專利名稱：旋臂式大功率風(fēng)力發(fā)動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)動機(jī)，特別是指一種可與發(fā)電機(jī)和其它機(jī)械配套的旋 臂式大功率風(fēng)力發(fā)動機(jī)。
技術(shù)背景目前的大型風(fēng)力發(fā)動機(jī)大都采用螺旋槳葉片式能量轉(zhuǎn)換的方式，其特點 是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單，在高速風(fēng)場的情況下易達(dá)到額定的輸出功率，但在低 速風(fēng)場的情況下啟動力矩小，在風(fēng)速變化較大時，無法連續(xù)正常工作，其有 效輸出適應(yīng)范圍小，風(fēng)能利用率相對低下，另因其結(jié)構(gòu)特性，在單機(jī)大功率 設(shè)計制造上受到很大的限制，存在維修維護(hù)成本高的缺點。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)能利用率高、便于制造安裝、維修維護(hù)成 本小的旋臂式大功率風(fēng)力發(fā)動機(jī)。 本發(fā)明的整體技術(shù)構(gòu)思是旋臂式大功率風(fēng)力發(fā)動機(jī)，包括配合于基礎(chǔ)底座4上的主立軸2、套裝轉(zhuǎn) 動配合于主立軸2外表面的旋臂輪1、沿旋臂輪l軸向間隔、徑向設(shè)置的至少 兩組旋臂3，設(shè)置于兩組旋臂3對應(yīng)外端之間的工作帆6、以及與旋臂輪l或 旋臂3形成傳動副的動力輸出輪17;工作帆6通過轉(zhuǎn)軸5與旋臂3外端配合， 轉(zhuǎn)軸5連接有偏航控制裝置，工作帆6上還設(shè)有帆面調(diào)整機(jī)構(gòu)。各工作帆6的翼型及與風(fēng)向的相對角度由偏航控制裝置控制，使各工作 帆6在任何風(fēng)向下受到的風(fēng)力作用于旋臂輪1旋轉(zhuǎn)方向的切向力最大；各工 作帆6的受風(fēng)面積由帆面調(diào)整機(jī)構(gòu)控制，使各工作帆6的受風(fēng)面積在風(fēng)力發(fā) 動機(jī)負(fù)載不變的情況下，風(fēng)速過大時可減小面積，風(fēng)速過小時可增大面積。本發(fā)明的具體技術(shù)解決方案是為保證偏航控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)行準(zhǔn)確，還設(shè)有一風(fēng)力風(fēng)向檢測裝置18，以使 偏航控制機(jī)構(gòu)可以根據(jù)該裝置所檢測的風(fēng)力風(fēng)向情況進(jìn)行調(diào)整。為保證機(jī)構(gòu)的運(yùn)行穩(wěn)定，旋臂3優(yōu)選的布置方式為每組旋臂3沿旋臂 輪l徑向等角度間隔設(shè)置。為保證輸出軸穩(wěn)定的工作輸出、以及在逆風(fēng)區(qū)時工作帆可利用升力做功，帆面調(diào)整機(jī)構(gòu)包括帆面面積和翼型調(diào)整機(jī)構(gòu)，偏航控制裝置、帆面調(diào)整機(jī)構(gòu) 包括但不局限于機(jī)械式、電動式(傳感器配合蝸輪、蝸桿為主要構(gòu)造)、液壓 式(液壓缸)、氣動式(氣動馬達(dá))結(jié)構(gòu)中的一種或其結(jié)合。對于各工作帆6之間其偏航控制機(jī)構(gòu)可以是獨立的，也可是聯(lián)動的，偏航控制機(jī)構(gòu)優(yōu)選的機(jī)械傳動方式為偏航控制裝置包括與旋臂輪1同軸轉(zhuǎn)動 配合的傳動齒盤或齒圈13，與傳動齒盤或齒圈13形成傳動副、且由偏航電機(jī) 14驅(qū)動的齒輪15，偏航電機(jī)14固定在基礎(chǔ)底座4上，與轉(zhuǎn)軸5同軸固定的 工作帆驅(qū)動齒輪12和傳動齒盤或齒圈13形成傳動副。上述機(jī)械式偏航控制機(jī)構(gòu)中優(yōu)選的技術(shù)方案是與轉(zhuǎn)軸5同軸固定的工 作帆驅(qū)動齒輪12經(jīng)同軸固定的齒輪10、11和傳動齒盤或齒圈13形成傳動副。各工作帆6的轉(zhuǎn)動角度隨時受旋臂輪1的轉(zhuǎn)速和偏航電機(jī)14的同時控制， 使各工作帆6在隨旋臂輪1旋轉(zhuǎn)到任一時刻和位置時，工作帆6所受的風(fēng)力 在旋臂輪1旋轉(zhuǎn)方向的切向力為最大值。