主要是通過鏈條或普通的齒輪傳動轉動，這種傳動結構安裝復雜，摩擦損耗較大，使用也不方便。另外，市面上的風力發電機僅適于較強風力環境下使用，而且風能轉換使用率較低。目前，市面上還沒有通過曲軸連桿組件傳動轉動的風力發電機。

發明內容

本實用新型要解決上述現有技術存在的問題，提供一種以曲軸、連桿傳動轉動的旋輪線水平軸風力發電機，有效降低風力發電過程中產生的摩擦損耗及生產、安裝和使用成本，滿足風能利用低投入高利用率的可持續發展需求。

本實用新型解決其技術問題采用的技術方案：這種旋輪線水平軸風力發電機，包括左右位置相對應的兩個主軸支架，至少一個主軸支架設有發電機，兩主軸支架之間至少設置有一根可轉動的曲軸，曲軸上固定有帆片，曲軸上的連桿頸處活動連接有控制連桿，該控制連桿的另一端與發電機的主軸傳動連接。這樣，當帆片迎風時，帆片受力驅動曲軸轉動，曲軸轉動時使曲軸上的連桿頸處帶動控制連桿，控制連桿帶動與其傳動連接的發電機主軸，從而使發電機發電轉動。這種傳動轉動發電的方式可有效降低風力發電過程中力矩傳遞的損耗，進而提升風能利用率。

進一步，發電機的主軸上設有主軸齒輪；控制連桿一端固定有連桿齒輪，該連桿齒輪與主軸齒輪嚙合傳動。這樣，主軸齒輪是固定在發電機主軸上的，連桿齒輪是固定在控制連桿端部的，當帆片迎風時，帆片受力驅動曲軸轉動，曲軸帶動控制連桿端部的連桿齒輪做往復運動，此時連桿齒輪的運動軌跡為圍繞主軸齒輪不做自轉地公轉運動，驅動主軸齒輪轉動，可大大減少力矩傳遞的摩擦損耗，提升風能利用率。

進一步，左右兩側的主軸支架上分別設有與主軸支架轉動配合的轉子連桿，曲軸穿設于該兩個轉子連桿的上端之間并與轉子連桿轉動配合，轉子連桿下端與發電機的主軸傳動連接。這樣，由于帆片活動設置在轉子連桿上端之間，當帆片在迎風受力的時候，會產生較大的向心力，該向心力可通過轉子連桿下端，傳遞給與轉子連桿下端傳遞連接的發電機主軸，從而能有效被發電機所轉換利用，進一步提升了風能的利用率。

更進一步，曲軸至少有三根，各曲軸上均固定有帆片，各曲軸的連桿頸上處均活動連接有控制連桿，各控制連桿的下端均固定于同一連桿齒輪上，該連桿齒輪與主軸齒輪嚙合傳動。這樣，通過多個曲軸、帆片及控制連桿的配合，帆片正面受到較小的風力時，也能得到有效轉換利用，擴大了整機的適用范圍，進而便于利用和推廣。

更進一步，曲軸至少有三根，各曲軸兩端均設有轉子連桿，同一側的轉子連桿下端固定于同一轉套上，該轉套與發電機的主軸傳動連接。這樣，通過多個曲軸、帆片及轉子連桿的配合，帆片上受到較小的風力時，產生的較小向心力也能得到有效轉換利用，擴大了整機的適用范圍，進而便于利用和推廣。

更進一步，左右兩側的主軸支架底部固定有底座，該底座下方設有與底座轉動配合的圓形軌道。這樣，不僅可以增加整機強度，還能自動調整迎風方向，以適應風向的變化，確保帆片長時間正面迎風，進而使發電機主軸長時間獲得較大的力矩，使風能最大化得到利用轉換。

更進一步，帆片通過固定框架固定于曲軸上。這樣，可提高帆片的固定強度，延長了整機的使用壽命。