专利名称：风力发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种风力发电机，利用风力的动能发电。
技术背景 现有技术中使用的风车式涡轮风力发电机，存在着以下弊病(l)扇叶斜装，使揽 风的扇叶面积至少减少了一半，功效自然也减少一半；(2)斜装的扇叶在转动时，对流动着 的气流进行切割，在扇叶的背面必然形成阻力，致使功率再一次受到损失；(3)扇叶转动必 须正对风向，扇体左右偏斜或前倾后仰都使转动受到影响，因此这种风力机械必须选择风 向固定区域，或安装风向调节装置，如尾翼；(4)扇叶安装的斜度是固定的，大风转得快，小 风转得慢，自身无法调节转速，狂风会使机体遭受损伤；(5)由于扇叶的背面始终产生阻 力，而且叶片越宽大阻力越大，抵消了揽风带来的动力，即叶片的面积加宽加大，功率却不 增加，等于浪费材料，所以现用风力发电机的扇叶都做成窄条状；(6)功效差，若使斜装的 扇叶转动并带动发电机做功，需要相对较大的风力才能使扇叶斜向运转，同时机体本身要 承受较大的风冲压力。
发明内容 本实用新型的目的是提供一种风力发电机，解决原有风力发电机功效低的技术问 题。 本实用新型的目的是以如下方式实现的通过支架轴向固定一个转轴，转轴的下 端与固定在支架上的发电机动力连接，伸出支架上端外部的转轴的上端部分沿高度上设置 至少2根扇轴，扇轴轴线与转轴轴线垂直，至少一根扇轴与其它扇轴在转轴的周向上差开 角度，扇轴处于转轴的两侧端分别固定扇叶，扇轴与扇叶的固定点偏离扇叶长度的中点，每 个扇轴上的两个扇叶的扇面之间垂直，转轴与扇轴之间设置限制扇轴沿其轴线正反转角度 的控制装置。 —般来说，转轴的上端部分设置2根扇轴，这是最基本和常用的结构方式两扇轴 在转轴的周向上垂直；上面扇轴与扇叶的固定点处于立向的扇叶的下部、平向扇叶的前部； 下面扇轴与扇叶的固定点处于立向的扇叶的上部、平向扇叶的前部。 当然，也可以采用3扇轴、4扇轴或者更多扇轴的结构，扇轴的布置应当符合相对 转轴的周向均布的要求，以使转轴受力均匀，其设计理念与内燃机各缸连杆与曲轴的连接 相同。例如转轴的上端部分设置3根扇轴，3根扇轴在转轴的周向内均布；转轴的上端部 分设置4根扇轴，4根扇轴在转轴的周向内均布，或者上部2根为一组、下面2根为另一组， 每组的2根扇轴在转轴的周向内垂直；转轴的上端部分设置4根以上扇轴，按从上到下位置 每2根或3根分为一组，每组中的扇轴在转轴的周向内均布。 转轴的下端与发电机可以直接连接。根据转速需要，转轴的下端也可以通过变速 器与发电机动力连接。 其中一种限制扇轴沿其轴线正反转角度的控制装置形式为扇轴径向上装置弹簧板，转轴上固定两个挡板，弹簧板处于两个挡板之间的间隙中，两个挡板处于限定弹簧板在 90°摆角范围的位置，两个挡板和弹簧板构成限制一个扇轴沿其轴线正反转角度的控制装 置。通过两个挡板对弹簧板的限位作用， 一般情况下，弹簧板只在两个挡板限定的90°范围 内摆动，也就是限定扇轴在90。角内摆动；当扇叶受到强的风力作用时，弹簧板接触挡板 后，使弹簧板弹性变形，加大扇轴翻转角度，使立式扇叶发生倾斜，自动縮减扇面的揽风面 积来减少风量，使转速变慢，同时扇轴另一端平卧的扇叶亦随之起立，揽风增加阻力，使转 速变慢，最大限度地保证了扇叶的恒速运转，还可以避免灾害性大风对机体的损伤。该控制 装置也可以采用其它阻尼、缓冲以及过载超越离合的装置。 