捕风横轴风车的制作方法

本发明涉及一种捕风横轴风车，更具体地，涉及一种当即使在微风下风向改变时也能瞬间使转子的前表面朝向迎风面的捕风横轴风车。

背景技术：

例如，在专利文献1中公开了一种在风车壳体的后部包括方向舵的横轴风车。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：jp2012-92651a

技术实现要素：

[本发明要解决的技术问题]

在专利文献1记载的发明中，由于在风车壳体内配置有重量较重的发电机、变速器等，所以风车壳体的旋转部的重量变大，并且即使相当大的气流撞击方向舵，也难以使风车壳体的方向立即朝向迎风面。

本发明的目的在于提供一种在微风下对风向变化作出灵敏反应并且允许叶片的前表面始终面向迎风面的捕风横轴风车。

[解决问题的技术方案]

本发明的特征如下。

(1)在捕风横轴风车中，所述捕风横轴风车具有安装到转子轴的后部的横轴转子，所述转子轴从通过安装体安装在支柱上的风车壳体的内部向后水平地突出，所述横轴风车包含以下特征，所述安装体的下部固定在固定于所述支柱上的固定部上，旋转部由所述风车壳体枢转地支撑，从所述支柱穿过装配部向上突出的传动轴的上端和所述转子轴的前端通过传动装置连接，并且经由从所述风车壳体的外周后部沿向后方向突出的支撑臂将方向舵配置在与叶片的位置相当或者靠后的左右侧上。

(2)根据上面(1)所述的捕风横轴风车，其中所述方向舵的外侧面配置成相对于所述转子轴倾斜35度～45度的范围。

(3)根据上面(1)或(2)所述的捕风横轴风车，其中在所述方向舵的横截面中，外侧面在前后呈直线状，内侧面为向内突出的曲面，并且后边缘向外突出。

(4)根据上面(1)～(3)中任一项所述的捕风横轴风车，其中在所述方向舵中，frp的表面层附着于泡沫合成树脂的主体的表面。

(5)根据上面(1)～(4)中任一项所述的捕风横轴风车，其中在所述方向舵中，外侧面为凹面。

(6)根据上面(1)～(5)中任一项所述的捕风横轴风车，其中所述方向舵形成为左右不对称。

[本发明的效果]

根据本发明，可以获得以下效果。

在上面(1)所述的发明中，由于在风车壳体中未配置重量较重的发电机等，所以施加到支柱的附接部的重量较轻，从而使得风车壳体即使在微风下也容易旋转。

通常，虽然滑环用于旋转部件，但是由于固定在支柱上的附接固定部通过配置在上部的装配部中的轴承来支撑旋转部，所以与该旋转部一体地固定的风车壳体可以旋转使得即使当方向舵受到微风时，也能够轻松地作出反应并使转子的前表面朝向迎风方向。

在上面(2)所述的发明中，由于方向舵的外侧面配置成相对于转子轴倾斜35度～45度的范围，所以当风车壳体从前表面受到风时其方向性得到稳定维持。

如果方向舵的配置角度相对于转子轴打开超过45度，则过大的阻力会施加到方向舵上，并且对风向的变化变得不稳定。另外，如果该角度小于35度，则难以对风向的变化作出灵敏反应。

在上面(3)所述的发明中，由于在方向舵的横截面中，外侧面在前后呈直线状，内侧面为向内突出的曲面，并且后边缘向外突出，所以沿着内侧面通过的气流的速度比沿着外侧面通过的气流的速度快，并且由于柯恩达效应，所以气流沿着后外部方向通过。

结果，沿着左右方向舵通过的气流发挥作用以将风车壳体保持在中央，不会由于反作用而晃动，并且始终使转子的前表面朝向迎风面。

在上面(4)所述的发明中，由于在方向舵中，frp的表面层附着于泡沫合成树脂的主体的表面，所以方向舵重量较轻且强度高，变为风车壳体的负担的担忧很小。另外，即使方向舵被损坏和散开，但是由于其重量较轻，所以被碰撞的物体不会被严重损坏。

在上面(5)所述的发明中，由于方向舵的外侧面为凹面，所以在外侧受到气流时，在其周向端面部处产生微小的紊流，并且气流无法漏出而被牢牢地接收。因此，转子的取向可以可靠地朝向迎风面。

在上面(6)所述的发明中，由于方向舵形成为左右不对称，所以可以通过方向舵接收到的气流的不均匀的作用来抑制因转子的旋转振动引起的转子的水平转动。

附图说明

图1是本发明的横轴风车的一个实施方案的侧视图。

图2是图1所示的横轴风车的主要部分的放大纵剖侧视图。

图3是图1中的主要部分的放大平面图。

图4是图3的从右侧观察的正视图。

图5是本发明的横轴风车的方向舵的实施例2的左侧视图。

图6是本发明的横轴风车的方向舵的实施例3的正视图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明进行说明。

实施例1

如图1和图2所示，在本发明的捕风横轴风车1(以下简称为横轴风车)中，风车壳体3的前部通过管状安装体4枢转地安装在垂直管状支柱2的上端。安装体4从风车壳体3的主要部分垂下，并且在安装体4的下端的凸缘4a通过螺栓连接到在支柱2的上端的凸缘2a，以使安装体4固定在管状支柱2上。