當(dāng)風(fēng)向變化時，偏航電機(jī)驅(qū)動傳動 齒盤的旋轉(zhuǎn)角度與風(fēng)向變化角度相同，起到當(dāng)風(fēng)向變化時各帆體的角度仍能 使上述切向力保持最大值的作用。工作帆驅(qū)動齒輪12與傳動齒盤或齒圈13 的整體傳動比為l: 2，即旋臂輪1順時或逆時針每旋轉(zhuǎn)720° ,工作帆6同 方向自轉(zhuǎn)360。。翼型調(diào)整機(jī)構(gòu)為一可隨動力驅(qū)動產(chǎn)生表面翼型變化的膜結(jié)構(gòu)、腔結(jié)構(gòu)或 其結(jié)合。包括但不局限于機(jī)械式(如機(jī)械驅(qū)動構(gòu)架支撐的膜結(jié)構(gòu))、電動式(如 電機(jī)驅(qū)動構(gòu)架支撐的膜結(jié)構(gòu))、液壓式(液壓缸驅(qū)動構(gòu)架支撐的膜結(jié)構(gòu))、氣 動式(充氣的腔體結(jié)構(gòu))構(gòu)造或其結(jié)合等多種實現(xiàn)方式，其中帆面的翼型其 前后可以是對稱的，也可以是不對稱的，整個帆面也可以是平面的。為保持相對恒定的轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)矩)，帆面調(diào)整機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于工作帆6上、 下兩端的轉(zhuǎn)動電機(jī)7、 9,轉(zhuǎn)動電機(jī)7、 9的輸出軸與工作帆6的上、下側(cè)邊固 定連接。帆面調(diào)整機(jī)構(gòu)優(yōu)選的連接方式為轉(zhuǎn)動電機(jī)7、 9通過與其輸出軸固定裝 配的工作輥或卷揚(yáng)輪8與工作帆6的上、下側(cè)邊固定連接。其中轉(zhuǎn)動電機(jī)7、 9的設(shè)置位置可以根據(jù)需要釆用換向裝置(如滑輪)進(jìn)行調(diào)整，并不脫離本發(fā) 明的實質(zhì)。動力輸出機(jī)構(gòu)包括但不局限于齒輪傳動、鏈輪傳動、皮帶傳動等多種具體方式，其中優(yōu)選的連接方式為位于下部的旋臂輪1或旋臂3下側(cè)同軸固 定有傳動輪16，動力輸出輪17為沿傳動輪16徑向分布、并與其傳動配合的 至少一個。當(dāng)風(fēng)速減小時，工作帆6全部升起也不能滿足輸出要求時，可減 少動力輸出輪17的輸出軸的工作數(shù)量，起到風(fēng)力與輸出匹配、穩(wěn)定工作的作 用。本發(fā)明所取得的技術(shù)進(jìn)步在于1、 因主立軸、旋臂輪、動力輸出輪可相互分離，擺脫了大功率設(shè)計、加 工、安裝上的限制。2、 主立軸、旋臂輪均可釆用鋼架結(jié)構(gòu)，不僅制造、運(yùn)輸方便，而且安裝 ,維護(hù)時不再需要大型吊裝設(shè)備，使運(yùn)行成本降低。3、 每個工作帆帆體運(yùn)行在順風(fēng)區(qū)時主要是風(fēng)阻做功，在逆風(fēng)區(qū)時可利用 升力做功，帆面的迎風(fēng)角度可由偏航控制裝置隨時調(diào)整在最佳位置，且帆面運(yùn)行速度可很小，風(fēng)差增大，風(fēng)能利用率大大提高。4、 由于帆面的面積可從零到最大值進(jìn)行連續(xù)調(diào)整，并且可方便的采用多 軸輸出，使風(fēng)力發(fā)動機(jī)能在不同的風(fēng)場，不同的風(fēng)速下與輸出負(fù)載相互匹配 調(diào)整，尤其是在低速風(fēng)場和風(fēng)速變化很大時也能獲得較大的啟動力矩和輸出 穩(wěn)定工作的轉(zhuǎn)速。


本發(fā)明的附圖有.-圖l是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的帆面調(diào)整機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的偏航控制裝置示意圖。圖4是本發(fā)明的動力輸出結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進(jìn)一步描述，但不作為對本發(fā)明的限定。