专利名称：移动风力发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风力发电机，尤其是涉及一种可移动的、采用三棱扇翼结构的风 力发电设备。
背景技术：
风力机，又称“风车”是一种利用天然风为能源，获得一定动力的设备；其中的利用 天然风获得电能的设备，就是风力发电机。目前公知的风力发电机，常见的有轮式风力发电机、立式风力发电机、塔式风力发 电机、螺旋桨式发电机……，这些风力发电机无论采用何种结构，均需挖地基，砌地脚，竖立 起一套外观高耸宠大的机构，占用空间大，且存在着风能利用效率低、无法移动使用、无法 全方位接受风力等缺陷，影响到风力发电机的应用范围和经济效果。
发明目的
本发明的目的，在于设计出一种比目前公知风力发电机结构更精巧、成本更低廉、运行 更可靠、且占用空间小，能够移动使用的风力发电装置，赋予风力发电机以更大的应用范围 和更宽广的使用空间。
发明内容
本发明力求在综合各种公知风力发电机优势基础上，克服现有风力发电机的缺 陷，在不降低甚至提高设备风能利用率的前提下，最大限度地精简设备体积，增强设备结构 稳定性和运行稳定性，使设备无需打地基就能运转工作，便于设备运输和移动，从而造就出 移动式的风力发电设备。本发明所依据的有流体动力原理、齿轮传动原理等，这些原理主要内容是
1，流体动力原理当流体流向物体时，如物体受到的推力大于物体静止的惯力，物体被 推动；如物体受到的推力小于物体静止的惯力，物体保持静止；物体被推动运动状态变化 的快慢(加速度的大小)，跟推力的大小成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用 力的方向相同。2，绕流物体阻力原理——当流体定常流向物体时，物体所受的阻力由摩擦阻力和 压差阻力所组成，用阻力系数来表示。阻力系数的大小，不仅与流体性质、流动情况、物体表 面粗糙度有关，而且与物体的特征面积(迎流面积)成有关、物体的形状有关；其中，物体迎 流面积(物体在垂直于来流速度方向上的最大投影面积)越大，所受到的阻力越大，物体迎 流面积越小，所受到的阻力越小；无限长半圆柱壳正面迎流的阻力系数是2. 30，背面迎流 的阻力系数是1.20。3，齿轮传动原理利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动；齿轮
3轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动；齿 轮传动具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点，齿轮传动的转速比与齿轮之间的直径比成反 比，即主动轮直径越大、从动轮直径越小，则从动轮的转速越快；反之，主动轮直径越小、 从动轮直径越大，则从动轮的转速越慢。4，物体稳定原理物体重心越高、支撑面越小，其稳定性越差；物体重心越低、支 撑面越大，其稳定性越强。根据上述原理，本发明所采用的技术方案是
(1)将设备中用于采纳自然风力的扇叶，设计为能够全方位兜截气流的立面半圆形柱 壳，使其能够在迎风时能够最大限度地利用、采纳自然风冲力，在背风时能够最大限度地化 解自然风阻力。(2)将三个扇叶立面绕轴等距环形阵列，形成三棱扇翼形状，以吸收和采纳不同方 向的自然风力，不留风向死角，同时使扇叶运转平衡稳定，不使扇叶运行有格禁隐患。(3)将扇叶不同立面之间的连接处设计为平滑过渡的流线面，使自然风能够在扇 叶中平滑流动，提高自然风的冲力，减低自然风的阻力。(4)将扇叶与扇叶之间的立面连接处设计为平滑过渡的波浪面，使自然风对一个 扇叶的阻力，转化为对另一个扇叶的冲力，提高风能的利用率。(5)在扇翼与发电机之间设计一套扁平的变速机构，将从动轮转速提高到主动轮 转速的30倍，使设备在每秒0. 5米微风情况下能够启动使用，并能够适应每秒20米以上的 风力等级。(6)将设备支撑装置设计为碗状结构，加强设备中各零部件之间的紧凑性，尽可能 地降低设备重心，尤其是尽可能地降低设备各装置的安装高度，扩大设备负重的支撑面，以 增大设备的稳定性，使设备能够在移动状态中安全平稳地运行。与目前公知的风力发电设备相比，本发明所形成的风力发电机，可以取得下列有 益效果
