专利名称：微阻力风车发电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风车发电设备，尤其涉及一种微阻力风车发电装置。
背景技术：
随着世界经济的发展，能源的消耗量也大大增加。我国风力资源和水力资源丰富，可开发利用前景广阔。但是目前使用的风车，受风向、风力影响较大，风叶受力面积相对较小，风叶转到背风位置时阻力较大，所以效率不高，并且安装使用受到许多条件限制。
专利号为200920023762. 8的实用新型专利公开了一种高效免调向风车，其特征在于活动风叶包括内风叶、外风叶，内风叶和外风叶一端通过转轴固定在力臂上，另一端为自由端，内风叶和外风叶内侧设置闭合限位复位装置，内风叶和外风叶外侧分别设置一个开启限位复位装置。由于该专利将限位装置设置在风叶外侧，当风叶位于顺风位置时，风叶受到限位装置的作用闭合十分容易，但是当风叶位于逆风位置时，风叶尚处于闭合状态，受风面积小，有没有其他力的作用控制限位装置使其开启风叶，故这种装置实质上会减少风叶的受风面积，效率较低；另外，这种装置只能适用于风力稳定的状态下，当风力出现波动或遇到大风时则无法控制风叶的开合和方向；而且由于限位装置的不可控，无法控制风叶的闭合或开启，在风叶离开顺风位置时，依然会产生很大阻力。申请人:申请的专利号为200810062388. 2的发明专利，公开了一种能同时利用海风和海浪的能量进行发电的列阵式海风、海浪双作用发电装置，其中公开了一种能够减小背风推叶阻力的受风浪装置，包括一个转环，转环上均匀布置若干个随风浪打开或收拢的伞状推叶，伞状推叶的小径端固定在转环上，其大径端有一系列拉线连接到转环上；所述伞状推叶的大径端内侧面装一圈外磁铁，在伞状推叶收拢后其大径端接触的转环上装一把只有骨架的小伞，在小伞外侧面装一圈内磁铁，内磁铁在伞状推叶收拢时与伞状推叶上的外磁铁相吸。但是该受风浪装置依然无法在减小背风阻力的情况下保证风车工作的稳定性。
发明内容
本发明针对现有技术中传统风车受风向影响大，风叶转到背风位置时阻力较大，效率不高等缺点，提供了一种通过利用弹性元件的形变和磁场不同磁极的相互作用，减少风车阻力，提高风车工作效率的微阻力风车发电装置。为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决—种微阻力风车发电装置，包括平台、发电机和设置在平台上的力臂，以及连接在力臂外端的风叶，所述的风叶的中轴与力臂固接；所述的中轴上通过连接轴连接有若干弹性元件，弹性元件的另一端连接在风叶边缘上；所述的风叶上还设有一个磁力带。平台用于支撑风车的整体构架；风车的旋转部分由风叶和力臂组成，风叶的中轴与力臂所成角度在45°到135°之间；当风叶逆风时，风叶受到风的推动作用力完全张开，弹性元件发生弹性形变；当风叶顺风时，风叶失去风的推动力或受到风的阻力，弹性元件复位，使风叶收拢闭合。由于弹性元件有一定的长度，即使风叶收拢时也能够留出一定空间，当风叶由顺风旋转到逆风位置时，依然能保证有足够空气流入风叶内，产生足够的推力时风叶展开。这样，减小了空气对风车的阻力，风车无需控制方向即可自行转动起来了。进一步的，所述的平台上带有环形磁铁，所述的环形磁铁自中垂面分割为两级。进一步的，所述的磁力带由两个半圆环状磁条组成，分别自中垂线分割为两级，两个半圆环状磁条同级相对组成一个圆环；所述圆环的对合线与中轴到环形磁铁环心连线在同一直线上。磁力带由两个半圆环状磁条环绕风叶大径外边缘组成，使风叶内侧半边与外侧半边形成不同的磁极；平台上的环形磁铁也分为两个磁极，并与风叶上的磁力带发生相互作用。当风力不稳定时调整环形磁铁的两极方向，使顺风风叶的内侧半边与相对的环形磁铁磁极相异。由于磁铁具有同名磁极相斥、异名磁极相吸的特性，当风叶旋转到逆风位置时，环形磁铁与磁力带异名磁极相对，产生吸引力，使风叶展开；当风叶旋转到顺风位置时，环形磁铁与磁力带同名磁极相对，产生排斥力，使风叶收拢闭合，这样，同样可以减小空气对 风车的阻力，使风车自行转动，同时可以保持风车旋转的稳定性。