一种流体动能发电机的制作方法

本发明属于发电技术领域，具体涉及一种流体动能发电机。

背景技术：

风力发电和水力发电是目前清洁能源发电的主要发展方向，尤其是风力发电领域近年来得到广泛的关注。现有风力发电领域主要有水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两种结构，与水平轴风力发电机相比，垂直轴风力发电机具有成本低、安全性高、便于维修以及环保、低噪等优势。

但是目前市面上的风力发电机，风轮在迎风面产生推力，在逆风面产生阻力，从而导致风轮产生的推力与其自身重量之比(推重力之比)较低，从而影响发电效率。

技术实现要素：

基于上述背景问题，本发明旨在提供一种流体动能发电机，流体捕捉组件的动力板同时自转和公转，从而使动力板顺风(顺水)面能够产生最大推力，逆风(逆水)面部分区域同样能够产生推力，解决了现有技术中推重比较低的缺陷。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种流体动能发电机，包括流体捕捉组件，所述流体捕捉组件的动力板在流体动能的作用下同时做自转和公转，以使动力板在顺风/顺水的一边产生较大的推力，在逆风/逆水一边的部分区域也能产生推力。

优选地，所述动力板在流体动能的作用下作n角度的公转和反向的n/2角度的自转。

在一个实施例中，所述流体动能发电机还包括：中心轴，所述中心轴竖直固定；风向标、中空轴套，套设在所述中心轴上且能够绕中心轴旋转，所述中空轴套与流体捕捉组件连接；控制机构，与所述风向标连接以通过风向标操纵控制机构动作，使流体动能发电机适用于任意方向，所述控制机构还与流体捕捉组件连接以驱动所述动力板同时自转和公转。

在一个实施例中，所述控制机构为行星齿轮组，所述行星齿轮组包括：中心齿轮，套设在所述中心轴上，且与所述风向标连接；过渡齿轮，与所述中心齿轮啮合，且与所述流体捕捉组件连接；行星齿轮，与所述过渡齿轮啮合，且与所述流体捕捉组件可转动连接。

优选地，所述过渡齿轮和行星齿轮分度圆直径相同，所述中心齿轮分度圆直径是过渡齿轮分度圆直径的二分之一。

在一个实施例中，所述控制机构为皮带轮组、链轮组、或导轨转摇杆机构。

在一个实施例中，所述流体捕捉组件包括：动力臂组，设有两组，两组所述动力臂组上下分布，每组所述动力臂组包括n个动力臂，且所述动力臂与中空轴套连接以带动中空轴套转动；动力板，设有n个，且与所述行星齿轮一一对应，所述动力板通过动力板转轴可转动设置在两组所述动力臂组之间，所述动力板转轴向上穿过动力臂组与所述行星齿轮连接以带动动力板自转。

优选地，所述动力板顺时针/逆时针公转n度，同时所述动力板逆时针/顺时针自转n/2度。

在一个实施例中，所述垂直轴流体动能发电机还包括发电组件，所述发电组件包括：传动轮，套设在所述中空轴套延伸出流体捕捉组件的端部以与中空轴套同步转动；发电机，通过传动件与所述传动轮连接，用于将流体动能转化为电能。

在一个实施例中，所述中心轴上设有固定件，所述固定件包括水平安装在中心轴上的拉杆、以及设置在所述拉杆上的拉绳。

与现有技术相比，本发明具有以下效果：

1、本发明的流体捕捉组件在流体动能的驱使下，动力板可以同时做公转和自转，从而使动力板在顺风(顺水)面能够产生最大推力，逆风(逆水)面部分区域同样能够产生推力，推重比大，解决了现有技术中推重比较低的缺陷。

2、本发明的发电机通过风向标操纵控制机构动作，使发电机能够适应于任意风向，再通过控制机构带动动力板同时公转和自转，当控制机构为行星齿轮组时，设置中心齿轮分度圆直径是过渡齿轮分度圆直径的二分之一，这样动力板顺时针/逆时针公转n度时，动力板同时逆时针/顺时针自转n/2度，从而使动力板在逆风面收到推力。

3、本发明的发电机在中心轴顶端设置固定件，即通过拉杆和拉绳对中心轴的顶端形成固定，保证发电机整体安全运行。

4、本发明的发电机结构简单，可以通过风力或水力进行发电。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例中流体动能发电机的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明实施例中动力臂和动力板转动过程中的俯视示意图；

