专利名称：回挡式叶片自翻转风车风力发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于风力发电机。
利用风能发电即节约能源又不污染环境是造福子孙万代的较好发电方法。但风力发电确没有发展起来，在风力资源特别丰富的我国也大力投资兴建燃煤热电厂。原因是目前的各种风力发电机都很落后，都存在以下四大缺点1、带动风力发电机的风车风能利用率太低，风力发电机的单机功率都很小，需安装好多台才形成极小规模能向外送电的风电厂。
2、能正常发电的最小风速太大，风速11米/秒以上风力发电机正常发电，就是说需刮六级以上大风才能正常发电，客观实际每年到六级以上大风天数很少，而刮三、四级风天数虽然很多，确停机不能发电。
3、只能安装在风速稳定地区使用才能正常发电，而在风速变化大、风沙大地区风力发电机所发出电的电压和频率严重超差不能并入电网向外送电。客观实际风速变化十分复杂，经常在短短一分钟时间内变化十几次，风速稳定的地区极少。
4、生产造价都太高，买风力发电机建风力发电厂向外送电厂家十几年才收回投资只体现社会效益，企业自身确没有什么经济效益，而今是商品经济社会，明知这是不赚钱的企业，自然很少有人投资兴建。
本申请人在96年1月9日申请了一种专利号为96225060.0的复叶式翻转叶片风力发电机的专利。风车风能利用率高，风力发电机单机功率最小500千瓦，风速大于8米/秒，风力发电机达到额定功率，造价是其它种类风力发电机造价8％，建风力发电厂厂家三年可收回投资。但经两年来试验、研究发现风速变化大时不能保证送电质量，只有将复叶式改成回挡式才不怕风速变化大。复叶式调节叶片靠近主轴时风压是满叶时风压4倍，回挡式调节叶片靠近主轴时风压是满叶时风压16倍，风速从4米/秒至28米/秒大小、方向任意变化发电机所发出电的电压和频率都在额定范围内。将原来一台功率500千瓦发电机改成功率200千瓦和320千瓦两台发电机，刮三级风使用功率200千瓦发电机发电，刮四级风时使用功率320千瓦发电机发电，刮五级以上大风时使用两台发电机同时发电，全年发电量会提高两倍多，企业在不增加投入的情况下增收两倍。
本实用新型的目的克服现有技术的不足，提供一种功率大、造价低，风速在4米/秒至28米/秒之间大小方向任意变化都能保证送电质量的回挡式叶片自翻转风车风力发电机。
本实用新型由回挡式叶片自翻转风车和控速机构两部分组成。在钢筋混凝土基础上安装风车主轴底座，在底座中央通过轴承安装一根伸出轴头的短轴，在短轴伸出的轴头上安装一个链轮，在链轮上安装风车主轴，在主轴上通过轴承安装一个固定不转的盘，在盘上安装两个方框，在方框的一端安装一个轴上带链轮的电动机，在两个方框的另一端通过瓦座安装一根转轴，在转轴上端安装一个上层是齿轮下层是链轮的二连齿。在转轴的下端安装一个手轮，在主轴上安装有一个调节叶片位置的大齿轮，在主轴上还安装有多个连接套，每个连接套上有多个悬臂，在每两个相邻连接套之间相对应的悬臂框上安装有叶片支臂框，每一层中有多个叶片支臂框，在每个叶片支臂框上下两侧均安装有可沿叶片支臂框移动的多个轴座，在上下两个轴座上安装有叶片转轴，在每根叶片转轴上都有一个叶片，与叶片隔着叶片支臂框的另一侧在上下两个轴座上还安装一根拉杆轴。
在每个叶片支臂框上还安装有一根调节转轴，在调节转轴上固定有线轮，在距主轴最远的那个轴座上系两根绳子，一根绳子直接拉回来缠绕在线轮上，另一根绳子绕过支臂框上定滑轮拉回来反方向缠绕在线轮上，在每个轴座上都安装一个类似卷尺的卷弹簧线盒，从线盒中拉出线绳的最大长度小于叶片长，两个相邻轴座用从线盒中拉出的线绳连结，离主轴最近的轴座上不安装线盒。为了风车转速平稳，上下相邻两层中的叶片支臂框互相错开角度，隔层叶片支臂框上的调节转轴用两头带活节套的接杆连接。在最下一层中安装有调节转轴接架框，每层中有几个叶片支臂框最下一层中有几个接架框，将调节转轴接下来，在每根调节转轴的最下端均安装有一个与主轴上调节叶片位置大齿轮啮合的小齿轮。
