本發(fā)明涉及發(fā)電機的葉輪部件領(lǐng)域，尤指一種用水和空氣等流體能量發(fā)電的分布式流能發(fā)電機的轉(zhuǎn)輪葉片。

背景技術(shù)：

流能提取，若其涉及水，則指江河湖海的流動的水所具有的能量，通過水力發(fā)電機吸收水流的動能；若涉及空氣，通過風力發(fā)電機把風場中的風能吸收并變成風輪葉片轉(zhuǎn)動的動能，最終均通過連接在葉片周圍的齒輪把該動能傳到發(fā)電機，并由發(fā)電機將動能轉(zhuǎn)變成電能。流能一般是低流速、微動力，只要有流動的水、流動的風就能提取能量，水力發(fā)電不再需要為了發(fā)電而截流建壩。

根據(jù)力矩公式M=F×L，及力和力臂的乘積叫做力對轉(zhuǎn)動軸的力矩，M是力F對轉(zhuǎn)動軸O的力矩，不難看出，力矩的大小取決于作用力F的大小，以及該作用力到轉(zhuǎn)軸的垂直距離L的大小。拿風力發(fā)電機葉片來說，在同樣的風速條件下，葉片越長，即L越大，相應(yīng)的M就越大，也就是發(fā)電機功率越大；同樣的葉片長度下，即L一定，葉片末端攔風面積越大，相應(yīng)的F就越大，最終M越大，也就是發(fā)電機功率越大。按此理論，風力發(fā)電機葉片的末端應(yīng)該越大，風機的出力就越大，然而，事實卻是風力發(fā)電機葉片末端越來越小，這是取決于材料特性，越長的葉片對葉片根部的作用力就越大，就更容易折斷葉片。但這種末端越來越小的結(jié)構(gòu)，對于風力發(fā)電能量的收集效率低的缺陷是顯而易見的。而水輪機葉片就更符合該力矩公式：葉片末端更發(fā)散，更大，吸收的水動能就更大，但為此，水輪機葉片的根部要非常非常厚，就是為了避免被剪斷的風險。這樣的結(jié)構(gòu)也給加工帶來了極大的難題，同時，大體積大重量的葉片根部也是產(chǎn)生裂縫等缺陷的主要誘因。另外現(xiàn)有的流能發(fā)電機，一般由葉片所獲得的能量給葉片的轉(zhuǎn)速較低，要驅(qū)動電機，必須經(jīng)過多級增速，而增速恰恰要消耗更多的能量。

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)能源開發(fā)方式逐步由粗放式、大容量開發(fā)向精細化、微型化發(fā)展。分布式能源將成為世界能源的主流能源，由此，更多、更先進的分布能源開發(fā)設(shè)備將應(yīng)運而生。本發(fā)明正是迎合了能源開發(fā)對低流速和微動力開發(fā)的葉片需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種用于低流速和微動力電力設(shè)備的分布式流能發(fā)電機的轉(zhuǎn)輪葉片。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案是：一種分布式流能發(fā)電機的轉(zhuǎn)輪葉片，包括葉片座環(huán)，所述的葉片座環(huán)的外圓周表面設(shè)有鋸齒紋，所述的葉片座環(huán)中心設(shè)有中心導(dǎo)流體，所述的葉片座環(huán)內(nèi)繞中心導(dǎo)流體均布有若干個流能葉片，所述的流能葉片頂部寬根部窄，所述的流能葉片根部與中心導(dǎo)流體連接，所述的流能葉片頂部與葉片座環(huán)內(nèi)圓周內(nèi)壁連接，所述的葉片座環(huán)的外圓周表面相切連接有固接在發(fā)電機輸出軸上的齒輪，所述的齒輪與鋸齒紋相嚙合，所述的齒輪直徑小于或等于葉片座環(huán)直徑的二分之一。把齒輪裝在發(fā)電機的輸出軸上，把流能葉片與葉片座環(huán)設(shè)計為一整體大直徑齒輪，通過大齒圈直接將動力傳給發(fā)電機，驅(qū)動小齒輪帶動發(fā)電機發(fā)電，從而使葉片座環(huán)與相嚙合的齒輪構(gòu)成一個大變比的增速機構(gòu)，中間不經(jīng)過其他傳動機構(gòu)，省去了沉長的傳動鏈系統(tǒng)，起到節(jié)能作用，可以更好地利用水輪機的水能，成倍提高水能的利用率。

