短桨叶多旋翼风力发电装置的制作方法

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种短桨叶多旋翼风力发电装置。

背景技术：

风力发电机是一类典型清洁能源装备，广泛应用在风力资源较充沛的地区发电。为了提高风力力矩，通常风力发电机的桨叶做的比较长，故称为桨叶单旋翼发电机。现有长桨叶单旋翼发电机尚有以下不足：

1.能量损失较大、寿命较短，通常长桨叶单旋翼发电机的旋翼转速低，而常规发电机需要在高转速下能够高效发电，因此需要在长桨叶单旋翼与常规发电机之间配置大增速比变速器。通常变速器的增速比越大，效率越低，能量损失与磨损越大，寿命越低；2.对风力强度和安装地点要求程度高，一般需要四级以上的风力才可以运行发电，对于二级以下的微风状态，基本上很难正常工作，为了避免噪声、确保安全，安装地点通常位于远离人群的通风良好的山坡、海岸、农田、浅海，既占据大量宝贵用地，又增加远程设备安装、架设、维修的难度和输电的大量能耗；3.总体举架高、质量大、成本高，长桨叶单旋翼回转直径大、质量大，在强风力作用下，长桨叶单旋翼产生大扭矩，要求提供足够高度、抗弯刚度和支撑强度的高大支撑塔架，导致增加制造总成本；4.振动严重、噪声大、安全性差，在强风力作用下，偏心大质量桨叶的高速回转，容易引起强烈偏心振动。强风力作用长桨叶末端也会产生强烈横向振动，各桨叶对主轴的扭矩导致塔架顶端产生很大弯矩。这些振动结果与大弯矩，容易引起高大支撑塔架共振，导致整体坍塌事故。

这些因素使得风能的利用和技术推广受到一定限制。目前国内外中小型风力发电机变桨矩技术发展较快，如公开号为cn101699061b的发明专利公开了一种风力发电机之离心变桨结构，人们利用刹车来控制大风失速的情况，而在水平轴风力发电机中，大部分采用变桨的手段来控制大风失速的现象；公开号为cn102182638b的发明专利公开了一种风压变桨风力发电机，通过变桨机构带动风叶旋转达到改变桨叶迎风面积，当风压超过额定风压时，改变桨叶倾角，以减小风叶的迎风面积；公开号为cn103047084b的发明专利公开了一种伞形风力发电机组及工作方法，当输出功率小于或等于额定输出功率时，则叶片处于打开状态，当输出功率大于额定输出功率时，利用控制系统使叶片处于收合状态，保护风力发电机组的作用；公开号为cn102434400b的发明专利公开了一种风速匹配风力发电机。上述技术各有特色，但也有不足，离心变桨技术因对风轮转速有较高的要求，实际应用中也有诸多制约和弊端，改变桨叶倾角减小风叶的迎风面积效果不够好，而且对风向变化适应能力较差，伞形风力发电机的控制桨叶摆动系统比较复杂。多年来，确保风力发电机安全发电，降低制造成本，减少振动，成为风力发电机设计者们不断努力的方向。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种具有结构简单、成本低、能量损失小、寿命长、安装要求低以及振动小、安全性高等特点的短桨叶多旋翼风力发电装置。

本发明采用的技术方案如下：

本发明所提出的短桨叶多旋翼风力发电装置，所述装置包括支架组件、转臂组件、发电机、旋翼组件和传动组件；

所述支架组件包括长锥套、上开孔、水平隔板、隔板通孔和底座；所述上开孔同轴设置在长锥套的上部，所述水平隔板设置在长锥套的中部，所述隔板通孔设置在水平隔板的中心，所述底座设置在长锥套的底部；

