专利名称：万向风力机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械技术领域，具体涉及一种万向风力机。
背景技术：
风，是地球上经常发生的一种自然现象，同时，风，也是一种零代价、无污染的能 源。因此，当前风力发电在许多国家得到了迅速的发展，这些国家分别是荷兰、芬兰、德国、 日本、中国(含台湾)。据有关资料介绍，中国的某些风力发电机已开创了中国及欧洲风电制 造业的新纪元，某些产品是世界上独一无二的。然而，即使是目前一流的风机仍然存在着以 下几点缺陷(1)体形庞大，质量重。(2)这种“庞然大物”安装难度大，维修困难，占地面 积、空间大，搬迁困难。(3)尽管体积庞大，但采风能效率低；因为几个叶片接触风流能量不 足吹过风机轮廓总流量的4%，96%的风流能量从几个叶片之外的空域流失，而且，这4%与 叶面接触的风流并不直接推动风轮旋转，要靠与叶片斜面滑动摩擦产生的切向力使风轮旋 转，而这种切向力能量又约占滑过叶面总量的10%左右，因此，这种风机采集到的有效风流 能量只占总流量的0.4%左右，还有总能量的4%被摩擦力及抗摇摆力消耗。(4)某些风机如 遇风向变化，必需启动“偏航系统”变桨驱动，既麻烦，且耗能。(5)启动难，有的风机启动风 速必需超过4米/秒。
发明内容本实用新型的目的是针对现有技术所存在的上述缺陷，提供一种结构简单、采风 能效率高的万向风力机。本实用新型是通过如下的技术方案来实现上述目的的该万向风力机，包括主轴， 主轴上安装有叶片和主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮联结；所述主轴为空心结构，其内设有 空心的立柱，主轴通过滚珠轴承与立柱联结；立柱的底部设有底座，主轴与立柱底座之间设 有止推轴承；主轴上部通过单向弹力斜齿与用于安装叶片的轮廓咬合；在轮廓的外围固连 有六个均勻分布的纵向的框架，每个框架内铰接有均只能朝同一个方向开启的门框，门框 的左、右、下方设有凹槽，所述叶片由门框顶部插入门框的凹槽中；主动齿轮安装于框架之 下的主轴上。更进一步，在位于主动齿轮之下的主轴上设置有一个蓄能机构；所述蓄能机构包 括一个套装于主轴上的平衡轮，平衡轮是一个金属圆盘，在平衡轮之外还套置有蓄能环；蓄 能环的外壳由金属或塑料制成，外壳内注入清水，在蓄能环底部铺设有钢轨，钢轨的凹槽内 放置硬质钢球以支撑蓄能环；在平衡轮外圆周及蓄能环的内圆周上设置有若干对应的槽 孔，在平衡轮的槽内设置有被弹簧扣住的离心销，当平衡轮的旋转速度超过一定值时，离心 销被甩出，插入到蓄能环的槽孔内；蓄能环的个数或为一个或为一个以上，各蓄能环之间是 一环套一环，其间也设置有与平衡轮和蓄能环一样的槽孔和离心销。所述框架或为十二个或为二十四个。本实用新型的风机对于任何方向的来风主轴都朝向一个方向转，采风效率是当今世界最先进风机的100倍，而相同功率单机造价仅为世界最先进风机的1%。具体具有如下 优点(1)性能稳定、高效。本实用新型的风机能采收进入风机轮廓总风量的48%，另有 48%从活动门框中流失，消耗在摩擦及抗摇晃的占4%。因有多层蓄能环调控能量，无论大、 中、小型风机都能稳定运行。(2)适用范围广。可做成大、中、小型或微型系列，用于发电、机器动力、车船动力、 民用微型发电或机械加工等行业。(3)启动容易。因为结构简单、轻巧灵活，1米/秒的风速即可启动。(4)调控方便，适用任何地域。在多风地区，或少风地区遇上多风季节，可少装叶 片。在少风地区或多风地区遇上少风季节，可多装叶片。这是宏观调控，靠人力操作。微观 调控由蓄能环自动完成。(5)效率、成本比较。本发明万向风力机采风效率48%，而目前同类产品的采风效 率0. 4%，效率比是:120倍。
图1是本实用新型实施例的主视图。图2是本实用新型实施例的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的描述。参见图1和图2，本实施例包括空心结构的主轴1，主轴1通过滚珠轴承3与空心 的立柱2联结；立柱2的底部设有底座4，主轴1与立柱底座4之间设有止推轴承5 ；立柱底 座4通过地脚螺栓6固定。主轴1的上部通过单向弹力斜齿与用于安装叶片的轮廓咬合， 轮廓可带动主轴旋转，而主轴不能带动轮廓旋转。由图2可见，在轮廓的外围固连有六个均 勻分布的框架7，每个框架7内铰接有均只能朝同一个方向开启的门框8，门框8的左、右、 下方设有凹槽，叶片9由门框8顶部插入门框8的凹槽中，这样，增、减或更换叶片时就从门 框顶上插入或拔出。