流体动力装置和流体发电设备的制作方法

专利名称：流体动力装置和流体发电设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种流体动力装置，具体地涉及通过叶片将流体的能量转化成动力 的流体动力装置。本发明还涉及一种包含有这种流体动力装置的流体发电设备。
背景技术：
能源短缺已经成为世界各国最关注的问题之一。据预测，作为最主要使用的能 源，世界范围内的可供开采和利用的石油储量仅够继续使用四十年左右。同时，剩余石 油储量的开发难度也越来越大，到一定限度就会失去继续开采的价值。因此，大力发展 可再生能源是世界经济可持续发展的重要基础。流体能量如风能和潮汐能是一种潜力很大的替代能源。由于资源丰富且相对便 宜，风力发电已经引起了人们广泛的兴趣。风力发电机是一种将风的动能转化为电能 的设备，其原理是利用风力带动叶片旋转，再利用传动机构将该旋转的动力输出给发电 机，从而促使发电机发电。风力发电既不存在燃料问题，也不会产生辐射危害或空气污 染，因此对环境也十分安全。现有的风力发电机通常采用两个以上的叶片以提高效率。然而，各个叶片在转 动时将分别处于不同的位置和方位，这容易在彼此之间产生相互干扰。例如，在设计风 力发电机的叶片布置时如果将多个普通的平板式叶片与传动轴直接相连，那么会产生这 样一种情况，即顺风运动的叶片以最大的面积承受风力，而径向上与之相对(或者大致 相对)的逆风运动的叶片同样也以最大的面积承受风力，从而导致这两个叶片产生相同 大小但方向相反的力矩。显然，这两个力矩会互相冲突，这不仅将严重影响叶片转动的 稳定性和持续性，还会显著降低风能的利用率。即使仅采用一个叶片，这种转动失稳的 情况也同样会存在。为此，现有技术中的叶片大多采用特定的翼型设计，例如具有流线形的叶片前 缘和后缘。这种流线形的叶片能够实现空气动力学上的优化，使得叶片在顺风运动时尽 可能利用风的动能，同时在逆风运动时不会显著阻碍风的流动。然而，这种特定的翼型 结构设计复杂，对叶片制造工艺的要求很高，因此相应地提高了生产成本。同时，仍然 存在一定程度上的不同叶片之间的干扰。这些因素都不利于风力发电机的普及。因此，需要这样一种风力发电设备，其中不需要对叶片的形状进行特别设计， 甚至当采用普通平板形式的叶片时也能使得顺风运动的叶片保持以最大的面积面对风 向，同时逆风运动的叶片不会阻碍风的流动，使得叶片的转动平稳，实现对风能的充分 利用并提高发电装置的性能。

发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于转化并输出流体能量的流体动力装 置，其包括第一和第二齿轮机构，它们均包括位于中心的固定的太阳齿轮以及设置在 所述太阳齿轮周围并与之形成啮合关系的行星齿轮，所述第一和第二齿轮机构的太阳齿轮分别安装在一用来输出能量的输出轴上的不同位置处；与所述第一和第二齿轮机构中 的行星齿轮均刚性连接的行星齿轮轴；与所述行星齿轮轴刚性连接的叶片，所述叶片布 置在第一和第二齿轮机构之间，并用来承受流体能量以带动所述行星齿轮轴转动；以及 第一和第二连接件，其相互平行地固定设置在所述输出轴上的不同位置处且分别位于所 述叶片的两侧，并且均与所述行星齿轮轴刚性地相连，从而将所述行星齿轮轴的转动传 递给所述输出轴。