信号塔风力发电装置的制作方法

本发明涉及一种风力发电装置，具体涉及一种给信号塔供电的风力发电装置。

背景技术：

信号塔一种中国联通，中国电信移动等网络运营商所建立的一种无线信号发射装置，外型像塔，故而叫信号塔。现有信号塔都是接入电网，由电网为其供电。然而，信号塔时刻在发射信号，24小时不停在耗电。信号塔一般安装在空旷区，且塔顶一般较高，所处的环境风力较大，如果能将风力利用起来，将风力转为电力给信号塔供电，那么信号塔将会大大减少对电网的依赖，显著降低能耗。

技术实现要素：

鉴于现有技术存在的不足，本发明创新提供了一种能给信号塔供电的信号塔风力发电装置。

这种信号塔风力发电装置包括有机座、风轮机构以及发电机，其特征在于：所述机座上安装有导向柱，所述风轮机构安装在轮毂上，所述轮毂可转动地安装在导向柱上，所述轮毂上安装有传动齿轮，所述机座上安装有增速齿轮机构，所述增速齿轮机构的输入端与传动齿轮传动连接，所述增速齿轮机构的输出端与发电机传动连接。

所述增速齿轮机构包括有齿轮箱、以及安装在齿轮箱内的一级增速齿轮组件、二级增速齿轮组件与三级增速齿轮组件，所述一级增速齿轮组件包括有一级转轴、一级小齿轮与一级大齿轮，所述一级小齿轮与一级大齿轮安装在一级转轴上，所述二级增速齿轮组件包括有二级转轴、二级小齿轮与二级大齿轮，所述二级小齿轮与二级大齿轮安装在二级转轴上，所述三级增速齿轮组件包括有三级转轴、三级小齿轮与三级大齿轮，所述三级小齿轮与三级大齿轮安装在三级转轴上，所述一级小齿轮与传动齿轮啮合，所述一级大齿轮与二级小齿轮啮合，所述二级大齿轮与三级小齿轮啮合，所述三级大齿轮与安装在输出主轴上的输入齿轮啮合，所述输出主轴与发电机的输入轴传动连接。

所述齿轮箱具有齿轮箱底板与齿轮箱盖板，所述导向柱设置于齿轮箱盖板的中心，所述齿轮箱底板上设有支承座，所述二级转轴通过轴承连接在齿轮箱盖板与支承座之间，所述一级转轴通过轴承连接在齿轮箱底板与齿轮箱盖板之间，所述三级转轴通过轴承连接在齿轮箱底板与齿轮箱盖板之间，所述二级转轴位于一级转轴与三级转轴之间，所述输出主轴通过轴承安装在支承座中心，所述输出主轴、二级转轴以及导向柱保持同轴心。

所述风轮机构包括有若干个风叶单元，所述风叶单元包括有风叶臂与安装在风叶臂上的风叶，所述风叶包括有上下两个盖板、两个弧面固定侧板以及两个弧面活动侧板，两个弧面固定侧板固定连接在上下两个盖板之间，两个弧面固定侧板之间形成通风开口，一个弧面活动侧板铰接在一个弧面固定侧板上，另一个弧面活动侧板铰接在另一个弧面固定侧板上，两个弧面活动侧板具有打开形成通风开口的打开状态、以及关闭与两个弧面固定侧板形成圆弧面的关闭状态。

所述弧面活动侧板通过合页铰接在弧面固定侧板上，所述合页具有销轴、活动页与固定页，所述活动页连接在弧面活动侧板上，所述固定页连接在弧面固定侧板上，所述销轴上套有波纹垫与耐磨片，所述波纹垫与耐磨片一起挤压在活动页与固定页之间。

所述风叶具有限制弧面活动侧板在设定范围内转动的外磁性限制件与内磁性限制件。

所述导向柱穿过轮毂，所述导向柱的上端安装有避雷针，所述导向柱具有通线孔。

所述轮毂上设有防水凸台，所述避雷针的连接座下部罩住防水凸台。

所述风轮机构包括有风轮臂、风槽以及风轮叶，所述风轮叶可转动地安装在风槽内，所述风槽安装在风轮臂上，所述风槽具有出风通道。

所述风轮臂可转动调节地安装在轮毂上，所述轮毂内侧上安装有小型电机，所述风轮臂与小型电机传动连接；所述风轮机构包括小型发电机，所述风轮叶与小型发电机传动连接，所述小型发电机为小型电机供电。

按照本发明提供的一种信号塔风力发电装置，用于安装在信号塔上，能将风能高效地转化为电能为信号塔供电，减少信号塔对电网的依赖，达到节能减排的目的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的发电机部分的结构示意图；

