一种具有自动储放能功能的小型风力发电机

1.本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种具有自动储放能功能的小型风力发电机。


背景技术：

2.风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。中国风能储量非常巨大、分布面广泛。风力发电机是利用风能来驱动叶轮旋转，叶轮带动主轴旋转，主轴切割定子产生的磁力线，从而在线圈绕组中产生电流。
3.现有的小型风力发电机在使用时，因为储能、发电不稳定等缺点没有大范围的投入实际使用，造成风能资源的浪费，因此，我们提出一种具有自动储放能功能的小型风力发电机来解决上述技术问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种具有自动储放能功能的小型风力发电机，解决了现有的小型风力发电机在使用时，因为储能、发电不稳定等缺点没有大范围的投入实际使用的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种具有自动储放能功能的小型风力发电机，包括大捕风轮、第二转轴、第三转轴、第四转轴、第五转轴、第六转轴、第七转轴和发电机，所述大捕风轮的内壁固定连接有第一转轴，所述第一转轴远离大捕风轮的一端固定连接有第一锥齿轮，所述第二转轴的两端分别固定连接有第二锥齿轮和第三锥齿轮，所述第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合连接，所述第三转轴的一端固定连接有第四锥齿轮，所述所述第四锥齿轮与第三锥齿轮的外壁啮合连接，第三转轴的外壁固定连接有第一齿轮，所述第一齿轮的顶部外壁设置有电磁铁，所述第三转轴的外壁且位于电磁铁的上方设置有永磁体，所述电磁铁通电后与永磁体磁性相斥，所述第三转轴的外壁设置有轴承，所述轴承的外壁设置有第二齿轮，所述第二齿轮的底部内壁开设有卡槽，所述第二齿轮的一侧啮合连接有第三齿轮，所述第三齿轮的上方设置有行星轮，所述第三齿轮通过连接轴与行星轮转动连接，所述行星轮的上方转动连接有发条储能机构。
6.所述第四转轴的顶部外壁固定连接有第四齿轮，所述第四齿轮与第一齿轮啮合连接，所述第四转轴远离第四齿轮的一端固定连接有第五锥齿轮，所述第五转轴的一端与发电机的输出轴固定连接，所述第五转轴靠近第五锥齿轮的一端固定连接有第六锥齿轮，所述第六锥齿轮与第五锥齿轮啮合连接。
7.优选的，所述发条储能机构包括安装框，所述安装框的内壁转动连接有旋转结构，所述旋转结构与行星轮转动连接，所述旋转结构的内壁外壁设置有涡卷弹簧。
8.优选的，所述涡卷弹簧包括发条弹簧外圈、轴承和发条弹簧，所述发条弹簧外圈、轴承与旋转结构固定连接。
9.优选的，所述卡槽与永磁体的尺寸相适配，所述第二齿轮的内壁与永磁体的外壁
均设置有螺纹。
10.优选的，所述第五转轴的外壁且位于第六锥齿轮的一侧固定连接有第七锥齿轮，所述第六转轴的上下两端外壁分别固定连接有第五齿轮和第八锥齿轮，所述第八锥齿轮与第七锥齿轮啮合连接，所述第七转轴的外壁分别固定连接有第六齿轮和第七齿轮，所述第六齿轮与第五齿轮啮合连接，所述第七齿轮与第二齿轮啮合连接。
11.优选的，所述第一齿轮的一侧设置有小捕风轮，所述小捕风轮的下方设置有微型风机，所述小捕风轮与微型风机转动连接，所述微型风机与电磁铁电性连接。
12.与相关技术相比较，本实用新型提供的一种具有自动储放能功能的小型风力发电机具有如下有益效果：
13.1、本实用新型提供一种具有自动储放能功能的小型风力发电机，当风力大于一定阈值时，通过大捕风轮的转动带动发电机转动，同时，通过发条储能机构对机械能进行储能，当风小时，发条储能机构进行释放能量发电，可使发电更为稳定，具有实用性。
14.2、本实用新型提供一种具有自动储放能功能的小型风力发电机，将升力型风力机的叶片颜色为黑色，使风能利用系数值更高，具有更高的捕风效率。
附图说明
15.图1为本实用新型的结构示意图；
16.图2为本实用新型的图1中a处放大结构示意图；
17.图3为本实用新型的涡卷弹簧结构示意图；
18.图4为本实用新型的电磁铁供能机构结构示意图。
19.图中：1、大捕风轮；2、第一转轴；3、第一锥齿轮；4、第二转轴；5、第二锥齿轮；6、第三锥齿轮；7、第四锥齿轮；8、第三转轴；9、第一齿轮；10、电磁铁；11、永磁体；12、第二齿轮；13、卡槽；14、第三齿轮；15、行星轮；16、发条储能机构；
20.161、安装框；162、旋转结构；163、涡卷弹簧；1631、发条弹簧外圈；1632、轴承；
21.1633、发条弹簧；17、第四转轴；18、第四齿轮；19、第五锥齿轮；20、第五转轴；
22.21、第六锥齿轮；22、发电机；23、第七锥齿轮；24、第六转轴；25、第八锥齿轮；
23.26、第五齿轮；27、第七转轴；28、第六齿轮；29、第七齿轮；30、小捕风轮；31、微型风机。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.实施例一：