所述转臂组件包括竖向圆柱套、中部箱体、横向圆柱套、左箱体和右箱体；所述竖向圆柱套转动副联接在长锥套的上开孔内，所述中部箱体同轴连接在竖向圆柱套的上端部，所述横向圆柱套分别同轴对称设置在中部箱体的左右两侧，所述左箱体和右箱体分别通过横向圆柱套对称同轴连接在中部箱体的左右两侧，所述中部箱体与两侧横向圆柱套和左、右箱体构成对称整体；所述中部箱体的底部设置有与竖向圆柱套同轴的下开孔；所述中部箱体、左箱体和右箱体与横向圆柱套连接处的中心设置有贯穿横向圆柱套轴心的横通孔，且所述横通孔与下开孔正交；所述中部箱体、左箱体和右箱体的前后两侧均设置有正交横通孔的同轴垂直通孔；所述左箱体和右箱体的上下两侧均设置有正交横通孔的同轴立通孔；

所述旋翼组件包括主轴、锥齿轮、凸圆台和短桨叶；所述主轴分别对称转动副联接在各箱体前后两侧的垂直通孔内，所述锥齿轮同轴设置在主轴位于箱体内的一端，所述凸圆台同轴设置在主轴位于箱体外的一端，所述短桨叶圆周均布在凸圆台的圆周外侧，且所述短桨叶与凸圆台垂直固定连接；所述中部箱体前侧和左、右箱体后侧的旋翼组件为正旋转，所述中部箱体后侧和左、右箱体前侧的旋翼组件为反旋转；

所述传动组件包括心轴，伞齿轮，左、右横轴，立轴和下锥齿轮；所述横轴设有同轴内锥齿轮、圆柱和外锥齿轮；所述心轴转动副联接在中部箱体的下开孔内，且所述发电机固连在水平隔板下部，其驱动轴穿过隔板通孔与心轴底部同轴键连接，所述伞齿轮同轴设置在心轴位于中部箱体内的一端；所述左、右横轴的圆柱分别对称转动副联接在两侧横向圆柱套的横通孔内，所述左、右横轴的内锥齿轮分别同轴设置在中部箱体内的一端，且所述左、右横轴的内锥齿轮和中部箱体内前后两侧的锥齿轮同时与伞齿轮啮合；所述左、右横轴的外锥齿轮分别同轴设置在左箱体和右箱体内的一端，所述立轴分别转动副联接在左箱体和右箱体的立通孔内，所述下锥齿轮同轴设置在立轴的下部，且所述左、右横轴的外锥齿轮和左、右箱体内部前后两侧的锥齿轮同时与下锥齿轮啮合。

进一步的，所述横向圆柱套的中部外侧均设置有垂直横通孔的舵板。

进一步的，所述中部箱体的顶部设置有上立柱，所述上立柱的左右两端分别通过对称的钢丝绳与左箱体和右箱体的端部连接。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、能量损失小、寿命长；通常短桨叶多旋翼发电机的旋翼转速高，常规发电机需要在高转速下能够高效发电，因此需要在短桨叶多旋翼与常规发电机之间配置小增速比变速器，通常变速器的增速比越小，效率越高，能量损失与磨损越小，寿命越长，成本越低。

2、总体举架低、质量小；短桨叶多旋翼回转直径小、质量小，在强风力作用下，短桨叶多旋翼产生正反扭矩相互抵消，要求提供足够高度、支撑强度的低小支撑塔架。

3、振动不严重、安全性好；在强风力作用下，偏心小质量桨叶的高速回转，不容易引起偏心振动，强风力作用短桨叶末端也不会产生强烈的横向振动，因此不容易引起低小支撑塔架共振，更不会导致整体坍塌。

4、对风力强度安装地点和要求程度低；一般对于2到3以上级以上的风力也可以运行发电，因为总体举架低、质量小，可以安装在建筑楼顶、屋顶，使得风能的利用和技术推广更加容易。

附图说明

图1是本发明所提出的短桨叶多旋翼风力发电装置一个实施例的整体结构剖面示意图；

图2是图1的俯视剖面结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

需要说明的是，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图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，而不是指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。

参见图1，给出了本发明所提出的短桨叶多旋翼风力发电装置的一个实施例的具体结构。本装置包括支架组件1、转臂组件2、发电机3、旋翼组件4和传动组件5。

所述支架组件1包括长锥套11、上开孔12、水平隔板13、隔板通孔14和底座15；所述上开孔12同轴开设在长锥套11的顶端，所述水平隔板13固定连接在长锥套11内的中部区域，所述隔板通孔14开设在水平隔板的中心处，所述底座15固定连接在长锥套11的底部。