控速机构有变速箱、防慢张紧轮、大介轮箱、防快张紧轮和砣轮等。风车主轴上链轮通过一条传导链与变速箱的输入链轮相连接，变速箱的输出链轮通过一条传导链与大介轮箱的大链轮相连接，防慢张紧轮的链轮串入这条链中，大介轮箱的大链轮通过另一条传导链与砣轮轴上的链轮相连接，同样防快张紧轮的链轮串入这条链中，大介轮箱的两侧各安装一台发电机。
本实用新型的优点在于结构紧凑，风车动力矩调节范围大，能稳定的控制发电机轴的转数，使其受风速变化影响极小，也使所发出的电具有稳定的电压和频率，生产造价极低，是其它种类风力发电机生产造价的8％。
图1是本实用新型的风车只画两层每层有四个叶片支臂框时的装配示意图；图2是本实用新型的
图1拆掉部分件的俯视图；图3是本实用新型的风车主轴部分装配示意图；图4是本实用新型的风车每层有四个叶片支臂框时双层多臂连接套的结构示意图；图5是本实用新型的风车每层有四个叶片支臂框时又一种双层多臂连接套的结构示意图；图6是本实用新型的风车每层有四个叶片支臂框时单层四臂连接套结构示意图7是本实用新型的叶片支臂框、叶片及调节转轴等的装配示意图；图8是本实用新型的图7的俯视图；图9是本实用新型的接架框、调节转轴接杆、小齿轮等装配示意图；
图10是本实用新型的平面布置示意图；
图11是本实用新型的变速箱的示意图；
图12是本实用新型的防慢张紧轮的装配示意图；
图13是本实用新型
图12的俯视图；
图14是本实用新型的大介轮箱的装配示意图；
图15是本实用新型的防快张紧轮的装配示意图；
图16是本实用新型
图15的俯视图；
图17是本实用新型的砣轮的装配示意图；
图18是本实用新型每层有6个叶片支臂框时最下端的连接套的主视图；
图19是本实用新型
图18的俯视图；本实用新型在钢筋混凝土基础上安装风车主轴的底座1，在底座1的中央通过轴承安装一个伸出轴头的短轴2，在短轴2伸出的轴头上安装一个链轮3。在链轮3上安装风车空心主轴4，在主轴4上通过轴承安装一个固定不转的盘29，盘29由地面拉线固定，在不转盘29上安装两个方框，在两个方框的一端安装一个电动机28，在电动机28的轴上安装一个链轮27，在两个方框的另一端通过瓦座安装一根转轴，在转轴上端安装一个上层是齿轮下层是链轮的二连齿5，在主轴上还安装有调节叶片位置的大齿轮26，二连齿5上层齿轮与调节叶片位置大齿轮26齿牙的下半部分啮合，二连齿5的下层链轮通过一条传动链与电动机28轴上的链轮27相连接，电动机28可正反转，电动机28转动可带动大齿轮26转动。在主轴4上还安装有至少二个单层多臂连接套，在主轴4上还安装有多个双层多臂连接套，每个连接套上都有多个悬臂，如
图1、图2、图3、图4、图5、图6、
图18、
图19所示。
在每两个相邻连接套之间相对应的悬臂上安装有叶片支臂框15，在叶片支臂框15的上下两侧均安装有可沿叶片支臂框移动的轴座16，在叶片支臂框15上有多个轴座，在上下两个轴座上安装有叶片转轴18。在每根叶片转轴18上都有一个叶片19，与叶片转轴隔着叶片支臂框15的另一侧在上下两个轴座上还安装有一根拉杆轴7，每个叶片支臂框15上还安装有一根调节转轴13，在调节转轴13上固定有线轮14，在距主轴最远的轴座上系两根绳子23，24。绳子24直接拉回来缠绕在线轮14上，绳子23绕过支臂框上定滑轮20拉回来与绳子24缠绕方向相反缠绕在线轮14上。如
图1，图2，图3，图7，图8所示，在每个轴座16上都安装一个类似卷尺的卷弹簧线盒17，从线盒中拉出线的最大长度小于叶片长度，两个相邻轴座用从距主轴远的那个卷弹簧线盒中拉出的线绳连结，如
图1，图2、图7、图8所示。
为了风车转速平稳，上下相邻两层中的叶片支臂框互相错开角度。隔层的叶片支臂框15上的调节转轴13，用两头带活节套的接杆21连接，在最底下相邻两个连接套的悬臂上还安装有调节转轴接架框22，将调节转轴接下来，在每根调节转轴的最下端，均安装有一个与主轴上调节叶片位置大齿轮26的齿牙上半部分啮合的小齿轮25，如
图1、图9所示。