26.请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：一种具有自动储放能功能的小型风力发电机，包括大捕风轮1、第二转轴4、第三转轴8、第四转轴17、第五转轴20、第六转轴24、第七转轴27和发电机22，大捕风轮1的内壁固定连接有第一转轴2，第一转轴2远离大捕风轮1的一端固定连接有第一锥齿轮3，第二转轴4的两端分别固定连接有第二锥齿轮5和第三锥
齿轮6，第二锥齿轮5与第一锥齿轮3啮合连接，第三转轴8的一端固定连接有第四锥齿轮7，第四锥齿轮7与第三锥齿轮6的外壁啮合连接，第三转轴8的外壁固定连接有第一齿轮9，第一齿轮9的顶部外壁设置有电磁铁10，第三转轴8的外壁且位于电磁铁10的上方设置有永磁体11，电磁铁10通电后与永磁体11磁性相斥，第一齿轮9的一侧设置有小捕风轮30，小捕风轮30的下方设置有微型风机31，小捕风轮30与微型风机31转动连接，微型风机31与电磁铁10电性连接，小捕风轮30与微型风机31的配合使用为电磁铁10提供电源支持，第三转轴8的外壁设置有轴承，轴承的外壁设置有第二齿轮12，通过轴承的间隔，使第二齿轮12与第三转轴8的外壁不接触，第二齿轮12的底部内壁开设有卡槽13，卡槽13与永磁体11的尺寸相适配，第二齿轮12的内壁与永磁体11的外壁均设置有螺纹，卡槽13与永磁体11的卡接，使第二齿轮12与第三转轴8间接固定，第三转轴8的转动可以带动第二齿轮12转动，通过第二齿轮12的一侧啮合连接有第三齿轮14，第三齿轮14的上方设置有行星轮15，第三齿轮14通过连接轴与行星轮15转动连接，行星轮15的上方转动连接有发条储能机构16，图中行星轮15的作用是储能时增大输入储能装置的力矩，放能时适量的增加旋转速度。第六锥齿轮21和第七锥齿轮23和第七齿轮29的键均为单向齿轮键。当风力小时，永磁体11向下运动，发条储能机构16会输出转矩释放能量，带动第三齿轮14转动，第三齿轮14带动第二齿轮12转动，通过传导，实现储存能量传导至发电机22的效果。
27.其中，第四转轴17的顶部外壁固定连接有第四齿轮18，第四齿轮18与第一齿轮9啮合连接，第四转轴17远离第四齿轮18的一端固定连接有第五锥齿轮19，第五转轴20的一端与发电机22的输出轴固定连接，第五转轴20靠近第五锥齿轮19的一端固定连接有第六锥齿轮21，第六锥齿轮21与第五锥齿轮19啮合连接。
28.其中，发条储能机构16包括安装框161，安装框161的内壁转动连接有旋转结构162，旋转结构162与行星轮15转动连接，旋转结构162的内壁外壁设置有涡卷弹簧163，涡卷弹簧163包括发条弹簧外圈1631、轴承1632和发条弹簧1633，发条弹簧外圈1631、轴承1632与旋转结构162固定连接，本实施例中，采用非接触型平面涡卷弹簧163，因为非接触性弹簧转矩与变形角的关系为线性关系，储能放能较为规律，一层设置三个及以上的发条弹簧1633，从而增加储能密度。
29.其中，第五转轴20的外壁且位于第六锥齿轮21的一侧固定连接有第七锥齿轮23，第六转轴24的上下两端外壁分别固定连接有第五齿轮26和第八锥齿轮25，第八锥齿轮25与第七锥齿轮23啮合连接，第七转轴27的外壁分别固定连接有第六齿轮28和第七齿轮29，第六齿轮28与第五齿轮26啮合连接，第七齿轮29与第二齿轮12啮合连接。
30.实施例二：
31.请参阅图1-图4所示，在实施例一的基础上，本实用新型提供一种技术方案：两个捕风轮的叶片均为黑色，黑色叶片具有更好的cp(风能利用系数)值，具有更高的捕风效率。
32.在本实施例中，通过查阅鸟翼翅膀颜色的相关文献，顶部为黑色的鸟类翅膀周围的边界层比白色的密度小，粘度大。换句话说，对于深色，机翼表面温度增加，因此密度相应降低，粘度增加，使叶片表面的总阻力减小。前缘加热对机翼的升力和阻力性能有相当大的影响。雷诺数与流动温度成反比，雷诺数随温度升高而减小。对于层流，随着温度的升高，局部雷诺数和相应的壁面剪应力和表面摩擦阻力会减小。
33.借助以上发现，对风力机叶片前缘颜色进行改变，从而提高风力机叶片气动效率，
提高cp值。染色方案还需要做进一步的实验，以确定染色的位置。为防止叶片表面温度过高，染色材料选择温感变色材料，温度低时为黑色，温度高时变为白色或透明。
34.工作原理：使用时，本装置有大小两个捕风轮，大捕风轮1为装置发电捕获风能，为装置能量的来源；小捕风轮30为电磁铁10供能，实质是感受风力大小的装置，当风大时，产生的电流大，电磁铁10磁力变大，将永磁体11推上去，永磁体11与第二齿轮12的内壁卡接，使第二齿轮12与第三转轴8的外壁连接，从而，当大捕风轮1转动时，可以间接通过第一锥齿轮3、第二转轴4、第二锥齿轮5、第三锥齿轮6、第四锥齿轮7、第三转轴8带动第二齿轮12转动，第二齿轮12带动第三齿轮14转动，第三齿轮14带动行星轮15转动，行星轮15带动发条储能机构16进行储能；当风小时，永磁体11在下面，发条储能机构16会输出转矩释放能量，因发条弹簧1633释放能量时，转矩方向会与输入的转矩方向相反。转矩会通过第六锥齿轮21和第七锥齿轮23向右传导，第五锥齿轮19和第六锥齿轮21右边的第七锥齿轮23会将转动方向改变，从而实现储存能量传导至发电机22的效果。