根据 本发明的第二方面，提供了一种用于转化并输出流体能量的流体动力装 置，其包括第一和第二行星齿轮机构，它们均包括位于中心的可转动的太阳齿轮、设 置在所述太阳齿轮周围并与之形成啮合关系的行星齿轮，以及固定不动的齿圈，其中， 所述第一和第二行星齿轮机构的太阳齿轮分别固定地安装在一用来输出动能的输出轴上 的不同位置处；与所述第一和第二行星齿轮机构中的行星齿轮刚性连接的行星齿轮轴； 与所述行星齿轮轴刚性连接并且布置在第一和第二行星齿轮机构之间的叶片；以及第 一和第二连接件，其相互平行地可转动地设置在所述输出轴上的不同位置处且分别位于 所述叶片的两侧，并且均与所述行星齿轮轴刚性地相连，其中，所述叶片承受流体的能 量，带动所述行星齿轮轴转动，并通过所述行星齿轮和太阳齿轮将该转动传递给所述输 出轴。在一个实施例中，设置了四个与太阳齿轮直接形成啮合的行星齿轮。相应地， 采用四个行星齿轮轴来将第一和第二齿轮机构中的对应行星齿轮相连，同时，第一和第 二连接件在不同的位置处分别与这四个行星齿轮轴均连接。容易理解，在这种情况下该 流体动力装置包括四个叶片。在一个优选示例中，任意两个的相邻叶片成135度角。此 时，当行星齿轮轴围绕输出轴旋转一周即360度时，叶片旋转了一周半，即540度。在上述实施例的一种变型中，四个行星齿轮分别通过四个中间齿轮与太阳齿轮 形成啮合。在这种情况下，任意两个的相邻叶片成45度角。此时，当行星齿轮轴围绕 输出轴旋转一周即360度时，叶片仅旋转了半周，即180度。在另一个实施例中，设置了六个行星齿轮。这六个行星齿轮分别通过六个中间 齿轮与太阳齿轮形成啮合。相应地，采用六个行星齿轮轴来将第一和第二齿轮机构中的 对应行星齿轮相连，同时，第一和第二连接件在不同的位置处分别与这六个行星齿轮轴 均连接。容易理解，在这种情况下该流体动力装置包括六个叶片。在一个优选示例中， 任意两个的相邻叶片成30度角。此时，当行星齿轮轴围绕输出轴旋转一周即360度时， 叶片仅旋转了半周，即180度。根据一个优选实施例，各行星齿轮与太阳齿轮的齿数比R均设定为 2 (2η+1),其中η为非负整数，即0、1、2、3......。在一个尤其优选的实施例中，R设
定为2 1。根据本发明的第三方面，提供了一种流体发电设备，其包括如上所述的流体动 力装置和发电机，其中流体动力装置的输出轴连接到发电机上。在一个实施例中，流体动力装置安装在一回转台上，从而能够根据流体的具体 流体方向而设定最佳的叶片方位，以便最优化地利用流体的能量。为提高效率，可以将多个流体动力装置垂直地叠加起来。此时，这些流体动力 装置的输出轴为一根整体式输出轴。
根据本发明的流体动力装置，当行星齿轮围绕太阳齿轮旋转一圈时，叶片仅围 绕太阳齿轮旋转半圈。这样，当一个叶片以最大的面积承受风力时，与之径向上相对的 叶片以将最小的面积承受风力。因此，叶片之间不会产生互相抵消或导致冲突的驱动力或力矩。这样，叶片能够以平稳的方式运转，同时流体能量的利用率也最高。尽管采用一组齿轮机构和连接件也能够运作，然而本发明的流体动力装置和流 体发电设备采用了上、下两组齿轮机构和连接件，使得流体动力装置和流体发电设备的 运行更加平稳，动力的传递也更加有效。由于地理位置的特殊性，这种流体发电设备通 常安装在定期监控或维修比较困难的遥远场所，派人员去这些场所进行维修及维护的费 用很高。根据本发明的装置和设备使用了两组齿轮机构和连接件，因此在其中一组部件 出现磨损时也能正常工作，因此大大节约了维护成本。根据本发明的流体动力装置和流体发电设备采用齿轮机构来进行传动，其所引 起的能量损耗比其它的传动方式低。因此，本发明能够提供较高的能量转换效率。在 本发明中使用的齿轮优选地采用轻质材料制造，可选的例子包括纤维或轻质金属，例如铝。容易理解，根据本发明的流体动力装置和流体发电设备不仅能够利用风能，也 可以利用其它形式的流体能量。一个例子为水流能，例如海洋洋流或潮汐所产生的能量。