风车主轴4上的链轮3通过一条传动链与变速箱30上的输入链轮31相连接，变速箱30的输出链轮32通过一条传动链与大介轮箱38的大链轮39相连接，防慢张紧33串入这条链中，大介轮箱38的大链轮39通过另一条传动链与砣轮46轴上的链轮45相连接，防快张紧轮41串入这条链中，大介轮箱一侧安装一台发电机37，另一侧安装一台发电机40，如
图10，
图14所示。
在防慢张紧轮的电动机34的轴上安装有一棘轮36，在防慢张紧轮33上安装有棘爪35，发电机在正常发电时，电动机34的轴比防慢张紧轮转速慢，电机34轴的转数是防慢张紧轮33的转数98.6％，因为电动机34轴上的棘轮36比防慢张紧轮33的转速慢，电动机34在空载状态下运行。其动力对整个发电系统不起作用，在风速变小时，风车主轴4的转速变慢，变速箱30的输出链轮32转速变慢，随之防慢张紧轮33的转数变小，如果转数小到正常时的98.5％，这时棘轮36开始和棘爪35结合一体，电动机34的动力立时加入这个系统中，防止了整个发电系统转速变慢。如
图10、
图12、
图13所示。
安装在大介轮箱38两侧的发电机37和发电机40在操作室就能自动控制是同时发电还是其中那一台单独发电，如
图14所示。
砣轮46的转子47的质量很大，同时转速也很高。要在一秒钟时间内使砣轮转子47的每分钟转数增加1.5％，得给转子47增加能量200千瓦×1秒。同样，如果要在一秒钟时间内使转子47降低转速1.5％。转子47放出能量200千瓦×1秒。如
图10
图17所示。
在防快张紧轮41的电动机42的轴上安装一个棘轮44，在防快张紧轮41上安装有棘爪43，在发电机正常发电时，电动机42的轴的转速比防快张紧轮41的转速快，电动机42的轴的每分钟转数是防快张紧轮每分钟转数的101.5％，电动机42轴上的棘轮和防快张紧轮41上的棘爪43结合成一体，形成电动机42带动张紧轮41转动，因为转速有点抢快，形成防快张紧轮41通过链条带动砣轮46轴上的链轮45转动，即电动机42带动砣轮46的转子47转动。
在风速突然变大时，风车主轴4的转速变快，随之防快张紧轮41的转速变快，在防快张紧轮41的每分钟转数增加到原来正常时的转数的101.6％时，防快张紧41上的棘爪43和电动机42轴上棘轮44脱开。电动机42开始空载运行，形成砣轮46的转子47的转动要靠大介轮39带动，等于给风车突然增加个电动机42功率一样大小的一个负荷，防止风车转速变快超差。
使用时将本装置固定在地面上，叶片支臂框可根据需要组成多层，每层中安装多个叶片支臂框，每个支臂框上安装多个叶片。转动手轮使二连齿5逆时针方向转动，二连齿5带动大齿轮26转动，大齿轮26顺时针方向转动，大齿轮26带动小齿轮25转动，小齿轮都逆时针方向转动，小齿轮26同轴上的线轮14逆时针方向转动。系在距主轴最远轴座上的绳子23往线轮14上缠绕，距主轴最远轴座被绳子拉着向远离主轴方向移动，其轴座上的线盒17中的线绳随着移动被拉出盒外，随着移动，盒中线绳被拉到尽头，第2远的轴座开始被拉着移动，第2远轴座上的线盒17中的线绳随着移动被拉出盒外，盒中线绳拉到尽头，第3个远的轴座开始跟着移动......以此类推直到最远的轴座被绳子23拉到支臂框距主轴最远端，安装在各个轴座转轴18上的叶片19全部露出。另一条线绳24随线轮转动缠绕在线轮14上的部分一圈一圈脱下来被拉伸。
风冲去叶片，主轴左侧叶片都和风向平行，右侧叶片靠在叶片支臂框上，阻碍风通过，如图2所示这时左侧风的压强p和右侧压强p一样大小，左侧面积小，右侧面积大，右侧产生的力矩大，风车主轴开始逆时针方向转动，支臂框上的叶片转到主轴左侧即和风向平行，转到主轴右侧即靠在支臂框上阻碍风通过，风车主轴就在风中连续转动起来，风车主轴4上的链轮3通过传导链条带动变速箱30上的输入链轮31转动，变速箱30上的输出链轮32通过传动链带动大介轮箱38上的大链轮39转动。大介轮箱带动发电机转动，发电机开始发电。