图4为本发明实施例中流体动能发电机的另一结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，指示的方位或位置关系为基于具体使用状态所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述。另需要说明的是，下述描述中的流体包括液体和气体，即本发明的发电机可以用于水力发电和风力发电。

本发明提供一种流体动能发电机，如图1所示，包括：中心轴1、风向标2、中空轴套3、流体捕捉组件以及行星齿轮组；所述中心轴1竖直设置并固定，所述风向标2套设在中心轴1上且能够绕中心轴1旋转，所述流体捕捉组件与所述中空轴套3连接，所述行星齿轮组设置在风向标2的下方，且分别与风向标2和流体捕捉组件连接，以驱动所述流体捕捉组件同时自转和公转。本发明通过风向标2操纵行星齿轮组动作，使发电机能够适应于任意风向，再通过行星齿轮组带动后述的动力板同时公转和自转，这样其后述动力板迎风面能够产生最大推力，逆风面绝大区域同样能够产生推力，解决了现有技术中推重比较低的缺陷。

在本实施例中，如图1和2所示，所述行星齿轮组包括：套设在所述中心轴1上的中心齿轮4，所述中心齿轮4与所述风向标2连接，这样当风向标2绕中心轴1转动时能够带动中心齿轮4同步转动。

与所述中心齿轮4啮合的过渡齿轮，所述过渡齿轮设有两个，分别是第一过渡齿轮401和第二过渡齿轮402，所述第一过渡齿轮401和第二过渡齿轮402分设在中心齿轮4的左右两侧，且分别与所述中心齿轮4啮合，所述第一过渡齿轮401通过齿轮转轴可转动设置在后述的上动力臂501的左侧，所述第二过渡齿轮402通过齿轮转轴可转动设置在后述的上动力臂501的右侧。

与所述过渡齿轮啮合的行星齿轮，所述行星齿轮设有两个，分别是第一行星齿轮403和第二行星齿轮404，所述第一行星齿轮403可转动设置在后述第一动力板转轴505的顶端，且位于中心齿轮4的左侧，所述第二行星齿轮404可转动设置在后述第二动力板转轴506的顶端，且位于中心齿轮4的右侧，即行星齿轮通过动力板转轴与所述流体捕捉组件连接。

行星齿轮组的结构并不局限于上述具体结构，在另一个实施例中，也可以不设置过渡齿轮，中心齿轮直接与行星齿轮啮合。本实施例中采用行星齿轮组与风向标2相连接来控制后述动力板的自转、以及控制动力板在不同的风向都能够实现在顺风(顺水)的一边能够产生较大推力，在逆风(逆水)的一边也能够产生推力。

需要说明的是，本实施例以行星齿轮组作为控制机构，但是并不局限于此。在其他实施例中，还可以用皮带轮组、链轮组、或导轨转摇杆机构来达到此目的，这些都属于本发明的构思范围。

在本实施例中，如图2所示，所述第一过渡齿轮401和第二过渡齿轮402分度圆直径相同，第一行星齿轮403和第二行星齿轮404分度圆直径相同，第一过渡齿轮401和第一行星齿轮403分度圆直径也相同，且所述中心齿轮4分度圆直径是第一过渡齿轮401分度圆直径的二分之一，这样当后述的动力板公转n度时，动力板同时可以反向自转n/2，即动力板每公转360度(1圈)，就自转180度(半圈)。需要说明的是，中心齿轮4与第一过渡齿轮401的分度圆直径比值不局限于上述的二分之一，在可以根据想要后述动力板自转的角度进行调节。

在本实施例中，如图1所示，所述流体捕捉组件包括：上动力臂501、下动力臂502，所述上动力臂501和下动力臂502平行设置，且分别与中空轴套3连接，当上动力臂501和下动力臂502可以带动中空轴套3绕中心轴1转动，即本实施例中的动力臂组只设有两个动力臂。

本实施例的动力板，设有两组，分别是第一动力板503、第二动力板504，所述第一动力板503通过第一动力板转轴505可转动设置在上动力臂501和下动力臂502之间，所述第一动力板转轴505向上穿过第一动力臂501与第一行星齿轮403连接；所述第二动力板504通过第二动力板轴506可转动设置在上动力臂501和下动力臂502之间，所述第二动力板轴506向上穿过第一动力臂501与第二行星齿轮404连接，这样当第一行星齿轮403和第二行星齿轮404自转时能够带动第一动力板503、第二动力板504自转，同时当第一行星齿轮403和第二行星齿轮404公转时能够带动第一动力板503、第二动力板504公转。本实施例中的动力板为矩形板，但是并不局限于此，本实施例中设置了两组动能捕捉件(每组两个动力臂、一个动力板等)，实际使用中可以根据大小，设置n组(n为1、2、3自然数)。