所述转臂组件2包括竖向圆柱套21、中部箱体22、横向圆柱套23、左箱体24和右箱体25，本实施例中，所述中部箱体22、左箱体24和右箱体25均为立方体结构；所述竖向圆柱套21转动副联接在长锥套11的上开孔12内，所述中部箱体22同轴连接在竖向圆柱套21的上端部，所述横向圆柱套23分别同轴对称固定连接在中部箱体22的左右两侧中心处，所述左箱体24和右箱体25分别通过横向圆柱套23对称同轴连接在中部箱体22的左右两侧，所述中部箱体22、两侧横向圆柱套23、左箱体24和右箱体25构成对称整体；所述中部箱体22的底部开设有与竖向圆柱套同轴的下开孔221；所述中部箱体22、左箱体24和右箱体25与横向圆柱套23连接处的中心开设有贯穿横向圆柱套23轴心的横通孔26，且所述横通孔26与下开孔221正交；所述中部箱体22、左箱体24和右箱体25的前后两侧中心处均分别开设有正交横通孔26的同轴垂直通孔27；且所述左箱体24和右箱体25的上下两侧中心处均分别开设有正交横通孔26的同轴立通孔28；

所述旋翼组件4包括主轴41、锥齿轮42、凸圆台43和短桨叶44；所述主轴41分别对称转动副联接在中部箱体22、左箱体24和右箱体25前后两侧的垂直通孔27内，所述锥齿轮42同轴固定连接在主轴41位于各箱体内的一端，所述凸圆台43同轴固定连接在主轴41位于各箱体外的一端，所述短桨叶44圆周均布在凸圆台43的圆周外侧，且所述短桨叶44与凸圆台43垂直固定连接，所述短桨叶44的数量一般设置为三个。

所述传动组件5包括心轴51、伞齿轮52、左、右横轴53、立轴56和下锥齿轮57；所述横轴53设有同轴内锥齿轮54、圆柱和外锥齿轮55；所述心轴51转动副联接在中部箱体22的下开孔221内，且所述发电机3固连在水平隔板13底部，所述发电机3的驱动轴穿过隔板通孔14与心轴51底部同轴键连接；所述伞齿轮52同轴固定连接在心轴51位于中部箱体22内的一端；所述左、右横轴53的圆柱分别对称转动副联接在两侧横向圆柱套23的横通孔26内，所述左、右横轴53的内锥齿轮54分别同轴设置在中部箱体22内的左右两端，且所述左、右横轴53的内锥齿轮54和中部箱体22内前后两侧的锥齿轮42同时与伞齿轮52啮合；所述左、右横轴53的外锥齿轮55分别同轴设置在左箱体24和右箱体25内的一端，所述立轴56分别转动副联接在左箱体24和右箱体25的立通孔28内，所述下锥齿轮57同轴固定连接在立轴56位于箱体内的下部，且所述左、右横轴53的外锥齿轮55和左箱体24、右箱体25内部前后两侧的锥齿轮42同时与下锥齿轮57啮合；该种传动结构可使中部箱体22前侧和左箱体24、右箱体25后侧的三个旋翼组件4进行正旋转，使中部箱体22后侧和左箱体24、右箱体25前侧的三个旋翼组件4进行反旋转。

所述中部箱体22左右两侧的横向圆柱套23的中部外侧分别对称固定连接有垂直横通孔26的舵板231，用于保持六个旋翼组件4与最强风向一致。

所述中部箱体22的顶部还固定连接有上立柱222，所述上立柱222的左右两端分别通过对称的钢丝绳223与左箱体24和右箱体25的端部连接，有助于转臂组件2的轻量化，提高转臂组件2左右两端的承载能力。

本发明旋翼多、桨叶短、转速快，具有效率高、举架低、轻质、振动小、安全稳定等优势，较小风力即可驱动六个旋翼组件4旋转，通过各齿轮传动共同驱动发电机3发电；润滑油可通过两侧横轴53轴心的横通孔26通入各箱体。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。