风机的叶片采用优质材料做成，叶片装入门框后，风从正向吹来时，门 紧闭，来风推动叶片使风机轮廓带动主轴旋转；风从反向吹来时，装有叶片的门框无阻尼敞 开，风流通过，不作功。这样，风机接收任何方向来风或运行中风向作任何方向改变时，轮廓 都只朝一个方向旋转。由图1可见，主动齿轮10安装于框架7之下的主轴1上，主动齿轮10与从动齿轮 11联结。因此，主动齿轮与从动齿轮配合将能量传送到发电机或其他受体。也可把立柱设 计为磁性定子，在主轴上设置绕组作为转子直接发电，做成风能电机。由图1还可见，在位于主动齿轮10之下的主轴1上设置有一个蓄能机构。蓄能机 构包括一个套装于主轴1上的平衡轮12，平衡轮12是一个金属圆盘，对风机运行起平衡、稳 定作用。平衡轮12之外还套置有蓄能环13，蓄能环13的外壳由金属制成，外壳内注入清 水，无污染，成本低。在蓄能环底部铺设有钢轨，钢轨的凹槽内放置硬质钢球以支撑蓄能环， 摩擦系数小，耗能不多。在平衡轮12外圆周及蓄能环13的内圆周上设置有对应的槽孔，在 平衡轮12的槽内设置有被弹簧扣住的离心销15。本实施例的蓄能环的个数为二个，蓄能环13与蓄能环14之间是一环套一环，都是包围主轴的同心圆环，其间也设有与平衡轮12和蓄 能环13 —样的槽孔和离心销。当风机转速超过额定值时，平衡轮12内被弹簧扣住的离心 销15因离心力甩出，插入到蓄能环13预留的槽孔中，带动蓄能环13旋转，把多余能量储存 在到蓄能环13中。当风速再增大时，第一个蓄能环13内也有被离心力甩出的离心销插入 到第二个更大的蓄能环14的槽孔中，这时，风机带动两个蓄能环旋转，可储蓄更多的能量。 若是台风季节，需要多储风能，以备发电机长时间运转，可设置更多的蓄能环。配置了蓄能 环的风力发电机，可保持大风时不飞车，小风时不停车。无风时，因为蓄能环把所储能量反 馈给主轴，还能使发电机运行，达到无风发电。
权利要求1.一种万向风力机，包括主轴，主轴上安装有叶片和主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮联 结；其特征在于所述主轴为空心结构，其内设有空心的立柱，主轴通过滚珠轴承与立柱联 结；立柱的底部设有底座，主轴与立柱底座之间设有止推轴承；主轴上部通过单向弹力斜 齿与用于安装叶片的轮廓咬合；在轮廓的外围固连有六个均勻分布的纵向的框架，每个框 架内铰接有均只能朝同一个方向开启的门框，门框的左、右、下方设有凹槽，所述叶片由门 框顶部插入门框的凹槽中；主动齿轮安装于框架之下的主轴上。
2.根据权利要求1所述的万向风力机，其特征在于在位于主动齿轮之下的主轴上设 置有一个蓄能机构；所述蓄能机构包括一个套装于主轴上的平衡轮，平衡轮是一个金属圆 盘，在平衡轮之外还套置有蓄能环；蓄能环的外壳由金属或塑料制成，外壳内注入清水，在 蓄能环底部铺设有钢轨，钢轨的凹槽内放置硬质钢球以支撑蓄能环；在平衡轮外圆周及蓄 能环的内圆周上设置有若干对应的槽孔，在平衡轮的槽内设置有被弹簧扣住的离心销，当 平衡轮的旋转速度超过一定值时，离心销被甩出，插入到蓄能环的槽孔内；蓄能环的个数或 为一个或为一个以上，各蓄能环之间是一环套一环，其间也设置有与平衡轮和蓄能环一样 的槽孔和离心销。
3.根据权利要求1或2所述的万向风力机，其特征在于所述框架或为十二个或为 二十四个。
专利摘要本实用新型属于机械技术领域，具体涉及一种万向风力机。它包括主轴，主轴上安装有叶片和主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮联结；所述主轴为空心结构，其内设有空心的立柱，主轴通过滚珠轴承与立柱联结；立柱的底部设有底座，主轴与立柱底座之间设有止推轴承；主轴上部通过单向弹力斜齿与用于安装叶片的轮廓咬合；在轮廓的外围固连有六个均匀分布的纵向的框架，每个框架内铰接有均只能朝同一个方向开启的门框，门框的左、右、下方设有凹槽，所述叶片由门框顶部插入门框的凹槽中；主动齿轮安装于框架之下的主轴上。本实用新型对于任何方向的来风主轴都朝向一个方向转，并且结构简单，性能稳定、高效，启动容易，调控方便，适用范围广。
文档编号F03D9/02GK201851268SQ20102061643
公开日2011年6月1日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者孙克恂, 孙晓红 申请人:孙克恂