技术领域本发明提供一种迎风调节的风力发电装置及其使用方法，属于机械设备技术领域。
背景技术：
目前的风力发电设备普遍采用螺旋桨式的风叶从正向引导风力来推动风叶沿其轴心转动从而带动发电机发电。该装置风叶受风作用力，受面积所限，效率难以发挥，且传动、变速等装置精度要求高，强度要求高，成本相对较高，投资较大，且接受风力冲力的叶片不多，风能利用率低。
技术实现要素：
本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种可回转调节使叶片机构与风向保持在最佳受力角度，能大大提高风能利用率的迎风调节的风力发电装置及其使用方法。本发明解决技术问题所采用的方案是：一种迎风调节的风力发电装置，包括环形底座，所述环形底座上设置有可根据风向相对环形底座进行回转且径向设置在环形底座上的刚性转体，所述刚性转体上设置有叶片式回转传动机构，所述叶片式回转传动机构包括位于刚性转体的两侧的链传动机构，所述链传动机构之间依次布设有若干用于承接风力的叶片机构，所述叶片机构包括用于接收风能的由柔性材料制成的叶片主体，所述叶片主体的两旁侧设有侧轨，其上侧连接有固定横杆，所述叶片主体下侧设有重力横杆，该重力横杆的左右两端分别与两旁的侧轨滑动配合，以使叶片机构翻转时在重力横杆的作用下处于折拢状态，所述链传动机构的输出端固连有发电机。进一步的，所述刚性转体包括径向对称设置在环形底座的两端的呈扇形结构的车台座,所述环形底座包括两个不同直径的固定圈和两个固定圈之间的若干个支撑板，所述车台座上还设置有用于安装固定发电机的发电机底座，所述车台座的下方设置有用于使刚性转体随风转动的主动车轮和若干个从动车轮，所述主动车轮和从动车轮上均设置有刹车结构，所述刹车结构包括刹车盘和刹车器。进一步的，所述链传动机构上固连有用于调节链传动机构高度的升降机构，所述升降机构包括竖设在在车台座上的两根相平行的的支撑柱以及固连在支撑柱的上端的可相对支撑柱上下移动以实现升降的副支撑柱，所述副支撑柱上设置有用于指示风向的风向标，两个车台座上的支撑柱之间分别固连有用于增强刚性转体的刚性的加强杆，两根加强杆之间相互平行。进一步的，所述叶片主体的上侧连接固定横杆，叶片主体的下侧连接有两端带有重力滑块的重力横杆，所述的侧轨断面呈槽状，重力滑块镶嵌其中，以使叶片翻转时在重力滑块作用下处于折拢状态，所述叶片主体自上而下还设有小布片中横杆，大小布片隔离横杆和大布片中横杆，大小布片隔离横杆两端分别带有镶嵌于侧轨内的重力滑块，侧轨下部还设有防止大布片中横杆随风移动的挡块。进一步的，所述叶片主体的两端侧设置有用于实现叶片主体张开时的自锁的链杆组，所述链杆组包括连接固定横杆与小布片中横杆的链杆I、连接小布片中横杆与大布片中横杆的链杆II以及连接大布片中横杆与重力横杆的链杆III，所述固定横杆的两端、大小布片隔离横杆的两端以及重力横杆的两端均设置有可360°自由旋转的动铰链，所述小布片中横杆的两端和大布片中横杆的两端均设置有旋转角度小于180°的静铰链。进一步的，所述侧轨上设置有用于锁固重力滑块使叶片主体处于收合状态的电磁锁，所述电磁锁上设置有用于定位固定重力滑块的锁舌，所述锁舌穿设于侧轨内。进一步的，所述链传动机构包括主动轮和从动轮，所述主动轮和从动轮分别通过轮轴可转动的固连在副支撑柱上，所述主动轮和从动轮上啮合有链条，所述主动轮通过链条与从动轮组成链传动机构，所述主动轮和从动轮的外周侧均设置有带有两个驼峰的M形结构的轮齿，所述轮齿的两个驼峰峰高不同，轮齿上背向传动方向一侧的驼峰峰高大于另一侧的驼峰峰高。进一步的，所述主动轮的轮轴通过变速箱与发电机的输出轴相固连，所述变速箱内设置有若干组变速齿轮和离合器，所述变速箱上还固连有用于反向驱动使链传动机构减速的电动机，所述主动轮和从动轮的两端侧均设置有用于锁止主动轮和从动轮的刹车器。进一步的，所述链条包括若干个链节，所述链节之间经边导轮铰接，所述链传动机构中部设有立柱，所述立柱内侧上下端设有托板组，所述边导轮与托板组滑动配合的，增加链条传动机构链条的稳定性，所述托板组包括平行设置的托板和托架，所述托板和托架之间通过避震弹簧相连接，所述避震弹簧内穿设有定位棒，所述定位棒一端固连于托架上。