1，体积精悍一一本发明产品仅由扇翼、变速动力、框架护罩三个模块组成，集采纳风 力、变速发电、减震维稳功能于一体，体积精悍，占用空间面积小，可装载在车船中使用。2，运行可靠——本发明产品结构简单，无需风向调节机构，无需高大支架或铁塔， 不存在风向格禁问题，来自任何方向的自然风力均可采纳利用，运行平稳，工作可靠，故障 率低。3，适应性强——本发明产品微风即能启动，疾风仍能工作，风速适应范围从每秒 0. 5米到每秒20米之间，风能利用率达60%。4，应用范围广——发明产品可以适应于一切需要风力发电的场合使用，除了可适 应家庭、工厂、蓄牧场、农场、林场、运动场、蓄牧场等固定场所使用外，尤其能适应海洋捕 捞、远洋航行、野外作业、抢险救灾等非固定场合行业的需要，应用范围广。另外，本发明产品还有操作简单、工作环境安静，无需燃油、无噪声、无污染等绿色 环保优点，市场空间广阔，具有极高的经济附加价值和社会使用价值。
下面，结合一实施例及附图，对本发明作进一步说明。
图1，是本发明--实施例的组织结构示意图。
图2，是本发明--实施例产品的全剖示意图。
图3，是本发明--实施例产品扇翼部件的零件示意。
图4，是本发明--实施例产品变速动力部件立体示意图。
图5，是本发明--实施例产品框架护罩部件的零件示意图。
图6，是本发明--实施例产品的立体示意图。
具体实施例方式本发明作为一项产品技术方案，通过特定模块的组合，可得到具体实施。本发明产 品各模块、零件之间的组织结构，如图1所示。图1中，本发明所述的移动风力发电机，由扇翼、变速动力、框架护罩三个模块组 成，每个模块又包含着不同的部件，其中
扇翼模块——包含扇叶、结合二个部件。 变速动力模块——包含变速、动力二个部件。 框架护罩模块——包含框架、护罩二个部件。产品的每个部件，均包含着若干个不同的零件；其中的某些零件，又包含着若干个 组成部分，其中
O扇叶部件——包含着扇叶A、扇叶B、扇叶C三个零件。O结合部件——包含着套轴、轴销、套轴垫圈、套轴帽四个零件。O变速部件——包含着中心轴、齿轮、齿轮轴、圆锥牙盘、滚珠轴承、端盖六个零 件。O动力部件——包含着圆锥齿轮、恒压发电机、电机轴、电机底板、调节转轴、调 节杆、调节螺母、调节底板八个零件。O框架部件——包含着框架、上层隔板、中层隔板、底层隔板、橡胶减震柱五个零 件。O护罩部件——包含着外罩、底罩二个零件；其中的外罩零件，由四个外形结构 完全相同的外罩片组成。实施例中，各个零件之间配合关系如图2所示。在图2的全剖面中，实施例产品由底罩(1)、外罩(2)、底层隔板(3)、调节底板 (4)、调节螺母(5)、调节杆(6)、电机底板(7)、圆锥齿轮(8)、圆锥牙盘(9)、齿轮轴(10)、齿 轮(11)、中心轴(12)、套轴(13)、扇叶C (14)、扇叶B (15)、套轴帽(16)、扇叶A (17)、端盖 (18)、滚珠轴承(19)、上层隔板(20)、中层隔板(21)、恒压发电机(22)、电机轴(23)、调节转 轴(24)、套轴垫圈(25 )、轴销(26 )、框架(27 )、橡胶减震柱(28 )这28个零件组成；其中套 轴(13)、扇叶C( 14)、扇叶B( 15)、套轴帽(16)、扇叶C( 17)、套轴垫圈(25)、轴销(26)这七个 零件相互配合，构成设备的扇翼模块，置于设备的最顶端；调节底板(4)、调节螺母(5)、调 节杆(6)、电机底板(7)、圆锥齿轮(8)、圆锥牙盘(9)、齿轮轴(10)、齿轮(11)、中心轴(12)、端盖(18)、滚珠轴承(19)、恒压发电机(22)、电机轴(23)、调节转轴(24)这十四个零件相互 配合，构成了设备的变速动力模块，置于设备的中间；底罩(1)、外罩(2)、底层隔板(3)、上 层隔板(20)、中层隔板(21)、框架(27)、橡胶减震柱(28)这七个零件相互配合，构成了设备 的框架护罩模块，置于设备的下部，并将变速动力模块包裹其中。