图1显示了根据本发明的第一实施例的流体动力装置和流体发电设备；图2是沿图1中A-A线的剖视图；图3显示了根据本发明的第二实施例的流体动力装置和流体发电设备中的齿轮 机构的布置；图4显示了根据本发明的第三实施例的流体动力装置和流体发电设备；图5是沿图4中A-A线的剖视图；图6是显示了根据本发明的第四实施例的流体动力装置的行星齿轮机构的剖视 图；图7显示了水平放置的流体发电设备；以及图8显示了具有两个垂直叠置的流体动力装置的流体发电设备。
具体实施例方式下面将结合附图来对本发明进行详细的介绍。图1和2显示了根据本发明的第一实施例的流体动力装置10。如图1所示，该 流体动力装置10大体上为圆柱形的笼式结构，其外部轮廓由顶板20、底板30限定。为 了增强稳定性并有利于流体从中穿过，设置了周向上的丝网40来将顶板20和底板30相 连。这样，由顶板20、底板30和丝网40共同构成了一个笼式结构。在流体动力装置10的中心设置了一根输出轴50，其垂直于顶板20和底板30布 置，并且可以转动以便向外输出动力。沿着输出轴50在两个不同的位置处彼此平行地设 置了两个齿轮机构。为描述方便，将上方的齿轮机构称为第一齿轮机构60，将下方的齿轮机构称为第二齿轮机构70。上方的 第一齿轮机构60包括安装在输出轴50上的太阳齿轮62，以及围绕着太阳 齿轮62布置的至少一个行星齿轮65。在图1和2所示的实施例中，太阳齿轮62是固定 不动的，其可通过轴承安装在可转动的输出轴50上。同时，设置了四个与其啮合的行星 齿轮65-1、65-2、65-3和65-4。本领域的技术人员容易理解，仅使用一个行星齿轮或者 选择其它数量的行星齿轮都是可以的。同样，太阳齿轮和行星齿轮的具体尺寸可以根据 具体情况的需要而定。类似的，下方的第二齿轮机构70也包括安装在输出轴50上的固定不动的太阳齿 轮72，以及围绕着太阳齿轮72布置的至少一个行星齿轮75 (在本实施例中为四个行星齿 轮75-1、75-2、75-3和75-4)。下方的行星齿轮75_1到75_4与上方的行星齿轮65_1到 65-4形成一一对应的关系。流体动力装置10还包括四个行星齿轮轴80-1到80-4。这四个行星齿轮轴分别 与上、下对齐的四对行星齿轮刚性连接，即行星齿轮轴80-1与行星齿轮65-1和75-1刚 性连接，行星齿轮轴80-2与行星齿轮65-2和75-2刚性连接，等等。在各行星齿轮轴80-1到80-4上分别刚性地安装有叶片85_1到85_4。这些叶片 能够在流体的作用下产生运动，从而带动相应的行星齿轮轴旋转。流体动力装置10还包括设置在输出轴50上的上方连接件90和下方连接件91。 这些连接件优选地构造成圆盘的形式。当然，非圆形的盘件也属于本发明的范围内。上 方连接件90与输出轴50刚性地连接，同时还在上方与四个行星齿轮轴80-1到80-4刚性 地连接。同样，下方连接件91也与输出轴50刚性地连接，同时还在下方与四个行星齿 轮轴80-1到80-4刚性地连接。这样，当叶片被流体能量致动时，叶片便带动行星齿轮 轴旋转。行星齿轮轴的旋转通过上方和下方连接件被传递到输出轴上，从而导致输出轴 也旋转以输出动力。