由于本实施例设置中心齿轮4分度圆直径是第一过渡齿轮401分度圆直径的二分之一，这样当所述第一动力板503、第二动力板504顺时针(逆时针)公转n度时，同时第一动力板503、第二动力板504逆时针(顺时针)自转了n/2度，这样保证动力板的逆风面也能收到推力。

本实施例中动力板设有两个，但是并不局限于此，需要说明的是动力板与行星齿轮是一一对应的。另需要说明的是，为了保证转动平稳，上述动力板转轴以及中心轴套3的转动连接处均设有轴承。

为了保证发电机的平稳运行，在本实施例中，如图1所示，所述中心轴1的顶端设有固定件，所述固定件包括水平安装在中心轴1顶端的拉杆101、以及设置在所述拉杆101两端的拉绳102，通过拉杆101和拉绳102配合对中心轴1的顶端进行固定。需要说明的是，固定件的位置并不局限于设置在中心轴1的顶端，其他可以设置的位置均可。

在本实施例中，如图1所示，所述流体动能发电机还包括发电组件，所述发电组件包括：发电机6和第一传动轮601，所述第一传动轮601套设在所述中空轴套3延伸出下动力臂502的端部以与中空轴套3同步转动，所述发电机6通过传动件与所述第一传动轮601连接，用于将流体动能转化为电能。在本实施例中，所述传动件为设置在发电机6上第二传动轮603，用于将第一传动轮601和第二传动轮603连接的通过传动带602；所述第一传动轮601和第二传动轮603可以是链轮、齿轮或皮带轮。

传动件的结构并不局限于此，在另一个实施例中也可以将第二传动轮603设置在变速箱上，变速箱再与发电机6连接，通过变速箱增加转速后再通过发电机6发电。

当本实施例的发电机用于风力发电时，先将中心轴1的底端固定在地下，在通过拉绳102将中心轴1的顶端固定。当有风吹来时，风向标2绕中心轴转动，此时风向标2号件的箭头指向来风的方向；风向标2转动带动中心齿轮4同步转动，进一步带动第一过渡齿轮401、第二过渡齿轮402、第一行星齿轮403以及第二行星齿轮404转动，第一行星齿轮403和第二行星齿轮404转动带动第一动力板503、第二动力板504自转到图1中的最佳位置(此时在顺风的一面动力板垂直于风向，动力板达到最大推力，在逆风一面动力板平行于风向，从纯理论角度而言动力板产生趋近于零的最小阻力)。

接着第一动力板503和第二动力板504推动上动力臂501和下动力臂502，上动力臂501和下动力臂502又带动中空轴套3绕中心轴1转动。动力臂和动力板转动过程如图3所示，上动力臂501和下动力臂502转动的同时，第一过渡齿轮401、第二过渡齿轮402、第一行星齿轮403以及第二行星齿轮404绕中间齿轮4作公转和自转，上动力臂501、下动力臂502以及第一行星齿轮403以及第二行星齿轮404又带动第一动力板503和第二动力板504作公转和自转。

由于中心齿轮4的分度圆直径是过渡齿轮分度圆直径的一半，所以第一动力板503和第二动力板504每公转360度，就自转180度，于是第一动力板503和第二动力板504在逆风的一面除了在图2中a点位置以外，都会产生推力。上动力臂501和下动力臂502带动中空轴套3绕中心轴1转动的同时，带动第一传动轮601同步转动，进而通过传动带602和第二传动轮603驱动发电机6发电机工作。

当本实施例用于水力发电时，只需将上述动力板放置在流动的水中，其余工作原理与风力发电相同。

需要说明的是，实现上述发电方法的发电机并不局限于上述具体技术特征，在另一个实施例中，如图4所示，在中心轴套3上可以上下设置多组流体捕捉组件，每组流体捕捉组件配备一套控制机构。还需说明的是，上述发电方法并不局限于垂直轴流体发电，中心轴略微倾斜、或中心轴水平设置的情况也适用。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。