使用时，其中一个扇轴一端的扇叶处于非水平状态，对面的风吹在该扇叶上，由于 扇轴不处于扇叶的中点，长面受力大于短面，长面向后翻转，直到其到达垂直位置的限位角 度，处于最大面积的阻风状态，此时该扇轴另一端的扇叶处于水平位置对风没有阻力，当垂 直的扇叶转到后面时，顺风时段结束，继续旋转变为逆风时段，长面在风力的作用下反向翻 转，使扇面由立式向平式过度，阻力逐渐变小，而该扇轴另一端的扇叶却由水平逐渐旋转到 垂直状态，并逐步接受风的吹力，使扇轴的力矩推动转轴旋转，两个扇叶交替作业，循环往 复。在其中一个扇轴一端的扇叶由垂直变水平、另一端的扇叶由水平变垂直的转换过程中， 转轴的旋转动力来自于另一根扇轴的旋转推力，转过前面扇轴的推力死角，实现转轴的连 续转动，转轴旋转带动发电机发电。 本实用新型有如下特点(l)扇叶正装，正面迎风，扇叶的全部面积承揽风力，顺 风时呈立式做功，逆风时呈卧式避风，两个扇叶前后互不遮挡，实现最佳功效；(2)顺风做 功的扇叶，随风向后运转，背面不产生阻力，使最大功效得到保障；(3)扇叶可为框架结构， 扇面可采用软质尼龙布料，布料面积稍大于扇框，扇面揽风时使其形成风兜状态，增大揽风 量将风兜住，承揽风量的效果好，并且开始接风时提前揽风力，扇叶转过中点后延缓脱风， 起到延长扇叶揽风的时间；(4)扇叶可以做得尽可能宽大，扇叶可以按需要做成多种形状， 如做成弧形；(5)不受风向制约不论何种风向，扇叶旋转的方向不变，不必安装风向调节 装置；(6)本机具有狂风时自救能力当出现大风和狂风时，可及时调节扇轴翻转角度，使 立式扇叶发生倾斜，自动縮减扇面的揽风面积来减少风量，使转速变慢，同时扇轴另一端平 卧的扇叶亦随之起立，揽风增加阻力，使转速变慢，保证了扇叶的恒速运转，还可以避免灾 害性大风对机体的损伤；(7)本风力发电机可以使转轴处于垂直或水平放置两种状态，布 置灵活，使用方便，平式、立式也可以混装一体；(8)扇叶正面迎风做功，不需要很大的风力 就可以运行，对风力发电的环境要求降低，更便于推广应用；(9)避免了旧式风力发电机头 重脚轻的缺陷旧式风力发电机多装在塔顶，本机将发电机安装在底部，重心低，更牢稳，降 低了对架体强度的要求，并且操作和维修时更方便、更安全。本实用新型作为新一代的风力 发电机，它结构独特、功率强大、可塑性强、用途更为广泛，大中型可用于风力发电厂，小型 可用于家庭解决照明、取暖等家庭用电。转轴如果不连接发电机而连接其它负载，本实用新 型也可以作为动力机输出旋转动力。
附图是本实用新型风力发电机的结构示意图。
具体实施方式
参照附图，通过支架1轴向固定一个转轴4，转轴4的下端通过变速器3与固定在 支架1上的发电机2动力连接，伸出支架1上端外部的转轴4的上端部分沿高度上设置2根 扇轴5，扇轴5轴线与转轴4轴线垂直，两扇轴5在转轴4的周向上垂直，扇轴5处于转轴4 的两侧端分别固定扇叶6，扇轴5与扇叶6的固定点偏离扇叶6长度的中点，一般在1/3处 比较适宜，每个扇轴5上的两个扇叶6的扇面之间垂直，上面扇轴5与扇叶6的固定点处于 立向的扇叶6的下部、平向扇叶6的前部，下面扇轴5与扇叶6的固定点处于立向的扇叶6 的上部、平向扇叶6的前部，转轴4与扇轴5之间设置限制扇轴5沿其轴线正反转角度的控 制装置，对应每个扇轴5的该控制装置由两个挡板8和一个弹簧板7构成，扇轴5径向上装 置弹簧板7，转轴4上固定两个挡板8，弹簧板7处于两个挡板8之间的间隙中，两个挡板8 处于限定弹簧板7在90°摆角范围的位置，使上面的扇轴5的扇叶6在上部摆动，下面的 扇轴5的扇叶6在下部摆动。立向的扇叶6由于受到风力的吹送必定向后运转，当上扇轴 5的扇叶6半圈的顺风时段结束而变成逆风时段后，其上端在风力的作用下必定反向翻转， 使扇叶6由立式变为平式，阻力最小，而该扇轴5另一端扇叶6的前段必然随之向其下后方 翻转，由平式变为立式，开始其揽风的顺风时段。同样，下扇轴5的两个扇叶6也与上扇轴5 的扇叶6 —样，各自做出变相动作，只是下扇轴5的立式扇叶6与上扇轴5的立式扇叶6的 翻转方向相反，4个扇叶6各自以上下90°的自传方式实现其顺风站立、逆风卧倒的功能， 相互配合共同完成使转轴4连续旋转的动作。