这种双连接件的构造使得动力的传递非常平稳。根据本发明，各行星齿轮65和太阳齿轮62之间的齿数比R可以选择为 2 (2η+1),其中η为任意非负整数，即0、1、2、3...，等等。在如图所示的例子中， R选定为2 1。优选的是，四个叶片85-1到85-4中的任意两个相邻叶片之间的夹角设 定为135度。下面基于图2以第一齿轮机构60为例来介绍根据本发明的流体动力装置10的工 作原理。为方便说明，假定流体(例如风)沿着图中的从上至下的方向流动。在初始位 置，最右边的叶片85-1呈水平地布置，其以最大的面积承受风力。因此，最右边的叶 片85-1将产生带动行星齿轮轴转动(从而带动连接件和输出轴转动)的主要驱动力。此 时，上方叶片85-4和下方叶片85-2与水平方向呈45度角或135度角，它们也能产生带 动行星齿轮轴转动的部分驱动力。同时，最左边的叶片85-3处于垂直的方位。这样， 最左边的叶片85-3以最小的面积承受风力，其几乎不产生任何驱动力，从而不会产生与 叶片85-1相冲突的驱动力。因此，叶片的运行比较稳定，同时风力的利用率也很高。当叶片受到风力的作用而转动时，它不仅带动行星齿轮轴旋转，同时也带动行 星齿轮围绕太阳齿轮旋转。当行星齿轮65-1围绕太阳齿轮62转动90度时，由于行星齿 轮65和太阳齿轮62之间的齿数比为2 1，因此行星齿轮65-1上的叶片85-1将旋转135 度，即行星齿轮65-1和叶片85-1将进入到如图2中示出的行星齿轮65-2和叶片85_2所处的位置和方位。此时，行星齿轮65-2和叶片85-2进入到如图2中所示出的行星齿轮 65-3和叶片85-3所处的位置和方位，行星齿轮65-3和叶片85_3进入到如图2中所示出 的行星齿轮65-4和叶片85-4所处的位置和方位，而行星齿轮65-4和叶片85_4进入到如 图2中所示出的行星齿轮65-1和叶片85-1所处的位置和方位。因此，在这个位置，最右 边的叶片(此时为叶片85-4)仍然处于水平的方位，而最左边的叶片(此时为叶片85-2) 仍然处于垂直的方位。这样，叶片之间仍然不会产生互相干扰，使得叶片的运行比较稳 定。容易理解，当行星齿轮65-1围绕太阳齿轮62转动一周即360度时，叶片85_1 将旋转540度。这样，每当最右边的叶片处于水平方位时，最左边的叶片必定处于垂直 方位，而上方和下方的叶片与水平方向均成45度或135度。因此，根据本发明的流体动 力装置在其运行期间各个叶片之间不会产生冲突性力矩，叶片的运行稳定，同时能够最 大限度地利用流体(风或水)的能量。另外，由于第一和第二连接件将各行星齿轮轴刚性地连接在一起，因此导致分 别与各行星齿轮轴刚性连接的各个叶片之间的转动也能够保持一致，从而使流体动力装 置的工作更加稳定。根据本发明的这种设计，除传动结构非常简单以外，另一优点是无须为叶片采 用特殊的翼型设计。相反，由于各个叶片之间不会产生冲突性力矩，因此能够采用最普 通的诸如平板形式的叶片。因此，根据本发明的流体动力装置能够显著地降低成本，同 时提高能量转换效率。本发明还提供了一种流体发电设备100，其包括如上所述的流体动力装置10和 发电机92(如图1所示)。其中，流体动力装置10的输出轴50与发电机92的输入机构 相连，从而将流体能量所产生的动力经输出轴50输送给发电机92，以便进行发电。在一个实施例中，该流体发电设备100还包括旋转台95，流体动力装置10安装 在该旋转台95上，如图1所示。