本實施例的結(jié)構(gòu)如前述，其中包括配合于基礎(chǔ)底座4上的主立軸2、套裝 轉(zhuǎn)動配合于主立軸2外表面的旋臂輪1、沿旋臂輪l軸向間隔、徑向設(shè)置的至 少兩組旋臂3，設(shè)置于兩組旋臂3對應(yīng)外端之間的工作帆6、以及與旋臂輪l6或旋臂3形成傳動副的動力輸出輪17;工作帆6通過轉(zhuǎn)軸5與旋臂3外端配 合，轉(zhuǎn)軸5連接有偏航控制裝置，工作帆6上還設(shè)有帆面調(diào)整機(jī)構(gòu)。為保證偏航控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)行準(zhǔn)確，還設(shè)有一風(fēng)力風(fēng)向檢測裝置18，以使 偏航控制機(jī)構(gòu)可以根據(jù)該裝置所檢測的風(fēng)力風(fēng)向情況進(jìn)行調(diào)整。為保證機(jī)構(gòu)的運(yùn)行穩(wěn)定，旋臂3布置方式為每組旋臂3沿旋臂輪1徑 向呈60°等角度間隔設(shè)置。偏航控制裝置包括與旋臂輪1同軸轉(zhuǎn)動配合的傳動齒盤或齒圈13，與傳 動齒盤或齒圈13形成傳動副、且由偏航電機(jī)14驅(qū)動的齒輪15,偏航電機(jī)14 固定在基礎(chǔ)底座4上，與轉(zhuǎn)軸5同軸固定的工作帆驅(qū)動齒輪12和傳動齒盤或 齒圈13形成傳動副。與轉(zhuǎn)軸5同軸固定的工作帆驅(qū)動齒輪12經(jīng)同軸固定的齒輪10、 11和傳 動齒盤或齒圈13形成傳動副。各工作帆6的轉(zhuǎn)動角度隨時受旋臂輪1的轉(zhuǎn)速和偏航電機(jī)14的同時控制， 使各工作帆6在隨旋臂輪1旋轉(zhuǎn)到任一時刻和位置時，工作帆6所受的風(fēng)力 在旋臂輪1旋轉(zhuǎn)方向的切向力為最大值。當(dāng)風(fēng)向變化時，偏航電機(jī)驅(qū)動傳動 齒盤的旋轉(zhuǎn)角度與風(fēng)向變化角度相同，起到當(dāng)風(fēng)向變化時各帆體的角度仍能 使上述切向力保持最大值的作用。工作帆驅(qū)動齒輪12與傳動齒盤或齒圈13 的整體傳動比為1: 2，即旋臂輪1順時或逆時針每旋轉(zhuǎn)720° ，工作帆6同 方向自轉(zhuǎn)360° 。為保持相對恒定的輸出轉(zhuǎn)速(或風(fēng)速、轉(zhuǎn)矩)，帆面調(diào)整機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于 工作帆6上、下兩端的轉(zhuǎn)動電機(jī)7、 9，轉(zhuǎn)動電機(jī)7、 9的輸出軸與工作帆6的上、下側(cè)邊固定連接。轉(zhuǎn)動電機(jī)7、 9通過與其輸出軸固定裝配的工作輥或巻揚(yáng)輪8與工作帆6 的上、下側(cè)邊固定連接。位于下部的旋臂輪1或旋臂3下側(cè)同軸固定有傳動輪16，動力輸出輪17 為沿傳動輪16徑向等角度間隔分布、并與其傳動配合的三個。當(dāng)風(fēng)速減小時， 工作帆6全部升起也不能滿足輸出要求時，可減少動力輸出輪17的輸出軸的 工作數(shù)量，起到風(fēng)力與輸出匹配、穩(wěn)定工作的作用。其余構(gòu)造如前述。
權(quán)利要求
1、旋臂式大功率風(fēng)力發(fā)動機(jī)，包括配合于基礎(chǔ)底座(4)上的主立軸(2)、套裝轉(zhuǎn)動配合于主立軸(2)外表面的旋臂輪(1)、沿旋臂輪(1)軸向間隔、徑向設(shè)置的至少兩組旋臂(3)，設(shè)置于兩組旋臂(3)對應(yīng)外端之間的工作帆(6)、以及與旋臂輪(1)或旋臂(3)形成傳動副的動力輸出輪(17)；其特征在于所述工作帆(6)通過轉(zhuǎn)軸(5)與旋臂(3)外端配合，轉(zhuǎn)軸(5)連接有偏航控制裝置，工作帆(6)上還設(shè)有帆面調(diào)整機(jī)構(gòu)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的旋臂式大功率風(fēng)力發(fā)動機(jī)，其特征在于還設(shè)有 一風(fēng)力風(fēng)向檢測裝置(18)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的旋臂式大功率風(fēng)力發(fā)動機(jī)，其特征在于每組旋 臂(3)沿旋臂輪(1)徑向等角度間隔設(shè)置，帆面調(diào)整機(jī)構(gòu)包括帆面面積和 翼型調(diào)整機(jī)構(gòu)，偏航控制裝置、帆面調(diào)整機(jī)構(gòu)選用機(jī)械式、電動式、液壓式、 氣動式結(jié)構(gòu)中的一種或其結(jié)合。