权利要求一种风力发电机，通过支架轴向固定一个转轴，转轴的下端与固定在支架上的发电机动力连接，其特征在于伸出支架(1)上端外部的转轴(4)的上端部分沿高度上设置至少2根扇轴(5)，扇轴(5)轴线与转轴(4)轴线垂直，至少一根扇轴(5)与其它扇轴(5)在转轴(4)的周向上差开角度，扇轴(5)处于转轴(4)的两侧端分别固定扇叶(6)，扇轴(5)与扇叶(6)的固定点偏离扇叶(6)长度的中点，每个扇轴(5)上的两个扇叶(6)的扇面之间垂直，转轴(4)与扇轴(5)之间设置限制扇轴(5)沿其轴线正反转角度的控制装置。
2. 根据权利要求l所述的风力发电机，其特征在于转轴(4)的上端部分设置2根扇 轴(5)，两扇轴(5)在转轴(4)的周向上垂直；上面扇轴(5)与扇叶(6)的固定点处于立向 的扇叶(6)的下部、平向扇叶(6)的前部；下面扇轴(5)与扇叶(6)的固定点处于立向的扇 叶(6)的上部、平向扇叶(6)的前部。
3. 根据权利要求l所述的风力发电机，其特征在于转轴(4)的上端部分设置3根扇 轴(5)，3根扇轴(5)在转轴(4)的周向内均布。
4. 根据权利要求l所述的风力发电机，其特征在于转轴(4)的上端部分设置4根扇 轴(5)，4根扇轴(5)在转轴(4)的周向内均布，或者上部2根为一组、下面2根为另一组， 每组的2根扇轴(5)在转轴(4)的周向内垂直。
5. 根据权利要求l所述的风力发电机，其特征在于转轴(4)的上端部分设置4根以 上扇轴(5)，按从上到下位置每2根或3根分为一组，每组中的扇轴(5)在转轴(4)的周向 内均布。
6. 根据权利要求l所述的风力发电机，其特征在于转轴(4)的下端通过变速器(3)与 发电机(2)动力连接。
7. 根据权利要求l所述的风力发电机，其特征在于扇轴(5)径向上装置弹簧板(7)， 转轴(4)上固定两个挡板(8)，弹簧板(7)处于两个挡板(8)之间的间隙中，两个挡板(8) 处于限定弹簧板(7)在90°摆角范围的位置，两个挡板(8)和弹簧板(7)构成限制一个扇 轴(5)沿其轴线正反转角度的控制装置。
专利摘要一种风力发电机，通过支架轴向固定一个转轴，转轴的下端与发电机动力连接，伸出支架上端外部的转轴的上端部分沿高度上设置2根扇轴，扇轴轴线与转轴轴线垂直，两扇轴在转轴的周向上垂直，扇轴处于转轴的两侧端分别固定扇叶，扇轴与扇叶的固定点偏离扇叶长度的中点，每个扇轴上的两个扇叶的扇面之间垂直，上面扇轴与扇叶的固定点处于立向的扇叶的下部、平向扇叶的前部；下面扇轴与扇叶的固定点处于立向的扇叶的上部、平向扇叶的前部，转轴与扇轴之间设置限制扇轴沿其轴线正反转角度的控制装置。本实用新型扇叶正面迎风实现最佳功效，不受风向制约，不必安装风向调节装置，具有狂风时自救能力，可以平式或立式安装，使用灵活，不需要很大的风力就可以运行，对风力发电的环境要求降低，更便于推广应用。
文档编号F03D9/00GK201496207SQ20092022542
公开日2010年6月2日 申请日期2009年8月28日 优先权日2009年8月28日
发明者刘旭, 王树斌, 王照宇 申请人:刘旭