图3为增速齿轮机构的结构示意图；

图4为风轮机构的俯视图；

图5为风叶单元的俯视图；

图6为风叶单元的主视图；

图7为图6中a处的局部放大图；

图8为本发明另一种实施例结构示意图（安装另一种风轮机构）；

图9为图8的俯视图；

图10为图8中b-b的剖视图。

具体实施方式

如图1所示，这种信号塔风力发电装置包括有机座1、风轮机构3以及发电机2，风轮机构3与发电机2均安装在机座1上，而机座1安装信号塔上，风轮机构3能捕获风能，并将风能转化为机械能带动发电机2发电，而发电机2产生的电能为信号塔供电。

如图2所示，本发明在机座1上安装有导向柱5（导向柱5具体安装在齿轮箱8上，而齿轮箱8安装在机座1上），风轮机构3安装在轮毂1上，轮毂1通过轴承可转动地安装在导向柱5上（导向柱5穿过轮毂1，并位于轮毂1的中心），在轮毂4上安装有传动齿轮41，另外在机座1上安装有增速齿轮机构（增速齿轮机构安装在齿轮箱内），该增速齿轮机构的输入端与传动齿轮41传动连接，而增速齿轮机构的输出端与发电机2传动连接。风轮机构3在风力的作用下，带动轮毂4转动，轮毂4上的传动齿轮41传动增速齿轮机构，增速齿轮机构增速后带动发电机2发电。

如图2所示，增速齿轮机构包括有齿轮箱、以及安装在齿轮箱内的一级增速齿轮组件、二级增速齿轮组件与三级增速齿轮组件，一级增速齿轮组件包括有一级转轴12、一级小齿轮10与一级大齿轮11，一级小齿轮10与一级大齿轮11安装在一级转轴12上，二级增速齿轮组件包括有二级转轴14、二级小齿轮13与二级大齿轮15，二级小齿轮13与二级大齿轮15安装在二级转轴14上，三级增速齿轮组件包括有三级转轴17、三级小齿轮16与三级大齿轮18，三级小齿轮16与三级大齿轮18安装在三级转轴17上，一级小齿轮10与传动齿轮41啮合，一级大齿轮11与二级小齿轮13啮合，二级大齿轮15与三级小齿轮16啮合，三级大齿轮18与安装在输出主轴20上的输入齿轮19啮合，输出主轴20与发电机2传动连接。

当轮毂4转动时，传动齿轮41传动一级小齿轮10转动，一级大齿轮11同时转动，一级大齿轮11线速度比一级小齿轮10大，因此获得一次增速；一级大齿轮11传动二级小齿轮13，二级大齿轮15同时转动，二级大齿轮15线速度比二级小齿轮13大，因此获得二次增速；二级大齿轮15传动三级小齿轮16，三级大齿轮18同时转动，三级大齿轮18线速度比三级小齿轮16大，因此获得三次增速；最后三级大齿轮18传动输出主轴20转动，而输出主轴20带动发电机2做功发电。

如图3所示，齿轮箱8具有齿轮箱底板81与齿轮箱盖板80，导向柱5设置于齿轮箱盖板80的中心（导向柱5与齿轮箱盖板80可以一体设计，也可以通过法兰连接实现分体设计）。为了更好地优化齿轮箱8内部结构，减少齿轮箱8体积，同时降低传动间的摩擦系数，本发明在齿轮箱底板81上设有支承座7，二级转轴14通过轴承连接在齿轮箱盖板80与支承座7之间，一级转轴12通过轴承连接在齿轮箱底板81与齿轮箱盖板80之间，三级转轴17通过轴承连接在齿轮箱底板81与齿轮箱盖板80之间，二级转轴14位于一级转轴12与三级转轴17之间，输出主轴20通过轴承安装在支承座7中心，输出主轴20、二级转轴14以及导向柱5保持同轴心。由于二级转轴14位于一级转轴12与三级转轴17之间，因此最大限度地利用了齿轮箱8的内部空间，减小了齿轮箱8体积与重量，同时，支承座7的设置可以使输出主轴20的安装和二级转轴14的安装均与导向柱5保持同轴心，而这进步一步提高了齿轮箱8内部空间的利用率，进一步减小了齿轮箱8体积与重量，大大减少了风的阻力，在很大程度上增加了稳定性，降低制造成本，而轴承的设置可以降低传动间的摩擦系数，提高发电效率。