如图2所示，风车壳体3具有细长的卵形，并且在其前部内侧配置有支撑框体6。支撑框体6的前后轴承6a,6b支撑转子轴7的前部。水平转子轴7的后端从风车壳体3的后部向外突出，并且在转子轴7的后部的末端部安装有转子8。

从支撑框体6向下突出的管状安装体4经由在安装体4的下端部的凸缘4a固定到设置于支柱2的上端的凸缘2a，并且通过设置在管状安装体4的上端部的装配部4b中的轴承5a而枢转地装配有旋转部5。

旋转部5一体地固定到与风车壳体3连结的支撑框体6的下部，并且风车壳体3可以与旋转部5一起在安装体4上旋转。结果，当方向舵14受到风并且其方向改变时，风车壳体3可以容易地将其方向改变为迎风方向。

配备在管状支柱2内的垂直传动轴10的下端与发电机(未示出)连接，并且传动轴10的上端穿过安装体4和旋转部5的中心并且突出到支撑框体6内。由固定在传动轴10的上端的伞齿轮构成的传动装置11与由固定在转子轴7上的伞齿轮构成的传动装置12啮合。因此，转子8的旋转被传递到传动轴10，并且由发电机进行发电。

在转子8的轮毂8a的周面上固定有多个升力型叶片9，并且各升力型叶片9的末端部是面向迎风方向的倾斜部9a。当叶片9的前表面受到风时，沿着叶片9的前表面在末端方向上移动的气流撞击倾斜部9a以增大旋转力。

在靠近风车壳体3的后部的外表面上固定有在平面图中呈v形的扁平支撑臂13的基部13a。基部13a向风车壳体3的向外方向上延伸，并且其末端部13b倾斜地沿向外向后方向延伸。在侧视图中，支撑臂13上下成对，并且各后端彼此分开且间隔增大。

方向舵14示出为纵长矩形，但是形状不限于此。例如，它是诸如正方形或圆形等任意的。在方向舵14的横截面中，外侧面14a在前后呈直线状，并且内侧面14b形成为从前边缘到后边缘厚度逐渐增加的曲面，后边缘部14c以弧形形状向外突出。

支撑臂13的末端部通过用螺丝拧紧而固定到外侧面14a上。外侧面14a相对于转子轴7倾斜大约35度～45度的范围。

由于方向舵14承受的风面积较大，所以当吹风时，不管风向如何，方向舵14都会瞬时响应，并且由于风车壳体3重量较轻，所以如上所述构造的横轴风车1立即使转子8的前表面面向迎风面。

在风车壳体3中，由于未配置诸如发电机等重量较重的物体，并且风车壳体3由安装体4中的轴承5a支撑，所以即使是微风，风车壳体3也容易轻松地旋转。另外，由于方向舵14总是顺风，所以转子8的前表面面向迎风面并且升力型叶片9在前方受到风而不间断地旋转。

由于左右方向舵14的内侧面14b是在向内方向上突出的弧形曲面，所以沿着内侧面14b通过的气流比沿着外侧面14a通过的气流快。因此，由于柯恩达效应(coandaeffect)，所以气流从后边缘部14c向外部流动，并且由于彼此的反作用，所以转子8的位置维持在平衡状态。

由于传动轴10和转子轴7通过传动装置11,12借助于伞齿轮连接，所以即使风车壳体3旋转，传动轴10也不会有问题。因此，在改变方向的同时转子8的旋转力被传递到传动轴10，并且使配置在传动轴10下方的发电机旋转。

图5是示出了方向舵14的实施例2的外侧视图。与先前的实施例相同的部件用相同的标记表示，并且省略其说明。在实施例2中，方向舵14的外侧面14a形成为如铲斗的凹面。

由此，当气流撞击外侧面14a时，气流不能轻快通过，而是在后边缘部14c或上下的周向端部产生微小的紊流，气流停留在凹面上，并且气流不会高速通过。因此，风力可以可靠地作用在方向舵14上，并且转子8可以朝向迎风面。

图6是示出了方向舵的实施例3的正视图。与先前的实施例相同的部件用相同的标记表示，并且省略其说明。

当转子8在如图1所示的状态下旋转时，升力型叶片9基于离心力通过沿从上侧向下侧旋转的旋转方向施加的力而围绕传动轴10水平转动。

为了防止这种转动，左右方向舵14,14形成为不对称的。方向舵的转动侧的受风面积变大。在图6中，右侧的方向舵14受到大量的风，从而抑制该转动。

方向舵14的左右不对称可以改变诸如长度、宽度、重量和从转子的安装位置等各种因素。基本上是相对于转子根据叶片的长度、重量、机器上的习惯、风况等来设定。

工业适用性

本发明可以在微风下对风向变化作出灵敏反应并允许转子的前表面面向迎风面，从而使得即使在风向容易改变的地区和季节也可以用于能够有效地发电的风力发电。

附图标记列表

1捕风横轴风车

2管状支柱

2a凸缘

3风车壳体

4安装体

4a凸缘

4b装配部

5旋转部

5a轴承

6支撑框体

6a,6b轴承

7转子轴

8转子

8a轮毂

9升力型叶片

9a倾斜部

10传动轴

11,12传动装置

13支撑臂

13a基部

13b末端部

14方向舵

14a外侧面

14b内侧面

14c后边缘部