风速变大，压强变大，力矩要变大，风车主轴轴速要加快，为了不让主轴转速加快，启动电动机28，让电机轴顺时针方向转动，电机28轴上的链轮27通过传动链带动二连齿5顺时针方向转动，二连齿5带动大齿轮26转动，大齿轮逆时针方向转动，大齿轮26带动小齿轮25转动，小齿轮都顺时针方向转动，调节转轴13上的线轮14同时顺时针方向转动。系在距主轴最远轴座上的绳子24往线轮14上缠绕，随着缠绕绳子24拉着最远的轴座向靠近主轴方向移动，其轴座上的线盒17中的卷弹簧将线绳自动吸回盒中，最远的轴座挨着第2远的轴座，带动第2远的轴座一起移动，第2远轴座的线盒中的卷弹簧也自动将线绳吸回盒中......以此类推，第1个远的叶片回来遮挡第2个远的叶片，第3个远的叶片......减小面积，减小力臂长来保证力矩不变，P为风压，S为面积，L为力臂，PSL＝P↑S↓L↓。风车主轴4的转速不变。发电机正常发电。如果风速变小，风车主轴4转速要变慢，防止变慢，指令电动机28反转运行，即电机28轴逆时针方向转动，通过传动链二连齿5、大齿轮26、小齿轮25等，调节转轴上的线轮14逆时针方向转动，拉绳23往线轮14上缠绕，通过定滑轮20拉着最远的轴座向远离主轴方向移动。
轴座线盒17中线绳被拉出盒外，线绳拉到尽头，第2远的轴座跟着移动......以此类推，被遮挡的叶片露出，使叶片面积增加，力臂增加，虽风压变小，仍能保证力矩不变，PSL＝P↓S↑L↑。风车主轴转速不变，风力发电机正常发电。
回挡式叶片自翻转风车最远的叶片能调回来遮挡最近的叶片面积和力臂调节的范围大，风速从4米/秒至28米/秒之间大小任意变化，也能保证发电机发出电的电压和频率在额定范围内。
本风力发电机是目前世界上技术性能最先进的风力发电机。
权利要求1.一种回挡式叶片自翻转风车风力发电机，由风车和控速两部分组成，其特征在于在混凝土基础上安装有一个风车主轴底座，在底座中央安装有一根伸出轴头的短轴，在短轴伸出的轴头上安装有一个链轮，在链轮上安装有一根风车主轴，在主轴上安装有一个固定不转动的盘，在盘上安装有两个方框，在方框的一端安装有一个轴上带链轮的电动机，在两个方框的另一端通过瓦座安装有一根转轴，在转轴的上端安装一个上层是齿轮下层是链轮的二连齿，在转轴下端安装有一个手轮，在主轴上还安装有一个调节叶片位置的大齿轮，在主轴上还安装有多个连接套，每个连接套上有多个悬臂，在每两个相邻连接套之间相对应的悬臂上安装有叶片支臂框，每一层中有多个叶片支臂框，在每个叶片支臂框上下两侧均安装有可沿叶片支臂框移动的轴座多个，在上下两个轴座上安装有叶片转轴，在每根叶片转轴上都有一个叶片，与叶片隔着支臂框的另一侧在上下两个轴座上还安装有一根拉杆轴，在每个叶片支臂框上还安装有一根调节转轴，在调节转轴上有线轮，距主轴最远的那个轴座和线轮之间有两条连接的绳子，在每个轴座上都安装有一个类似卷尺的卷弹簧线盒，两个相邻轴座之间有一条从线盒拉出的连接线绳。离主轴最近的轴座上没有线盒，上下相邻两层中的叶片支臂框错开角度，隔层的叶片支臂框上的调节转轴之间有一根两头带活节套的连接杆，在最下一层中安装有调节转轴的接架框，每根调节转轴的最下端均安装有一个与主轴上大齿轮啮合的小齿轮，控速部分有变速箱、防慢张紧轮、大介轮箱、防快张紧轮和砣轮，风车主轴上的链轮和变速箱的输入链轮之间有一条连接的传导链，这条链上还有防慢张紧轮，在大介轮箱的大介轮和砣轮主轴上链轮之间还另有一条连接的传导链，这条链上还有防快张紧轮，防慢张紧轮和防快张紧轮都有棘轮、棘爪超越离合结构。
专利摘要本实用新型公开了一种回挡式叶片自翻转风车风力发电机,由风车和控速两部分组成,风车主轴上有大链轮和多层叶片支臂框等,支臂框上有多个能来回移动的大叶片,最远的叶片调回能遮挡全部叶片,控速有变速箱,防慢张紧轮、大介轮箱、防快张紧轮、砣轮等。本风力发电机单机功率大,是目前风力发电机的3倍,造价600元/千瓦,现国外造价1000美元/千瓦,才是国外6%。风速变化,风压变化16倍风车转数不变,风速在5米/秒至28米/秒之间本风力发电机正常发电。风力发电会大发展,造福人类。
文档编号F03D5/00GK2381809SQ98233388
公开日2000年6月7日 申请日期1998年11月28日 优先权日1998年11月28日
发明者吴玉, 吴恩元 申请人:吴玉, 吴恩元