这样，根据流体运动的具体方向(风向、水流方向等)， 就可以通过旋转该旋转台95来方便地将流体动力装置10的方位布置成与图2所示的相一 致，从而最大限度地利用流体的能量。作为一个优选实施例，可以将旋转台95安装在一 个底架98上以方便安装和运输。在这种情况下，发电机92可以布置在底架98的凹腔 内，以形成一个紧凑的结构。在根据本发明的第一实施例中，当行星齿轮围绕太阳齿轮转动一周即360度 时，叶片将旋转一周半即540度。也就是说，各叶片在行星齿轮的一周旋转中将旋转超 过360度。因此，在从下方位置(图2中的行星齿轮65-2所处的位置)朝向最左方位置 (图2中的行星齿轮65-3所处的位置)的运动期间以及在从最左方位置(图2中的行星齿 轮65-3所处的位置)朝向上方位置(图2中的行星齿轮65-4所处的位置)的运动期间， 各叶片都会在某一瞬时呈现出处于水平的状态。此时，因惯性方面的原因叶片能够持续 性转动，但转动的稳定性将受到一定的影响。
本发明的第二实施例针对这一问题进行了改进。如图3所示，第二实施例中的 齿轮机构(以第一齿轮机构120为例)包括固定在中心的太阳齿轮122和设置于太阳齿 轮122周围的四个行星齿轮125-1到125-4，各行星齿轮与太阳齿轮之间的齿数比R仍为 2 1。在该实施例中不同的是，四个行星齿轮125-1到125-4分别通过四个中间齿轮124-1到124-4与太阳齿轮122形 成啮合。其余设置与第一实施例中的大致相同，在此不 再重复并在图3中也未示出。在该实施例中，由于中间齿轮的存在，当行星齿轮125-1围绕太阳齿轮122旋转 90度时，其上的叶片135-1仅旋转了 45度，即行星齿轮125-1和叶片135-1将进入到如 图3中示出的行星齿轮125-2和叶片135-2所处的位置和方位，而行星齿轮125-2和叶片 135-2、行星齿轮125-3和叶片135-3以及行星齿轮125-4和叶片135-4依次进入到如图 3中所示出的行星齿轮125-3和叶片135-3、行星齿轮125-4和叶片135-4以及行星齿轮
125-1和叶片135-1的位置和方位。此时，最右边的叶片(此时为叶片125-4)仍然处于 水平的方位，而最左边的叶片(此时为叶片125-2)仍然处于垂直的方位。这样，叶片之 间仍然不会产生互相干扰的力矩，使得叶片的运行十分稳定。容易理解，在该实施例中，当行星齿轮125-1围绕太阳齿轮122转动一周即360 度时，叶片135-1将仅仅旋转180度。这样，每当最右边的叶片处于水平方位时，最左 边的叶片必定处于垂直方位，而上方和下方的叶片与水平方向成135度或45度。而且， 对于任一叶片来说，在与之相关的行星齿轮轴旋转一周的过程中，它只可能在最右边的 位置呈现出水平状态，而在其它任一位置都不会处于水平状态。因此，根据该第二实施 例的流体动力装置在其整个运行期间完全不会产生任何冲突性力矩，叶片的运行非常稳 定，同时能够最大限度地利用流体的能量。需要说明的是，在这一实施例中，四个中间齿轮仅起到中间传动的作用，因此 它们的齿轮轴并不与任何一个连接件相连。这些中间齿轮的大小和齿数可由本领域的技 术人员根据具体情况而定。在上文中结合四个叶片、四个行星齿轮和四个行星齿轮轴的实施例对本发明进 行了介绍。然而，本发明并不限于该实施例。容易理解，其它数量的叶片、行星齿轮和 行星齿轮轴也属于本发明的范围内。图4和5显示了根据本发明的第三实施例的流体动力装置150。由于大部分结构 与第一实施例中的类似，因此其具体介绍在此略去。下面仅介绍不同之处。