在实施例中，扇翼部件是设备采纳自然风的主要装置，也是驱动发电机工作的能 源所在，它各个零件的具体结构如图3所示。在图3中，套轴(13)是整个模块的主心骨，它下端为圆柱体，顶端为螺杆，中间绝 大部分为正六棱柱体，用于与三个扇叶配合，形成三棱扇翼结构；套轴(13)下端内部是带 销槽盲孔，可通过轴销(26)配合，紧密套嵌到变速动力模块的中心轴(12)上；扇叶A (17)、 扇叶B (15)、扇叶C (14)均是设备采纳自然风力的零件，它们靠近套轴(13)的部分是轴 套，为圆柱体结构，中间是正六棱通孔，用于与套轴(13)配合，其高度为扇叶高度的1/3 ；扇 叶远离轴套的外侧部分是扇面，为半圆柱壳结构，柱壳高度在柱壳外半径的2至4倍之间， 柱壳水平截面的弦长在其弦高的2至3倍之间。轴套与扇面之间的结构是扇叶的过渡部 分，用于连接轴套与扇面；扇叶的上下两端均设置月牙形档板，用于兜截自然风力；扇叶立 面各个部分之间平滑过渡，用于减少自然风的阻力，或提高自然风的冲力。在实施过程中，扇叶A (17)、扇叶B (15)、扇叶C (14)呈绕轴等间距环形阵列状 态，嵌套于套轴(13)之中，形成三棱扇翼结构，扇叶与扇叶之间的立面平滑过渡。实施例的核心部分是变速动力模块，该模块各零件配合方位关系如图4所示。图4中，中心轴(12)通过端盖(18)、滚珠轴承(19)嵌套于齿轮(11)之中，再与齿 轮轴(10)、圆锥牙盘(9)配合，构成模块中的变速部件，其中，齿轮(11)与齿轮轴(10)的直 径比为6比1，即中心轴(12)每旋转一周，就可通过齿轮(11)、齿轮轴(10)驱动圆锥牙盘 (9)旋转六周。图4中，圆锥齿轮(8 )通过电机轴(23 )与恒压发电机(22 )连接在一起，其力矩长 度是圆锥牙盘(9)力矩长度的1/5，直径比为1比5，即圆锥牙盘(9)每旋转一周，就可通过 圆锥齿轮(8)驱动电机轴旋转五周，从而使恒压发电机(22)转子获得比中心轴(12)高30 倍的转速。另外，恒压发电机(22)固定于电机底板(7)上面，而电机底板(7)又通过调节转轴 (24)与调节底板(4)连接，当用户旋转调节底板(4)上面的调节螺母(5)时，可以变换调节 杆(6)的垂直位置，从而带动恒压发电机(22)发生径向旋转，用于调节圆锥齿轮(8)与圆锥 牙盘(9)的配合松紧度；必要时，还可以此实现动力部件与变速部件之间的离合功能。在实施例产品中，框架护罩模块起着支撑设备机架、护卫设备运行、防止人身伤害 的作用，它的结构如图5所示。图5中，底罩(1)是模块乃至整个设备的基础，置于模块的底部；外罩(2)是模块 的表壳，置于模块的外围；在实施过程中，外罩(2)由四块独立的外罩片组成，这些外罩片 既可以单独拆卸，也可以一并拆卸，它们与底罩(1)配合，共同形成设备的外围护罩部件。框架护罩模块的框架部件是设备的骨干部件，由框架(27)、上层隔板(20)、中层 隔板(21)、底层隔板(3)、橡胶减震柱(28)五个零件组成，其中，上层隔板(20)与中层隔板 (21)用于夹持固定变速动力模块的变速部件，底层隔板(3)用于固定变速动力模块中的动 力部件。
6
将扇翼模块、变速动力模块、框架护罩模块的所有零件，按照一定的方位关系进行 组合拼装，可形成完整的实施例产品。实施例产品各模块的方位关系如图6所示。图6中，呈三棱扇翼结构的扇翼模块置于设备的上方，用于采纳自然风力资源；变 速动力模块置于设备的中央，用于将扇翼模块采集到的风能转化为电能；框架护罩模块置 于变速动力模块的外围及中间，用于支撑、固定设备的内部机构，并与扇翼模块配合，共同 形成设备的外观。在产品使用过程中，扇翼模块全方位采纳自然风力资源而发生绕轴旋转，再通过 变速动力模块提高传动轴转速，传递动力，最终以30倍的转速驱动恒压发电机电机轴旋 转，将风力机械能转化为电能，从而形成无噪声、无污染、无废弃物的环保安全发电机制。同 时，由于设备精悍、外形矮墩、重心低下、支撑面宽广，具有良好的运行稳定性，便于移动和 运输，从而造就出产品移动发电的特性。本发明在实施过程中，还可以根据实际情况灵活设计出模块的具体形状和不同规 格，并通过各种相应规格模块的有机组合，形成多种实施方案，从而开拓千姿百态的产品， 创造出广阔的市场空间。