另外，当风力稳定但过大时，可以将环形磁铁调整为与风叶的内侧半边相同的磁极朝上，对风叶施加一个排斥力，防止风力过大导致风叶和弹性元件受损；相反，当风力稳定且过小时，可以将环形磁铁调整为与风叶的内侧半边相异的磁极朝上，对风叶施加一个吸引力，帮助风叶展开增加受风面积。作为优选，所述的弹性元件不发生形变时的长度远小于风叶大径端半径，弹性元件发生最大弹性形变时风叶完全展开。作为优选，所述的风叶为合金制伞状推叶。弹性元件不发生形变时，伞形风叶收拢；弹性原件发生形变使，伞形风叶展开。弹性元件最大形变时风叶完全展开，防止伞形风叶反向展开受损。作为优选，所述的发电机带有转轴，所述转轴与力臂相连。风叶受到风力作用带动力臂转动，由力臂带动发动机转轴旋转，进而使发电机发电。所述微阻力风车发电装置还包括风速表和控制器。通过风速表测量即使风速，并将信息传递给控制器，由控制器控制环形磁铁的两极方向并防止发生台风时风车受损。本发明通过利用弹性元件的弹性形变和磁铁的极性特征，实现以下有益效果(I)通过弹性元件控制风叶的开合，使风车逆风位置受到风力推动，背风位置阻力较小，形成一个力矩，使风车无需调整方向，可以自行转动，且提高风能利用率；(2)通过磁力带和环形磁铁的相互作用，给风车施加一个可以吸引力或排斥力，使风车的自由旋转更具有稳定性；(3)本装置的结构简单，产生的能源清洁可再生，对环境的保护以及新能源的开发与利用具有重大意义。
图I为本发明实施例I的风车结构示意图；图2为本发明实施例I的侧视图；其中I-平台、2-力臂、3-风叶、4-中轴、5-弹性元件、6-连接轴、7-磁力带、8-环形磁铁、9-风速表、10-控制器、11-转轴、12-发电机。
具体实施例方式下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述本发明针对现有技术中传统风车受风向影响大，风叶转到背风位置时阻力较大，效率不高等缺点，提供了一种通过利用弹性元件的形变和磁场不同磁极的相互作用，减少风车阻力，提高风车工作效率的微阻力风车发电装置。如图I、图2所示，为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决—种微阻力风车发电装置，包括平台I、发电机12和设置在平台I上的力臂2，以及连接在力臂2外端的风叶3，所述的风叶3的中轴4与力臂2固接；所述的中轴4上通过 连接轴6连接有若干弹性元件5，弹性元件5的另一端连接在风叶3边缘上；所述的风叶3上还设有一个磁力带7。平台I用于支撑风车的整体构架；风车的旋转部分由风叶3和力臂2组成，风叶3的中轴4与力臂2所成角度在45°到135°之间。所述的平台I上带有环形磁铁8，所述的环形磁铁8自中垂面分割为两级。所述的磁力带7由两个半圆环状磁条组成，分别自中垂线分割为两级，两个半圆环状磁条同级相对组成一个圆环；所述圆环的对合线与中轴4到环形磁铁8环心连线在同一直线上。磁力带7由两个半圆环状磁条环绕风叶3大径外边缘组成，使风叶3内侧半边与外侧半边形成不同的磁极；平台I上的环形磁铁8也分为两个磁极，并与风叶3上的磁力带7发生相互作用。所述的弹性元件5不发生形变时的长度远小于风叶3大径端半径，弹性元件5发生最大弹性形变时风叶3完全展开。所述的风叶3为合金制伞状推叶。弹性元件5不发生形变时，伞形风叶3收拢；弹性原件发生形变使，伞形风叶3展开。弹性元件5最大形变时风叶3完全展开，防止伞形风叶3反向展开受损。所述的发电机12带有转轴11，所述转轴11与力臂2相连。风叶3受到风力作用带动力臂2转动，由力臂2带动发动机转轴11旋转,进而使发电机12发电。所述微阻力风车发电装置还包括风速表9和控制器10。通过风速表9测量即使风速，并将信息传递给控制器10，由控制器10控制环形磁铁8的两极方向并防止发生台风时风车受损。本发明的工作过程如下当风叶3逆风时，风叶3受到风的推动作用力完全张开，弹性元件5发生弹性形变；当风叶3顺风时，风叶3失去风的推动力或受到风的阻力，弹性元件5复位，使风叶3收拢闭合。由于弹性元件5有一定的长度，即使风叶3收拢时也能够留出一定空间，当风叶3由顺风旋转到逆风位置时，依然能保证有足够空气流入风叶3内，产生足够的推力时风叶3展开。