专利名称：用微电脑控制翼面角度的风力和水力发电机叶轮装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风力和水力发电机的叶轮，尤其是一种用微电脑来调节翼面角度
的垂直轴风力和水力发电机的叶轮。
背景技术：
风力发电机与水力发电机的原理类似，都是利用电磁感应原理将机械能转化为电 能，首先风力或水力推动叶轮旋转，叶轮旋转的转速通过齿轮加速装置转变为高转速，再通 过发电机将高速旋转的动能转化为电能。公知的是风力或水力在叶轮切线方向的分力对叶 轮所做的功是推动叶轮旋转的有效功。传统的风力或水力发电机所采用的涡轮式叶片由于 其结构形状的限制使得风力或水力在叶轮切线方向的分力较小，因此对风力或水力的有效 利用率远小于100%，也因此要求风或水具有较高的动能才能达到预期的发电效果。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种用微电脑控制翼面角度的风力和水力发电 机叶轮装置，该叶轮装置对流体机械能的有效利用率接近于100%，且结构简单、易于实施。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是 —种用微电脑控制翼面角度的风力和水力发电机叶轮装置，包括主转轴、扇翼轴、 轴支撑架、主翼和微电脑角度调节装置，以叶轮安装方向为基准，主转轴下端垂直与齿轮增 速箱的动力输入端(最大齿轮)相连接，扇翼轴至少为两根，且以主转轴为轴心呈均匀发散 分布，主转轴与扇翼轴由轴支撑架相固定连接，主翼呈平板状，且其一边固定于扇翼轴，扇 翼轴可绕自身中心轴转动，微电脑角度调节装置控制扇翼轴的转动。这样微电脑角度调节 装置控制扇翼轴旋转，扇翼轴带动主翼旋转，使得每个主翼翼面的方向可调整为与流体的 流动方向顺流时相垂直和逆流时相平行，这样可使本例对流体机械能的利用率大为提高。
本发明的进一步技术方案是 主转轴与扇翼轴由轴支撑架相固定连接的结构是以叶轮安装方向为基准，主转 轴的上端与扇翼轴的上端皆高于主翼的上边，且主转轴的上端与扇翼轴的上端由轴支撑架 相固定连接；主转轴的下端与扇翼轴的下端皆低于主翼的下边，且主转轴的下端与扇翼轴 的下端由轴支撑架相固定连接。此结构为本例应用于风力发电机时的结构，使得主翼可做 三百六十度的旋转。 主转轴与扇翼轴由轴支撑架相固定连接的结构是主转轴上的任意部位与扇翼轴
上的任意部位由轴支撑架相固定连接。此结构为本例应用于水力发电机时的结构。 扇翼轴上还设有副翼，副翼为平板状，且其一边可旋转固定于扇翼轴，副翼的面积
小于等于主翼的面积，主翼上固定有第一齿轮，副翼上固定有第二齿轮，且第一、二齿轮相
互啮合。这样主翼的旋转可通过第一、二齿轮带动副翼的反向旋转，实现了主翼与副翼间的
角度调节。副翼用于兜拢流体，微调副翼翼面角度，兜拢流体以增加有效推力。 微电脑角度调节装置主要由步进马达、流体状态检测器和微电脑控制器组成，步进马达动力输出端与扇翼轴相连接，流体状态检测器将流体的流向和流速信号传递给微电
脑控制器，微电脑控制器将信号传递给步进马达，步进马达控制扇翼轴的旋转角度和转速。
微电脑角度调节装置可根据流体的流速和流向自动调整每个主翼和副翼的角度，以使主翼
和副翼对流体顺流时的机械能利用率达到最大，逆流时的阻力达到最小。 主翼和副翼与流体相接触的边缘设有绒毛。此结构用于风力发电机中，绒毛可微