優(yōu)選地，所述的流能葉片至少具有兩個。

優(yōu)選地，所述的齒輪可以為1道或者多道。

優(yōu)選地，所述的葉片座環(huán)是直齒輪。

優(yōu)選地，所述的齒輪是斜齒輪。

優(yōu)選地，所述的流能葉片根據(jù)當前流體的流速調(diào)整與葉片座環(huán)的角度，使流能葉片呈最佳迎水角度于葉片座環(huán)內(nèi)均勻分布，在流速和葉片角度對應(yīng)關(guān)系表中查詢與當前風速對應(yīng)的流能葉片的最優(yōu)角度，將流能葉片角度調(diào)節(jié)至查詢到的最優(yōu)角度。

優(yōu)選地，所述的流能葉片背流體一側(cè)設(shè)置導(dǎo)能角，流能葉片根部窄小，頂部寬大的梯形設(shè)計，使流能葉片頂部更有利于受力；使在相同條件下，此種流能葉片提供轉(zhuǎn)矩更大，更有利于水輪轉(zhuǎn)動，水輪轉(zhuǎn)動速度也會平穩(wěn)提高；在此基礎(chǔ)上，導(dǎo)能角使流能葉片更加合理，更加符合流體動力學，流能葉片所需水流量小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明完全改變了傳統(tǒng)葉片與電機之間的傳動理念，傳統(tǒng)的動能均是由葉片中間的旋轉(zhuǎn)軸帶動傳動機構(gòu)，把動能傳給發(fā)電機，本發(fā)明把葉片受力最大的部分與發(fā)動齒輪連成一個整體，葉片整體受力均勻，大大提高了葉片的獲能水平，提高了效率，減小了振動，增加了轉(zhuǎn)輪機械強度，減小了轉(zhuǎn)輪葉片動應(yīng)力，使轉(zhuǎn)輪葉片出現(xiàn)裂紋幾率大大降低，葉輪的運行穩(wěn)定性得以提高。最為有利的是大直徑的齒輪帶動發(fā)電機輸出軸上的小齒輪，本身就是一個大變比的增速機構(gòu)，這不僅能有效減小了電機的尺寸，也節(jié)省了增速機構(gòu)的機械能耗，必定給分布式電能的開發(fā)帶來新的發(fā)展思路和機遇。

本發(fā)明利用大自然或者人造的水源，只要有流動的水或者流動的風即可，也無需建壩增壓，無需龐大的基礎(chǔ)建設(shè)，對現(xiàn)有的河流、水庫、湖泊只需要投資建設(shè)規(guī)模很小就可以進行利用，實現(xiàn)低風速、低水速、微動力發(fā)電極大，提高了水能和風能的利用率，且使用范圍廣，資源利用率高；本發(fā)明具有成本低，維護簡單，投資小效率高的特點。