这样，减小了空气对风车的阻力，风车无需控制方向即可自行转动起来了。当风力不稳定时调整环形磁铁8的两极方向，使顺风风叶3的内侧半边与相对的环形磁铁8磁极相异。由于磁铁具有同性磁极相斥、异性磁极相吸的特性，当风叶3旋转到逆风位置时，环形磁铁8与磁力带7异名磁极相对，产生吸引力，使风叶3展开；当风叶3旋转到顺风位置时，环形磁铁8与磁力带7同名磁极相对，产生排斥力，使风叶3收拢闭合，这样，同样可以减小空气对风车的阻力，使风车自行转动，同时可以保持风车旋转的稳定性。另外，当风力稳定但过大时，可以将环形磁铁8调整为与风叶3的内侧半边相同的磁极朝上，对风叶3施加一个排斥力，防止风力过大导致风叶3和弹性元件5受损；相反，当风力稳定且过小时，可以将环形磁铁8调整为与风叶3的内侧半边相异的磁极朝上，对风叶3施加一个吸引力，帮助风叶3展开增加受风面积。本发明通过利用弹性元件5的弹性形变和磁铁的极性特征，通过弹性元件5控制风叶3的开合，使风车逆风位置受到风力推动，背风位置阻力较小，形成一个力矩，使风车无需调整方向，可以自行转动；通过磁力带7和环形磁铁8的相互作用，给风车施加一个可以吸引力或排斥力，使风车的自由旋转更具有稳定性。本装置的结构简单，产生的能源清洁可再生，对环境的保护以及新能源的开发与利用具有重大意义。本发明中的各部分形状和组合可以根据需要加以改变，如可以选用不同形状的风叶，还可以根据风车的规格，选用数片风叶组合应用。本发明还可以安装在其他以风力为动力的旋转器具上，如游乐园的旋转装置、风力发电的路灯、建筑物备用电源等，应用中可以根据需要选择适当的风车组合方式。并且可以应用在水流中应用，效果与气流中等同。在浅海域应用时，可以同时结合水力风力使用，亦可单纯利用水力或者风力，应用范围广。·总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1.一种微阻力风车发电装置，包括平台(I)、发电机(12)和设置在平台(I)上的力臂(2)，以及连接在力臂⑵外端的风叶(3)，其特征在于所述的风叶(3)的中轴⑷与力臂(2)固接；所述的中轴⑷上通过连接轴(6)连接有若干弹性元件(5)，弹性元件(5)的另一端连接在风叶(3)边缘上；所述的风叶(3)上还设有一个磁力带(7)。
2.根据权利要求I所述的微阻力风车发电装置，其特征在于所述的平台(I)上带有环形磁铁(8)，所述的环形磁铁(8)自中垂面分割为两级。
3.根据权利要求I或2所述的微阻力风车发电装置，其特征在于所述的磁力带(7)由两个半圆环状磁条组成，分别自中垂线分割为两级，两个半圆环状磁条同级相对组成一个圆环；所述圆环的对合线与中轴(4)到环形磁铁(8)环心连线在同一直线上。
4.根据权利要求I所述的微阻力风车发电装置，其特征在于所述的弹性元件(5)不发生形变时的长度远小于风叶(3)大径端半径，弹性元件(5)发生最大弹性形变时风叶(3)完全展开。
5.根据权利要求I所述的微阻力风车发电装置，其特征在于所述的风叶(3)为合金制伞状推叶。
6.根据权利要求I所述的微阻力风车发电装置，其特征在于所述的发电机(12)带有转轴(11)，所述转轴(11)与力臂⑵相连。
7.根据权利要求I到6所述的微阻力风车发电装置，其特征在于所述微阻力风车发电装置还包括风速表(9)和控制器(10)。
全文摘要
本发明涉及一种风车发电设备，公开了一种微阻力风车发电装置。包括平台、发电机和设置在平台上的力臂，以及连接在力臂外端的风叶，所述的风叶的中轴与力臂固接；所述的中轴上通过连接轴连接有若干弹性元件，弹性元件的另一端连接在风叶边缘上；所述的风叶上还设有一个磁力带。本发明通过利用弹性元件的弹性形变和磁铁的极性特征，结构简单，应用广泛，减小风车阻力，实现风车免调向，提高风能利用率。
文档编号F03D9/00GK102678468SQ201210170988
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月23日 优先权日2012年5月23日
发明者李同强 申请人:浙江工商大学