如图4所示，第三实施例中的齿轮机构(以第一齿轮机构160为例)包括固定在 中心的太阳齿轮162和设置于太阳齿轮162周围的六个行星齿轮165-1到165-6，各行星 齿轮165-1到165-6与太阳齿轮162之间的齿数比R仍定为2 1。在该实施例中，六 个行星齿轮165-1到165-6通过六个中间齿轮164-1到164-6与太阳齿轮162形成啮合。在这一实施例中，由于行星齿轮的数量增加到六个，因此叶片的数量也相应地 增加到六个。此时，任意两个相邻叶片之间的夹角应当设定30度。这种六个叶片的设 计能够更加有效地利用风能。容易理解，在根据第三实施例的流体动力装置150中，每当最右边的叶片165-1 处于水平方位时，最左边的叶片165-4必定处于垂直方位。中间的叶片处于与水平成30 度、60度、120度和150度角的位置。同样，在这种结构中，任何叶片只可能在与之相 关的行星齿轮处于最右端的位置(即图5中的行星齿轮165-1所处的位置)时呈现出处于 水平的状态，而在其余位置均不会处于水平状态。因此，根据该实施例的流体动力装置 在其整个运行期间完全不会产生任何冲突性力矩，叶片的运行非常稳定。图6显示了根据本发明的第四实施例的流体动力装置200的截面图。同样，为避免重复，在下文中仅介绍其与第一实施例的不同之处。如图所示，在该第四实施例中，齿轮机构包括太阳齿轮、行星齿轮以及齿圈， 从而形成了一个行星齿轮机构。以上方的第一齿轮机构260为例，该齿轮机构260包括 可以旋转的 太阳齿轮262、围绕着太阳齿轮262布置并与之啮合的四个行星齿轮265-1到 265-4，以及固定不动的齿圈210。各行星齿轮265-1到265-4均与相应的行星齿轮轴 280-1到280-4刚性相连。太阳齿轮262与输出轴250刚性连接。在该流体动力装置200中，流体的能量带动叶片运动，导致相应的行星齿轮轴 也转动。行星齿轮轴的转动又导致与之刚性连接的行星齿轮沿着齿圈210转动，进而带 动太阳齿轮262旋转，最后导致输出轴250也旋转，从而输出动力。在该实施例中仍然设置了第一和第二连接件，但此时第一和第二连接件仅将各 行星齿轮轴280-1到280-4刚性地相连，却不与输出轴250刚性连接。也就是说，第一 和第二连接件布置在输出轴250上并可围绕其转动。连接件用来使各叶片的转动保持一 致，从而增强流体动力装置的稳定性。尽管未示出，然而容易理解，第二实施例和第三实施例所描述的行星齿轮通过 中间齿轮与太阳齿轮啮合的结构同样可以应用到该实施例中。这是本领域的技术人员在 阅读了上述实施例之后容易得到的改进，在此不再赘述。以上三个实施例中的流体动力装置都以竖直的方式安装，但这并不是唯一的。 图7显示了水平放置的流体发电装置300，其中输出轴350水平地布置。在这种情况下可 以不用设置丝网。图8显示了根据本发明的另一流体发电设备，其包括沿竖直方向上叠置的两个 流体动力装置10。此时，这两个流体动力装置的输出轴集成为一根输出轴50，即利用同 一输出轴50向一台发电机92提供动力。显然，在这种情况下能够输出以用来发电的动 力更大。容易理解，本领域的技术人员能够根据实际应用的需要而将任意数量的流体动 力装置进行任意形式的组装。这都属于本发明的范围内。另外，虽然在上文中以风力为例具体描述了本发明的流体动力装置和发电设 备，然而本领域的技术人员应当理解其也能应用在其它流体中，比如水流。特别地，本 发明的发电设备在水中能够获得更高的效率，这是因为水流的方向相对更加集中，而风 向可能随时发生改变。虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情 况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在 结构冲突，本发明所披露的各种实施例和示例均可以任意方式相互结合起来使用，在此 说明书中未对这些情况进行充分描述仅仅是出于省略篇幅的考虑。另外，在不脱离本发明原理的情况下，也可以进行多种改变以使得特定的环境 或材料适于本发明的教导。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括 落入权利要求的范围内的所有技术方案。
权利要求
1.一种用于转化并输出流体能量的流体动力装置，其包括第一和第二齿轮机构，它们均包括位于中心的固定的太阳齿轮以及设置在所述太阳 齿轮周围并与之形成啮合关系的行星齿轮，所述第一和第二齿轮机构的太阳齿轮分别安 装在一用来输出能量的输出轴上的不同位置处；与所述第一和第二齿轮机构中的行星齿轮均刚性连接的行星齿轮轴； 与所述行星齿轮轴刚性连接的叶片，所述叶片布置在第一和第二齿轮机构之间，并 用来承受流体能量以带动所述行星齿轮轴转动；和第一和第二连接件，其相互平行地固定设置在所述输出轴上的不同位置处且分别位 于所述叶片的两侧，并且均与所述行星齿轮轴刚性地相连，从而将所述行星齿轮轴的转 动传递给所述输出轴。
2.如权利要求1所述的流体动力装置，其特征在于，各所述行星齿轮与所述太阳齿轮 的齿数比R均设定为2 (2η+1),其中η为非负整数。
3.如权利要求2所述的流体动力装置，其特征在于，所述齿数比R为2 1。
4.如权利要求1到3中任一项所述的流体动力装置，其特征在于，包括有四个行星齿 轮、四个行星齿轮轴和四个叶片，其中所述四个行星齿轮轴分别将所述第一和第二齿轮 机构中的对应行星齿轮相连，并且四个行星齿轮均与所述太阳齿轮直接啮合。
5.如权利要求4所述的流体动力装置，其特征在于，任意两个的相邻叶片成135度
6.如权利要求1到3中任一项所述的流体动力装置，其特征在于，包括有四个行星齿 轮、四个行星齿轮轴和四个叶片，其中所述四个行星齿轮轴分别将所述第一和第二齿轮 机构中的对应行星齿轮相连，并且四个行星齿轮分别通过四个中间齿轮与所述太阳齿轮 形成啮合。
7.如权利要求6所述的流体动力装置，其特征在于，任意两个的相邻叶片成45度
8.如权利要求1到3中任一项所述的流体动力装置，其特征在于，包括有六个行星齿 轮、相应的六个行星齿轮轴和六个叶片，其中所述六个行星齿轮轴分别将所述第一和第 二齿轮机构中的对应行星齿轮相连，并且所述六个行星齿轮分别通过六个中间齿轮与所 述太阳齿轮形成啮合。
9.如权利要求8所述的流体动力装置，其特征在于，任意两个的相邻叶片成30度
10.如权利要求1到3中任一项所述的流体动力装置，其特征在于，所述流体动力装 置还包括外壳，所述外壳包括顶板、底板和设置在周边的丝网。
11.一种用于转化并输出流体能量的流体动力装置，其包括第一和第二行星齿轮机构，它们均包括位于中心的可转动的太阳齿轮、设置在所述 太阳齿轮周围并与之形成啮合关系的行星齿轮，以及固定不动的齿圈，其中，所述第一 和第二行星齿轮机构的太阳齿轮分别固定地安装在一用来输出动能的输出轴上的不同位 置处；与所述第一和第二行星齿轮机构中的行星齿轮刚性连接的行星齿轮轴； 与所述行星齿轮轴刚性连接并且布置在第一和第二行星齿轮机构之间的叶片，以及第一和第二连接件，其相互平行地可转动地设置在所述输出轴上的不同位置处且分 别位于所述叶片的两侧，并且均与所述行星齿轮轴刚性地相连，其中，所述叶片承受流体的能量，带动所述行星齿轮轴转动，并通过所述行星齿轮 和太阳齿轮将该转动传递给所述输出轴。