一种迎风调节的风力发电装置的使用方法，包括以下步骤：（1）利用升降机构上下调整链传动机构使叶片处于水面下，根据风向标的指示，旋转刚性转体使叶片机构与风向之间的角度维持在10°～75°之间，再通过主动车轮和从动车轮的刹车器使刚性转体固定不动；（2）在风力推动下，叶片机构带动相连接的链传动机构传动，处于链传动机构上方的叶片机构处于张开状态，处于链传动机构下方的叶片机构处于收合状态，使链传动机构在风力推动下始终单向环形运动，将横向力变换为转动力推动主动轮和从动轮转动，主动轮再通过变速箱带动发电机发电；（3）当遇到风暴天气条件时，制动主动轮和从动轮，处于链传动机构下方的叶片机构在电磁锁的作用下，重力滑块被锁舌定位固定保持锁止状态，叶片主体收合，电动机驱动变速箱继续减速转动，上方的叶片机构旋转到下方，重复电磁锁的锁止动作，使叶片式回转传动机构完全收合。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过风力推动叶片机构，叶片机构带动链传动机构运转使发电机发电，可回转的刚性转体便于调节该装置的角度，使叶片机构与风向形成的角度为最佳受力角度，提高风能的利用率，叶片机构在顺风转动时始终与风向保持在最佳受力角度，保证最大迎风面积，增大发电效率，叶片机构在逆风转动时收合起来，减小与风力的接触面积，降低风阻，提升传动效率；升降机构可调节该装置的高低，使装置的高度达到最佳。附图说明下面结合附图对本发明专利进一步说明。图1为本发明的构造示意图；图2为发电机、刚性转体与主动轮的连接示意图；图3为主动车轮的结构示意图；图4为从动车轮的结构示意图；图5为叶片机构的展开状态示意图；图6为叶片机构的收卷状态示意图；图7为链杆组的结构示意图；图8为电磁锁的局部示意图；图9为托板组的局部示意图。图中：1-环形底座；101-支撑板；2-刚性转体；210-发电机底座；220-车台座；221-主动车轮；222-从动车轮；223-刹车器；224-刹车盘；225-调节齿轮；230-加强杆；3-链传动机构；301-轮齿；302-轮轴；310-主动轮；311-轮齿；320-从动轮；330-链条；340-边导轮；4-升降机构；401-支撑柱；402-副支撑柱；5-叶片式回转传动机构；6-发电机；7-风向标；8-叶片机构；810-叶片主体；811-固定横杆；812-小布片中横杆；813-大小布片隔离横杆；814-大布片中横杆；815-重力横杆；820-侧轨；830-挡块；840-电磁锁；841-锁舌；842-负极电线；843-正极电线；850-重力滑块；851-缓冲垫；852-滚轮；860-链杆组；861-链杆I；862-链杆II；863-链杆III；864-动铰链；865-静铰链；9-托板组；901-定位棒；902-托架；903-托板；904-立柱。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。如图1～9所示，一种迎风调节的风力发电装置，包括环形底座1，所述环形底座1上设置有可根据风向相对环形底座1进行回转且径向设置在环形底座1上的刚性转体2，所述刚性转体2上设置有叶片式回转传动机构5，所述叶片式回转传动机构5包括位于刚性转体2的两侧的链传动机构3，所述链传动机构3之间依次布设有若干用于承接风力的叶片机构8，所述叶片机构8包括用于接收风能的由柔性材料制成的叶片主体810，所述叶片主体810的两旁侧设有侧轨820，其上侧连接有固定横杆811，所述叶片主体810下侧设有重力横杆815，该重力横杆815的左右两端分别与两旁的侧轨820滑动配合，以使叶片机构8翻转时在重力横杆815的作用下处于折拢状态，所述链传动机构3的输出端固连有发电机6。在本实施例中，所述刚性转体2包括径向对称设置在环形底座1的两端的呈扇形结构的车台座220，所述环形底座1包括两个不同直径的固定圈和两个固定圈之间的若干个支撑板，所述车台座220上还设置有用于安装固定发电机6的发电机底座210，所述车台座220的下方设置有用于使刚性转体2随风转动的主动车轮221和若干个从动车轮222，所述主动车轮221和从动车轮222上均设置有刹车结构，所述刹车结构包括刹车盘和刹车器。在本实施例中，所述主动车轮221上还设有调节齿轮225，所述调节齿轮225通过齿轮传动机构固连有步进电机，所述步进电机电性连接有用于旋转控制该装置以使叶片机构8与风向所形成的角度始终保持在最佳角度的控制系统，风向标7受风力作用发生旋转，风向标7所发生的的旋转角度变化反馈给控制系统，控制系统催动步进电机旋转对应角度，步进电机通过齿轮传动机构将运动传递给主动车轮221上的调节齿轮225，带动车台座旋转，使叶片机构与风向始终保持在最佳角度，每个叶片机构均受力，最大程度上的利用风能。