如图4所示，风轮机构3包括有若干个风叶单元，风叶单元包括有风叶臂30与安装在风叶臂30上的风叶31。如图5所示，风叶31包括有上下两个盖板310、两个弧面固定侧板311以及两个弧面活动侧板312，两个弧面固定侧板311固定连接在上下两个盖板310之间，两个弧面固定侧板311之间形成通风开口，其中一个弧面活动侧板312铰接在一个弧面固定侧板311上，另一个弧面活动侧板312铰接在另一个弧面固定侧板311上，两个弧面活动侧板312具有打开形成通风开口的打开状态、以及关闭与两个弧面固定侧板311形成圆弧面的关闭状态。这种风叶结构十分巧妙：当风叶的迎风面对着风向时，两个弧面活动侧板312在风力的作用下关闭，并与两个弧面固定侧板311形成圆弧面的关闭状态（形成半圆柱型），即迎风面形成半圆旋蜗形状风腔，这样受风时大大增加了风的集中推力，效率达到最高化，同时外弧面能最大限度地减少风阻；当风叶的背风面对着风向时，两个弧面活动侧板312在风力的作用下自然打开，风就通过两个弧面固定侧板311之间的通风开口流过（此时风叶转向不变），这样风叶31就能最大限度地减少阻力。通过这种结构，可以最大限度地捕获风力，同时能最大限度地减少风阻。这种风轮机构3适合在微风区域使用，通过该风叶的关闭和打开完成微风发电的应用工程。

如上面所述，弧面活动侧板312铰接在弧面固定侧板311上，具体是通过合页铰接在弧面固定侧板上，如图6与图7所示，合页具有销轴315、活动页316与固定页317，活动页316连接在弧面活动侧板312上，固定页317连接在弧面固定侧板311上。为了使弧面活动侧板312在转动过程中具有阻尼效果，本发明在销轴315上套有波纹垫318与耐磨片319，波纹垫318与耐磨片319一起挤压在活动页316与固定页317之间。波纹垫318具有弹性，使耐磨片319挤压在活动页316与固定页317之间，使活动页316与固定页317之间产生阻力，这样弧面活动侧板315能缓慢转动，降低噪音。

当然，为了限制弧面活动侧板312在如上面所述的设定范围内转动，如图5所示，风叶31上还具有外磁性限制件313与内磁性限制件314，通过外磁性限制件313与内磁性限制件314的限制，两个弧面活动侧板312的打开与关闭都有限制。而外磁性限制件313与内磁性限制件314都能将弧面活动侧板312吸住，这样弧面活动侧板312就不会乱晃。

为了保护信号塔，避免遭到雷击，如图2所示，本发明的导向柱5穿过轮毂4，并在导向柱5的上端安装有避雷针6（避雷针6与导向柱5连接有两种连接方式，小功率的可在避雷针底部的侧面用顶丝顶住导向柱，而大功率的可用螺丝由下往下通过法兰连接安装），另外导向柱5具有通线孔50，避雷针6的接地线就通过该通线孔50接入大地。

为了防止雨水进入到轮毂4内，本发明在轮毂4上设有防水凸台40，而避雷针6的连接座60下部罩住防水凸台40。避雷针6的连接座60能防止雨水直接落入到轮毂4内，而轮毂4上的防水凸台40能防止轮毂4表面上的雨水流进轮毂4内。

本发明还提供了另一种风轮机构，如图8与图9所示，该风轮机构包括有风轮臂32、风槽33以及风轮叶34，风轮叶34可转动地安装在风槽33内（风槽33为半球型，迎风面为凹面，可以捕获更大的风力，而背面因为是弧面，可大大减少风阻），风槽33安装在风轮臂32上（如图10所示，风轮臂32的背面也是弧面，与风槽33的原理相同，同样可以减少风阻），风槽33与风轮臂32具有出风通道330。如图8所示，工作时，风进入到风槽33内，并推动风轮叶34转动，然后从风槽33上的进风口进，流经出风通道330，最后从排出风轮臂32的出风口处，这样风轮机构就实现转动。

这种风轮机构适合在富风区域、并有台风存在的风险地区使用，当需要台风天气时，而为了保护风轮机构不受影响，该风轮臂32可转动调节地安装在轮毂4上，另外轮毂4内侧上安装有小型电机39，风轮臂32与该小型电机39传动连接。当不工作时，就采用小型电机39通过多级减速（输出转速低，输出扭矩高），实现了风轮机构转动水平放置（通过新型电子控制技术完成全过程），即风槽33的凹面朝下，风槽33的弧面朝上，这样风力只作用在风槽33的弧面上，各个方向的受力相同，这样风槽33就不会转动，处于停止状态，从而避免受台风影响。

小型电机39工作需要用电，为了给小型电机39供电，风轮机构3包括小型发电机38，风轮叶34与该小型发电机38传动连接，风轮叶34转动带动小型发电机38发电，这样小型发电机38就为小型电机39供电。