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的旋臂式大功率風(fēng)力發(fā)動機(jī)，其特征在于所述的 偏航控制裝置包括與旋臂輪(1)同軸轉(zhuǎn)動配合的傳動齒盤或齒圈(13)，與 傳動齒盤或齒圈(13)形成傳動副、且由偏航電機(jī)(14)驅(qū)動的齒輪(15)， 偏航電機(jī)(14)固定在基礎(chǔ)底座(4)上，與轉(zhuǎn)軸(5)同軸固定的工作帆驅(qū) 動齒輪(12)和傳動齒盤或齒圈(13)形成傳動副。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋臂式大功率風(fēng)力發(fā)動機(jī)，其特征在于所述的 與轉(zhuǎn)軸(5)同軸固定的工作帆驅(qū)動齒輪(12)經(jīng)同軸固定的齒輪(10)、 (11) 與傳動齒盤或齒圈(13)形成傳動副。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的旋臂式大功率風(fēng)力發(fā)動機(jī)，其特征在于所 述工作帆驅(qū)動齒輪(12)與傳動齒盤或齒圈(13)的整體傳動比為1: 2。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋臂式大功率風(fēng)力發(fā)動機(jī)，其特征在于所述的 帆面面積調(diào)整機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于工作帆(6)上、下兩端的轉(zhuǎn)動電機(jī)(7)、 (9)， 轉(zhuǎn)動電機(jī)(7)、 (9)的輸出軸與工作帆(6)的上、下側(cè)邊固定連接。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的旋臂式大功率風(fēng)力發(fā)動機(jī)，其特征在于所述的 轉(zhuǎn)動電機(jī)(7)、 (9)通過與其輸出軸固定裝配的工作輥或卷揚(yáng)輪(8)與工作 帆(6)的上、下側(cè)邊固定連接。
9、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋臂式大功率風(fēng)力發(fā)動機(jī)，其特征在于所述的翼型調(diào)整機(jī)構(gòu)為一可隨動力驅(qū)動產(chǎn)生表面翼型變化的膜結(jié)構(gòu)、腔結(jié)構(gòu)或其結(jié) 合。
10、根據(jù)權(quán)利要求l或3所述的旋臂式大功率風(fēng)力發(fā)動機(jī)，其特征在于所述的位于下部的旋臂輪(1)或旋臂(3)下側(cè)同軸固定有傳動輪(16)，動 力輸出輪(l7)為沿傳動輪U6)徑向分布、并與其傳動配合的至少一個。
全文摘要
本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)動機(jī)，特別是指一種可與發(fā)電機(jī)和其它機(jī)械配套的旋臂式大功率風(fēng)力發(fā)動機(jī)。包括配合于基礎(chǔ)底座上的主立軸、套裝轉(zhuǎn)動配合于主立軸外表面的旋臂輪、沿旋臂輪軸向間隔、徑向設(shè)置的至少兩組旋臂，設(shè)置于兩組旋臂對應(yīng)外端之間的工作帆、以及與旋臂輪或旋臂形成傳動副的動力輸出輪；工作帆通過轉(zhuǎn)軸與旋臂外端配合，轉(zhuǎn)軸連接有偏航控制裝置，工作帆上還設(shè)有帆面調(diào)整機(jī)構(gòu)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的在低速風(fēng)場下啟動力矩小、在單機(jī)大功率設(shè)計制造上受到很大的限制等問題。具有運(yùn)行成本低、風(fēng)能利用率高，能在不同的風(fēng)場、風(fēng)速(尤其是在低速風(fēng)場和風(fēng)速變化很大)下也能獲得較大啟動力矩和輸出穩(wěn)定工作的轉(zhuǎn)速等優(yōu)點。
文檔編號F03D7/06GK101251083SQ20081005472
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者軍 李 申請人:軍 李