在本实施例中，所述链传动机构3上固连有用于调节链传动机构3高度的升降机构4，所述升降机构4包括竖设在在车台座220上的两根相平行的的支撑柱401以及固连在支撑柱401的上端的可相对支撑柱401上下移动以实现升降的副支撑柱402，所述副支撑柱402上设置有用于指示风向的风向标7，风向标与控制系统电性连接，两个车台座220上的支撑柱401之间分别固连有用于增强刚性转体2的刚性的加强杆230，两根加强杆230之间相互平行。在本实施例中，所述叶片主体810的上侧连接固定横杆811，叶片主体810的下侧连接有两端带有重力滑块850的重力横杆815，所述的侧轨820断面呈槽状，重力滑块850镶嵌其中，以使叶片翻转时在重力滑块850作用下处于折拢状态，所述叶片主体810自上而下还设有小布片中横杆，大小布片隔离横杆和大布片中横杆，大小布片隔离横杆两端分别带有镶嵌于侧轨820内的重力滑块850，侧轨820下部还设有防止大布片中横杆随风移动的挡块830。在本实施例中，所述叶片主体810的两端侧设置有用于实现叶片主体810张开时的自锁的链杆组860，所述链杆组860包括连接固定横杆811与小布片中横杆的链杆I、连接小布片中横杆与大布片中横杆的链杆II以及连接大布片中横杆与重力横杆815的链杆III，所述固定横杆811的两端、大小布片隔离横杆的两端以及重力横杆815的两端均设置有可360°自由旋转的动铰链864，所述小布片中横杆的两端和大布片中横杆的两端均设置有旋转角度小于180°的静铰链865。在本实施例中，所述侧轨820上设置有用于锁固重力滑块850使叶片主体810处于收合状态的电磁锁840，所述电磁锁840上设置有用于定位固定重力滑块850的锁舌841，所述锁舌841穿设于侧轨820内。在本实施例中，所述链传动机构3包括主动轮310和从动轮320，所述主动轮310和从动轮320分别通过轮轴可转动的固连在副支撑柱402上，所述主动轮310和从动轮320上啮合有链条330，所述主动轮310通过链条330与从动轮320组成链传动机构3，所述主动轮310和从动轮320的外周侧均设置有带有两个驼峰的M形结构的轮齿，所述轮齿的两个驼峰峰高不同，轮齿上背向传动方向一侧的驼峰峰高大于另一侧的驼峰峰高。在本实施例中，所述主动轮310的轮轴通过变速箱与发电机6的输出轴相固连，所述变速箱内设置有若干组变速齿轮和离合器，所述变速箱上还固连有用于反向驱动使链传动机构3减速的电动机，所述主动轮310和从动轮320的两端侧均设置有用于锁止主动轮310和从动轮320的刹车器。在本实施例中，所述链条330包括若干个链节，所述链节之间经边导轮340铰接，所述链传动机构3中部设有立柱904，所述立柱904内侧上下端设有托板组9，所述边导轮340与托板组9滑动配合的，增加链条330传动机构链条330的稳定性，所述托板组9包括平行设置的托板和托架902，所述托板和托架902之间通过避震弹簧相连接，所述避震弹簧内穿设有定位棒901，所述定位棒901一端固连于托架902上。一种迎风调节的风力发电装置的使用方法，包括以下步骤：（1）利用升降机构4上下调整链传动机构3使叶片处于水面下，根据风向标7的指示，旋转刚性转体2使叶片机构8与风向之间的角度维持在10°～75°之间，再通过主动车轮和从动车轮的刹车器使刚性转体2固定不动；（2）在风力推动下，叶片机构8带动相连接的链传动机构3传动，处于链传动机构3上方的叶片机构8处于张开状态，处于链传动机构3下方的叶片机构8处于收合状态，使链传动机构3在风力推动下始终单向环形运动，将横向力变换为转动力推动主动轮310和从动轮320转动，主动轮310再通过变速箱带动发电机发电；（3）当遇到风暴天气条件时，制动主动轮310和从动轮320，处于链传动机构3下方的叶片机构8在电磁锁840的作用下，重力滑块850被锁舌841定位固定保持锁止状态，叶片主体收合，电动机驱动变速箱继续减速转动，上方的叶片机构8旋转到下方，重复电磁锁840的锁止动作，使叶片式回转传动机构完全收合。