專利名稱：回擋式葉片自翻轉(zhuǎn)風車風力發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于風力發(fā)電機。
利用風能發(fā)電即節(jié)約能源又不污染環(huán)境是造福子孫萬代的較好發(fā)電方法。但風力發(fā)電確沒有發(fā)展起來，在風力資源特別豐富的我國也大力投資興建燃煤熱電廠。原因是目前的各種風力發(fā)電機都很落后，都存在以下四大缺點1、帶動風力發(fā)電機的風車風能利用率太低，風力發(fā)電機的單機功率都很小，需安裝好多臺才形成極小規(guī)模能向外送電的風電廠。
2、能正常發(fā)電的最小風速太大，風速11米/秒以上風力發(fā)電機正常發(fā)電，就是說需刮六級以上大風才能正常發(fā)電，客觀實際每年到六級以上大風天數(shù)很少，而刮三、四級風天數(shù)雖然很多，確停機不能發(fā)電。
3、只能安裝在風速穩(wěn)定地區(qū)使用才能正常發(fā)電，而在風速變化大、風沙大地區(qū)風力發(fā)電機所發(fā)出電的電壓和頻率嚴重超差不能并入電網(wǎng)向外送電?？陀^實際風速變化十分復雜，經(jīng)常在短短一分鐘時間內(nèi)變化十幾次，風速穩(wěn)定的地區(qū)極少。
4、生產(chǎn)造價都太高，買風力發(fā)電機建風力發(fā)電廠向外送電廠家十幾年才收回投資只體現(xiàn)社會效益，企業(yè)自身確沒有什么經(jīng)濟效益，而今是商品經(jīng)濟社會，明知這是不賺錢的企業(yè)，自然很少有人投資興建。
本申請人在96年1月9日申請了一種專利號為96225060.0的復葉式翻轉(zhuǎn)葉片風力發(fā)電機的專利。風車風能利用率高，風力發(fā)電機單機功率最小500千瓦，風速大于8米/秒，風力發(fā)電機達到額定功率，造價是其它種類風力發(fā)電機造價8％，建風力發(fā)電廠廠家三年可收回投資。但經(jīng)兩年來試驗、研究發(fā)現(xiàn)風速變化大時不能保證送電質(zhì)量，只有將復葉式改成回擋式才不怕風速變化大。復葉式調(diào)節(jié)葉片靠近主軸時風壓是滿葉時風壓4倍，回擋式調(diào)節(jié)葉片靠近主軸時風壓是滿葉時風壓16倍，風速從4米/秒至28米/秒大小、方向任意變化發(fā)電機所發(fā)出電的電壓和頻率都在額定范圍內(nèi)。將原來一臺功率500千瓦發(fā)電機改成功率200千瓦和320千瓦兩臺發(fā)電機，刮三級風使用功率200千瓦發(fā)電機發(fā)電，刮四級風時使用功率320千瓦發(fā)電機發(fā)電，刮五級以上大風時使用兩臺發(fā)電機同時發(fā)電，全年發(fā)電量會提高兩倍多，企業(yè)在不增加投入的情況下增收兩倍。
本實用新型的目的克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種功率大、造價低，風速在4米/秒至28米/秒之間大小方向任意變化都能保證送電質(zhì)量的回擋式葉片自翻轉(zhuǎn)風車風力發(fā)電機。
本實用新型由回擋式葉片自翻轉(zhuǎn)風車和控速機構(gòu)兩部分組成。在鋼筋混凝土基礎(chǔ)上安裝風車主軸底座，在底座中央通過軸承安裝一根伸出軸頭的短軸，在短軸伸出的軸頭上安裝一個鏈輪，在鏈輪上安裝風車主軸，在主軸上通過軸承安裝一個固定不轉(zhuǎn)的盤，在盤上安裝兩個方框，在方框的一端安裝一個軸上帶鏈輪的電動機，在兩個方框的另一端通過瓦座安裝一根轉(zhuǎn)軸，在轉(zhuǎn)軸上端安裝一個上層是齒輪下層是鏈輪的二連齒。在轉(zhuǎn)軸的下端安裝一個手輪，在主軸上安裝有一個調(diào)節(jié)葉片位置的大齒輪，在主軸上還安裝有多個連接套，每個連接套上有多個懸臂，在每兩個相鄰連接套之間相對應的懸臂框上安裝有葉片支臂框，每一層中有多個葉片支臂框，在每個葉片支臂框上下兩側(cè)均安裝有可沿葉片支臂框移動的多個軸座，在上下兩個軸座上安裝有葉片轉(zhuǎn)軸，在每根葉片轉(zhuǎn)軸上都有一個葉片，與葉片隔著葉片支臂框的另一側(cè)在上下兩個軸座上還安裝一根拉桿軸。