破碎气体，起到降噪的作用。 主翼和副翼的表面布满孔，所述的孔为微孔。微孔用于梳理流体，减少主翼和副翼 逆于旋转方向上涡流损耗，提高对流体机械能的利用率。 当本例用于高楼楼顶、楼宇外环时，其主转轴可以轴心向外扩大为中空环状的圆 箍，圆箍用支架悬空架设，使得本例所有的主翼可随圆箍一起做三百六十度的转动，圆箍可 以与多台齿轮增速箱相连接。 本发明的有益效果是主翼和副翼为平板状，且角度能够由微电脑角度调节装置 灵活的调整，使得本例能够获得最大的流体机械能利用率，在零污染的情况下降低了发电 的成本，且本例结构简单，易于实施。
图1为本发明结构示意图之一 (应用于风力发电机)；
图2为本发明结构示意图之二 (应用于水力发电机)；
图3为本发明结构示意图之三(应用于高楼楼顶)。
具体实施例方式
实施例一种用微电脑控制翼面角度的风力和水力发电机叶轮装置，包括主转轴 1、扇翼轴2、轴支撑架3、主翼4和微电脑角度调节装置，以叶轮安装方向为基准，主转轴下 端垂直与齿轮增速箱的动力输入端(最大齿轮)相连接，扇翼轴至少为两根，且以主转轴为 轴心呈均匀发散分布，主转轴与扇翼轴由轴支撑架相固定连接，主翼呈平板状，且其一边固 定于扇翼轴，扇翼轴可绕自身中心轴转动，微电脑角度调节装置控制扇翼轴的转动。这样微 电脑角度调节装置控制扇翼轴旋转，扇翼轴带动主翼旋转，使得每个主翼翼面的方向可调 整为与流体的流动方向顺流时相垂直和逆流时相平行，这样可使本例对流体机械能的利用 率大为提高。 主转轴与扇翼轴由轴支撑架相固定连接的结构是以叶轮安装方向为基准，主转 轴的上端与扇翼轴的上端皆高于主翼的上边，且主转轴的上端与扇翼轴的上端由轴支撑架 相固定连接；主转轴的下端与扇翼轴的下端皆低于主翼的下边，且主转轴的下端与扇翼轴 的下端由轴支撑架相固定连接。此结构为本例应用于风力发电机时的结构，使得主翼可做 三百六十度的旋转。 主转轴与扇翼轴由轴支撑架相固定连接的结构是主转轴上的任意部位与扇翼轴 上的任意部位由轴支撑架相固定连接。此结构为本例应用于水力发电机时的结构，具体实 施时，以叶轮安装方向为基准，主转轴上部四分之一处与扇翼轴上部四分之一处由轴支撑 架相固定连接，主转轴下部四分之一处与扇翼轴下部四分之一处由轴支撑架相固定连接。
扇翼轴上还设有副翼5，副翼为平板状，且其一边可旋转固定于扇翼轴，副翼的面积小于等于主翼的面积，主翼上固定有第一齿轮，副翼上固定有第二齿轮，且第一、二齿轮 相互啮合。这样主翼的旋转可通过第一、二齿轮带动副翼的反向旋转，实现了主翼与副翼间 的角度调节。副翼用于兜拢流体，微调副翼翼面角度，兜拢流体以增加有效推力。当本例用 于风力发电机时副翼的面积小于或等于主翼的面积，且主翼与副翼间的角度可调整；当本 例用于水力发电机时副翼的面积小于主翼的面积，两者间的角度可调整或可不调整，不调 整时主翼与副翼位于同一平面上，即主翼与副翼合成一体。 微电脑角度调节装置主要由步进马达、流体状态检测器和微电脑控制器组成，步 进马达动力输出端与扇翼轴相连接，流体状态检测器将流体的流向和流速信号传递给微电 脑控制器，微电脑控制器将信号传递给步进马达，步进马达控制扇翼轴的旋转角度和转速。 当本例用于风力发电机时，所述的流体状态检测器可以是风速仪和风向仪；当本例用于水 力发电机时，所述的流体状态检测器可以是流速仪和流向仪。微电脑角度调节装置可根据 流体的流速和流向自动调整每个主翼和副翼的角度，以使主翼和副翼对流体顺流时的机械 能利用率达到最大，逆流时的阻力达到最小。 主翼和副翼与流体相接触的边缘设有绒毛。此结构用于风力发电机中，绒毛可微 破碎气体，起到降噪的作用。 主翼和副翼的表面布满孔，所述的孔为微孔。微孔用于梳理流体，减少主翼和副翼 逆于旋转方向上涡流损耗，提高对流体机械能的利用率。 当本例用于高楼楼顶、楼宇外环时，其主转轴可以轴心向外扩大为中空环状的圆 箍，圆箍用支架悬空架设，使得本例所有的主翼可随圆箍一起做三百六十度的转动，圆箍可 以与多台齿轮增速箱相连接。 本例不仅用于发电机，也可作为动力装置直接与扬水机、抽水机、鼓风压縮机、散 热通风扇、烘干机、制冰储冷机或蓄电供电器等设备连接使用。 本例的主翼和副翼上可印有家族图腾或广告等，也可作为灯饰装置艺术用等。