在本实施例中，工作时主动轮310转动带动变速箱，变速箱加速带动发电机6发电；维修时离合器离合发电机6，由电动机通过变速箱减速转动主动轮310，转到需要的位置，刹车器制动主动轮310便于维修，当风暴来临时离合器离合发电机6，刹车器制动主动轮310和从动轮320，下面一排叶片机构8启动电磁锁840锁住受卷叶片主体810的重力滑块850，电磁锁840的工作过程：正负电通过主动轮310和从动轮320把电和信号输送到接触的链条330上，链条330触点到侧轨820上，使两边的侧轨820分别带正电和负电，横杆均是空心杆，里面通过正负两条电线，一条是连接侧轨820，一条连接电磁锁840，接受受控信号可以通过电线传递也可以通过无线接受，每个电磁锁840都有相应的编号，当遇到风暴时，下面一排电磁锁840接到关闭锁住命令后，推出锁舌841，锁住重力滑块850；锁完后，再由电动机通过变速箱减速转动主动轮310，把下面一排转到上面，再一次重复刚才工作，锁住重力滑块850，直到全部锁完后，叶片机构8都处于关闭状态，刹车器制动，保护该装置；风暴过后，电磁锁840控制器接到开锁命令，全部打开，锁舌841缩回，上面的滑竿滑落，叶帆面展开工作。在本实施例中，利用叶片主体810随着链传动机构3做环形运动，会上下翻滚、颠倒转换的特点，加入侧轨820和重力滑块850，随着上下颠倒，重力滑块850也会在侧轨820内沿着侧轨820上下滑动，从而实现叶片主体810的展开和收卷关闭；链杆组860随着链传动机构3的翻转运动沿着侧轨820上下滑动，实现叶片主体810的展开；当链杆组860转到主动轮310上半部时，固定横杆811在上端，重力滑块850由于重力原因，带动相固连的横杆沿着侧轨820往下滑落，实现叶片主体810展开功能；当链杆组860转到主动轮310下半部时，固定横杆811在下，在上面的重力横杆815沿着侧轨820往下滑，实现叶片主体810收卷，其中重力滑块850是由架设在侧轨820内的两端凸V型的滚轮组成，并且重力滑块850的上下端设置缓冲垫层。在本实施例中，叶片主体810单靠固定横杆811和重力横杆815组成，当风吹过来时，在固定横杆811下面的重力横杆815会被叶片主体810拉起，影响受风面，因此，这里设置了有收曲、张开功能的链杆组860，根据叶片主体810随着链传动机构3做环形运动同时会上下颠倒特点和正反交替特点，利用风力来设计的，叶片主体810在环形上边是正面迎风，正面吹风会张开；叶片主体810转到环形下边是背面迎风，背面吹风会弯曲关闭；风力自锁通过链杆组860实现，链杆组860由根链杆通过个铰链链接组成，其中动铰链864为自由旋转铰链，静铰链865为展开所限小于180度铰链，链杆组860展开时，竖列的固定横杆811、小布片中横杆、大小布片隔离横杆、大布片中横杆以及重力横杆815处于同一竖直面上并与侧轨820的中轴线重合；当固定横杆811在上，重力横杆815在下时，重力滑块850下落，整个叶片主体810展开，当风吹在叶片主体810时，静铰链865由于风力作用，都往后推压，由于杠杆原理链杆II以链接在大小布片隔离横杆的两端的动铰链864为支点，下半部分的长度大于上半部分的，所以只有大布片中横杆两端的静铰链865往后推压，但该静铰链865的旋转角度受限，展平后不再往后转，并且为了保护该静铰链865，在其后面装有挡块830，即使在大的往后推力，该静铰链865有挡块830挡住，不再往后跑，这样几根链杆这时始终保持在一垂直线上；当链杆组860完全展开时，同时也顶住、锁住链杆和重力滑块850位置，不再被风往上拉拽，当固定横杆811运动翻转到主动轮310下半时，重力滑块850在重力作用下，沿着侧轨8208往下滑落，静铰链865均向内弯曲旋转，又因为链杆组860本身组成的竖直线形是带有点外斜，在受重力滑块850重力作用下更容易，因此，当整个叶片主体810完全翻转掉个头后，这时链杆组860也处于完全弯曲收拢，叶片主体810这时处于关闭状态。在本实施例中，主动轮310在转动时，主动轮310的轮齿跟链条330啮合处在转动移动过程中会产生高低落差，使得同一边的链条330也会跟着上下震动，这样对整个工作中的链传动机构3的运转很不利，也对链条330产生过度疲劳，因此，在每节链条330铰接两边装上边导轮340，并在两个主动轮310之间装有托板组9，链条330在运动过程中边导轮340经过托板，托板比单节链条330要长，保证链条330在运动中最少有一组边导轮340是压在托板上，当主动轮310在转动时，链条330产生上下振幅时，托着边导轮340的托板对整条链条330起着避震作用，减少链条330上下振幅。上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。