12.如权利要求11所述的流体动力装置，其特征在于，各所述行星齿轮与所述太阳齿 轮的齿数比R均设定为2 (2η+1),其中η为非负整数。
13.如权利要求12所述的流体动力装置，其特征在于，所述齿数比R为2 1。
14.如权利要求11到13中任一项所述的流体动力装置，其特征在于，包括有四个行 星齿轮、相应的四个行星齿轮轴和四个叶片，其中所述四个行星齿轮轴分别将所述第一 和第二行星齿轮机构中的对应行星齿轮相连，并且四个行星齿轮均与所述太阳齿轮直接 啮合。
15.如权利要求14所述的流体动力装置，其特征在于，任意两个的相邻叶片成135度
16.如权利要求11到13中任一项所述的流体动力装置，其特征在于，包括有四个行 星齿轮、四个行星齿轮轴和四个叶片，其中所述四个行星齿轮轴分别将所述第一和第二 齿轮机构中的对应行星齿轮相连，并且四个行星齿轮分别通过四个中间齿轮与所述太阳 齿轮形成啮合。
17.如权利要求16所述的流体动力装置，其特征在于，任意两个的相邻叶片成45度
18.如权利要求11到13中任一项所述的流体动力装置，其特征在于，包括有六个行 星齿轮、相应的六个行星齿轮轴和六个叶片，其中所述六个行星齿轮分别通过六个中间 齿轮与所述太阳齿轮啮合，其中所述六个行星齿轮轴分别将所述第一和第二行星齿轮机 构中的对应行星齿轮相连。
19.如权利要求16所述的流体动力装置，其特征在于，任意两个的相邻叶片成30度
20.如权利要求11到13中任一项所述的流体动力装置，其特征在于，所述流体动力 装置还包括外壳，所述外壳包括顶板、底板和设置在周边的丝网。
21.一种流体发电设备，其包括发电机和如权利要求1到20中任一项所述的流体动力 装置，其中，所述流体动力装置的输出轴连接到所述发电机上。
22.如权利要求21所述的流体发电设备，其特征在于，所述流体动力装置安装在一回 转台上，以便根据流体的方向设定叶片的方位。
23.如权利要求21或22所述的流体发电设备，其特征在于，所述输出轴垂直地布置 或水平地布置。
24.如权利要求21或22所述的流体发电设备，其特征在于，包括多个垂直叠加起来 的所述流体动力装置，所述多个流体动力装置的输出轴为一根整体式输出轴。
全文摘要
本发明涉及一种用于转化并输出流体能量的流体动力装置，其包括第一和第二齿轮机构，它们均包括位于中心的固定的太阳齿轮和设置在太阳齿轮周围并与之形成啮合关系的行星齿轮，第一和第二齿轮机构的太阳齿轮分别安装在一用来输出能量的输出轴上的不同位置处；与第一和第二齿轮机构中的行星齿轮均刚性连接的行星齿轮轴；与行星齿轮轴刚性连接的叶片，其布置在第一和第二齿轮机构之间并承受流体能量以带动行星齿轮轴转动；以及第一和第二连接件，其相互平行地固定设置在输出轴上的不同位置处且分别位于叶片的两侧，并且均与行星齿轮轴刚性地相连以将行星齿轮轴的转动传递给输出轴。本发明还涉及一种包括有上述流体动力装置的流体发电设备。
文档编号F03B13/26GK102011684SQ200910171169
公开日2011年4月13日 申请日期2009年9月4日 优先权日2009年9月4日
发明者梁以德 申请人:梁以德