权利要求
一种移动风力发电设备，由扇翼、变速动力、框架护罩三个模块组成，其特征是所述的扇翼模块，包括扇叶、结合二个部件；所述的变速动力模块，包括变速、动力二个部件；所述框架护罩模块，包括框架、护罩二个部件。
2.根据权利要求1所述的移动风力发电设备，其特征是所述扇翼模块中的扇叶部件， 由扇叶A、扇叶B、扇叶C三个零件组成，绕轴等间距环形阵列，形成三棱扇翼结构，扇叶与扇 叶之间的立面平滑过渡。
3.根据权利要求2所述的移动风力发电设备，其特征是所述扇叶部件中的扇叶零件， 其外侧的扇面部分，为半圆柱壳结构，用于采纳自然风力；柱壳高度为柱壳外半径的2至4 倍，柱壳水平截面弦长为弦高的2至3倍；扇叶立面各个部分之间平滑过渡。
4.根据权利要求1所述的移动风力发电设备，其特征是所述扇翼模块中的结合部件， 由套轴、套轴帽、套轴垫圈、销四个零件组成，其中的套轴零件，下部为圆柱中空结构，用于 与变速动力模块中的中心轴零件配合，上部外形为六棱柱体结构，用于与扇叶部件的扇叶 零件配合。
5.根据权利要求1所述的移动风力发电设备，其特征是所述变速动力模块中的变速 部件，由中心轴、齿轮、齿轮轴、圆锥牙盘、滚珠轴承、端盖六个零件组成；其中，中心轴每旋 转一周，驱动圆锥牙盘绕轴旋转六周。
6.根据权利要求1所述的移动风力发电设备，其特征是所述变速动力模块中的动力 部件，由圆锥齿轮、恒压发电机、电机轴、电机底板、调节转轴、调节杆、调节螺母、调节底板 八个零件组成；其中，变速部件中的圆锥牙盘每旋转一周，驱动动力部件的电机轴旋转五 周。
7.根据权利要求1所述的移动风力发电设备，其特征是所述框架护罩模块中的框架 部件，由框架、上层隔板、中层隔板、底层隔板、橡胶减震柱五个零件组成；其中，上层隔板与 中层隔板用于夹持固定变速动力模块中的变速部件，底层隔板用于固定变速动力模块中的 动力部件。
8.根据权利要求1所述的移动风力发电设备，其特征是所述框架护罩模块中的护罩 部件，由外罩、底罩两个零件组件；其中的外罩零件，由四块独立的外罩片组成，这些外罩片 既可以单独拆卸，也可以一并拆卸。
9.根据权利要求1至权利要求8共同所述的移动风力发电设备，其特征是扇翼模块 是采纳自然风力资源的装置，置于设备的上方；变速动力模块是将风能转化为电能的装置， 置于设备的中央；框架护罩模块是设备的内部支撑机构和外部安全防护装置，置于变速动 力模块的外围及中间，与扇翼模块配合，共同形成设备的外观。
10.根据权利要求1至权利要求9共同所述的移动风力发电设备，其特征是扇翼模块 全方位采纳自然风力而发生绕轴旋转，通过变速动力模块提高转速，传递动力，以30倍转 速驱动恒压发电机电机轴旋转，将风力机械能转化为电能，形成无噪声、无污染、无废弃物 的环保安全发电机制。
全文摘要
本发明涉及一种风力发电机，尤其是涉及一种可移动的、采用三棱扇翼结构的风力发电设备。本发明产品由扇翼、变速动力、框架护罩三个模块组成，包括底罩、外罩、底层隔板、调节底板、调节螺母、调节杆、电机底板、圆锥齿轮、圆锥牙盘、齿轮轴、齿轮、中心轴、套轴、扇叶C、扇叶B、套轴帽、扇叶A、端盖、滚珠轴承、上层隔板、中层隔板、恒压发电机、电机轴、调节转轴、套轴垫圈、轴销、框架、橡胶减震柱这28个零部件，克服目前公知风力发电机的体积庞大、风能利用率低、不可移动等缺陷，形成一种以体积精悍、运行可靠、适应性强、应用范围广的风力发电装置，除了适应家庭、工厂、蓄牧场、农场、林场、运动场、蓄牧场等固定场所使用外，尤其适应海洋捕捞、远洋航行、野外作业、抢险救灾等非固定场合行业的需要，市场空间广阔，具有极高的经济附加价值和社会使用价值。
文档编号F03D7/06GK101886616SQ20101024741
公开日2010年11月17日 申请日期2010年8月6日 优先权日2010年8月6日
发明者钟明华 申请人:钟明华