权利要求
一种用微电脑控制翼面角度的风力和水力发电机叶轮装置，其特征在于包括主转轴(1)、扇翼轴(2)、轴支撑架(3)、主翼(4)和微电脑角度调节装置，以叶轮安装方向为基准，主转轴下端垂直与齿轮增速箱的动力输入端相连接，扇翼轴至少为两根，且以主转轴为轴心呈均匀发散分布，主转轴与扇翼轴由轴支撑架相固定连接，主翼呈平板状，且其一边固定于扇翼轴，扇翼轴可绕自身中心轴转动，微电脑角度调节装置控制扇翼轴的转动。
2. 如权利要求1所述的一种用微电脑控制翼面角度的风力和水力发电机叶轮装置，其特征在于所述的主转轴与扇翼轴由轴支撑架相固定连接的结构是以叶轮安装方向为基 准，主转轴的上端与扇翼轴的上端皆高于主翼的上边，且主转轴的上端与扇翼轴的上端由 轴支撑架相固定连接；主转轴的下端与扇翼轴的下端皆低于主翼的下边，且主转轴的下端 与扇翼轴的下端由轴支撑架相固定连接。
3. 如权利要求l所述的一种用微电脑控制翼面角度的风力和水力发电机叶轮装置，其 特征在于所述的主转轴与扇翼轴由轴支撑架相固定连接的结构是主转轴上的任意部位 与扇翼轴上的任意部位由轴支撑架相固定连接。
4. 如权利要求1所述的一种用微电脑控制翼面角度的风力和水力发电机叶轮装置， 其特征在于所述的扇翼轴上还设有副翼(5)，副翼为平板状，且其一边可旋转固定于扇翼 轴，副翼的面积小于等于主翼的面积，主翼上固定有第一齿轮，副翼上固定有第二齿轮，且 第一、二齿轮相互啮合。
5. 如权利要求1所述的一种用微电脑控制翼面角度的风力和水力发电机叶轮装置，其 特征在于所述的微电脑角度调节装置主要由步进马达、流体状态检测器和微电脑控制器 组成，步进马达动力输出端与扇翼轴相连接，流体状态检测器将流体的流向和流速信号传 递给微电脑控制器，微电脑控制器将信号传递给步进马达，步进马达控制扇翼轴的旋转角 度和转速。
6. 如权利要求1所述的一种用微电脑控制翼面角度的风力和水力发电机叶轮装置，其 特征在于所述的主翼和副翼与流体相接触的边缘设有绒毛。
7. 如权利要求1所述的一种用微电脑控制翼面角度的风力和水力发电机叶轮装置，其 特征在于所述的主翼和副翼的表面布满孔。
8. 如权利要求1所述的一种用微电脑控制翼面角度的风力和水力发电机叶轮装置，其 特征在于所述的主转轴为中空环状的圆箍。
全文摘要
本发明公开了一种用微电脑控制翼面角度的风力和水力发电机叶轮装置，包括主转轴、扇翼轴、轴支撑架、主翼和微电脑角度调节装置，以叶轮安装方向为基准，主转轴下端垂直与齿轮增速箱的动力输入端相连接，扇翼轴至少为两根，且以主转轴为轴心呈均匀发散分布，主转轴与扇翼轴由轴支撑架相固定连接，主翼呈平板状，且其一边固定于扇翼轴，扇翼轴可绕自身中心轴转动，微电脑角度调节装置控制扇翼轴的旋转，扇翼轴上还设有副翼，主翼和副翼的角度能够通过微电脑角度调节装置灵活的调整，使得本例能够获得最大的流体机械能利用率，在零污染的情况下降低了发电的成本，且本例结构简单，易于实施。
文档编号F03B3/14GK101718257SQ20081015564
公开日2010年6月2日 申请日期2008年10月10日 优先权日2008年10月10日
发明者王金楼, 解冈 申请人:王金楼;解仑