另外，本發(fā)明通過齒輪驅(qū)動發(fā)電，穩(wěn)定性好，電壓、電流、功率不波動。

附圖說明

圖1 是本發(fā)明結(jié)構(gòu)圖。

標注說明：1. 中心導(dǎo)流體；11. 內(nèi)卡盤；2. 葉片座環(huán)；3. 流能葉片；4.齒輪。

具體實施方式

請參閱圖1所示，本發(fā)明關(guān)于一種分布式流能發(fā)電機的轉(zhuǎn)輪葉片，包括葉片座環(huán)，所述的葉片座環(huán)的外圓周表面設(shè)有鋸齒紋，所述的葉片座環(huán)是直齒輪，所述的葉片座環(huán)中心設(shè)有中心導(dǎo)流體，所述的葉片座環(huán)內(nèi)繞中心導(dǎo)流體均布有若干個流能葉片，所述的流能葉片頂部寬根部窄，流能葉片靠近中心導(dǎo)流體一端為根部，遠離中心導(dǎo)流體一端為頂部，由根部向頂部延伸方向為流能葉片的長度方向，流能葉片上垂直于長度方向為流能葉片的寬度方向，流能葉片的寬度由根部向頂部方向遞增，流能葉片與氣流的接觸面積、角度均由小到大平穩(wěn)遞增，減緩了葉片與氣流間的沖擊力，從而降低了噪音，提高了葉片運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，所述的流能葉片根部與中心導(dǎo)流體連接，所述的流能葉片頂部與葉片座環(huán)內(nèi)圓周內(nèi)壁連接，所述的葉片座環(huán)的外圓周表面相切連接有固接在發(fā)電機輸出軸上的齒輪，所述的齒輪與鋸齒紋相嚙合，所述的齒輪是斜齒輪，采用直齒輪與斜齒輪配合從而增加嚙合強度，防止轉(zhuǎn)動過程中脫齒，所述的齒輪直徑小于或等于葉片座環(huán)直徑的二分之一。把齒輪裝在發(fā)電機的輸出軸上，把流能葉片與葉片座環(huán)設(shè)計為一整體大直徑齒輪，通過大齒圈直接將動力傳給發(fā)電機，驅(qū)動小齒輪帶動發(fā)電機發(fā)電，從而使葉片座環(huán)與相嚙合的齒輪構(gòu)成一個大變比的增速機構(gòu)，中間不經(jīng)過其他傳動機構(gòu)，省去了沉長的傳動鏈系統(tǒng)，起到節(jié)能作用，可以更好地利用水輪機的水能，成倍提高水能的利用率。

優(yōu)選地，所述的流能葉片根據(jù)當前流體的流速調(diào)整與葉片座環(huán)的角度，使流能葉片呈最佳迎水角度于葉片座環(huán)內(nèi)均勻分布，在流速和葉片角度對應(yīng)關(guān)系表中查詢與當前風速對應(yīng)的流能葉片的最優(yōu)角度，將流能葉片角度調(diào)節(jié)至查詢到的最優(yōu)角度。

流能葉片的最優(yōu)工作位置決定了分布式流能發(fā)電機吸收水能或風能的效率，最優(yōu)工作位置即某一水速或風速下（流速近似恒定），輸出功率達到最大時所對應(yīng)的流能葉片工作角度。流能葉片的工作位置一般在-4至2 度，順槳位置一般在86至92 度，這樣流能葉片能夠更多的獲得風能，從而提高了發(fā)電量。

為使流能葉片角度能調(diào)整，流能葉片包括葉片本體、轉(zhuǎn)軸連接頭和轉(zhuǎn)軸，所述的轉(zhuǎn)軸從根部至頂部貫穿葉片本體并外露頂部，所述的轉(zhuǎn)軸固定于葉片座環(huán)內(nèi)圓周內(nèi)壁，所述的中心導(dǎo)流體上設(shè)有與流能葉片數(shù)量相對應(yīng)的內(nèi)卡盤，所述的轉(zhuǎn)軸連接頭與內(nèi)卡盤相配合以固定和調(diào)整流能葉片與中心導(dǎo)流體間角度。

優(yōu)選地，所述的流能葉片背流體一側(cè)設(shè)置導(dǎo)能角，流能葉片根部窄小，頂部寬大的梯形設(shè)計，使流能葉片頂部更有利于受力；使在相同條件下，此種流能葉片提供轉(zhuǎn)矩更大，更有利于水輪轉(zhuǎn)動，水輪轉(zhuǎn)動速度也會平穩(wěn)提高；在此基礎(chǔ)上，導(dǎo)能角使流能葉片更加合理，更加符合流體動力學，流能葉片所需水流量小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

流能葉片與葉片座環(huán)連為一體并與發(fā)動機輸出軸上齒輪嚙合傳動，形成一個大變比的增速機構(gòu)，為提高齒輪及葉片座環(huán)的強度，齒輪及葉片座環(huán)是樹脂材料，如PA、POM、PPS、PPA 等制成，由注射模塑成形制造，齒輪和葉片座環(huán)上鋸齒紋的齒面上用使微小的硬質(zhì)粒子沖撞的凹坑形成機構(gòu)隨機地形成上述無數(shù)的凹坑，利用使微小的硬質(zhì)粒子沖撞的凹坑形成機構(gòu)在齒面上形成大的壓縮殘留應(yīng)力，使齒輪及葉片座環(huán)膠合性更好，傳動更穩(wěn)定，還能夠提高對腐蝕和缺齒的疲勞強度。

以上實施方式僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。