在每個葉片支臂框上還安裝有一根調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸，在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸上固定有線輪，在距主軸最遠的那個軸座上系兩根繩子，一根繩子直接拉回來纏繞在線輪上，另一根繩子繞過支臂框上定滑輪拉回來反方向纏繞在線輪上，在每個軸座上都安裝一個類似卷尺的卷彈簧線盒，從線盒中拉出線繩的最大長度小于葉片長，兩個相鄰軸座用從線盒中拉出的線繩連結(jié)，離主軸最近的軸座上不安裝線盒。為了風車轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，上下相鄰兩層中的葉片支臂框互相錯開角度，隔層葉片支臂框上的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸用兩頭帶活節(jié)套的接桿連接。在最下一層中安裝有調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸接架框，每層中有幾個葉片支臂框最下一層中有幾個接架框，將調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸接下來，在每根調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸的最下端均安裝有一個與主軸上調(diào)節(jié)葉片位置大齒輪嚙合的小齒輪。
控速機構(gòu)有變速箱、防慢張緊輪、大介輪箱、防快張緊輪和砣輪等。風車主軸上鏈輪通過一條傳導鏈與變速箱的輸入鏈輪相連接，變速箱的輸出鏈輪通過一條傳導鏈與大介輪箱的大鏈輪相連接，防慢張緊輪的鏈輪串入這條鏈中，大介輪箱的大鏈輪通過另一條傳導鏈與砣輪軸上的鏈輪相連接，同樣防快張緊輪的鏈輪串入這條鏈中，大介輪箱的兩側(cè)各安裝一臺發(fā)電機。
本實用新型的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)緊湊，風車動力矩調(diào)節(jié)范圍大，能穩(wěn)定的控制發(fā)電機軸的轉(zhuǎn)數(shù)，使其受風速變化影響極小，也使所發(fā)出的電具有穩(wěn)定的電壓和頻率，生產(chǎn)造價極低，是其它種類風力發(fā)電機生產(chǎn)造價的8％。


圖1是本實用新型的風車只畫兩層每層有四個葉片支臂框時的裝配示意圖；圖2是本實用新型的
圖1拆掉部分件的俯視圖；圖3是本實用新型的風車主軸部分裝配示意圖；圖4是本實用新型的風車每層有四個葉片支臂框時雙層多臂連接套的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型的風車每層有四個葉片支臂框時又一種雙層多臂連接套的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實用新型的風車每層有四個葉片支臂框時單層四臂連接套結(jié)構(gòu)示意圖7是本實用新型的葉片支臂框、葉片及調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸等的裝配示意圖；圖8是本實用新型的圖7的俯視圖；圖9是本實用新型的接架框、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸接桿、小齒輪等裝配示意圖；
圖10是本實用新型的平面布置示意圖；
圖11是本實用新型的變速箱的示意圖；
圖12是本實用新型的防慢張緊輪的裝配示意圖；
圖13是本實用新型
圖12的俯視圖；
圖14是本實用新型的大介輪箱的裝配示意圖；
圖15是本實用新型的防快張緊輪的裝配示意圖；
圖16是本實用新型
圖15的俯視圖；
圖17是本實用新型的砣輪的裝配示意圖；
圖18是本實用新型每層有6個葉片支臂框時最下端的連接套的主視圖；
圖19是本實用新型
圖18的俯視圖；本實用新型在鋼筋混凝土基礎(chǔ)上安裝風車主軸的底座1，在底座1的中央通過軸承安裝一個伸出軸頭的短軸2，在短軸2伸出的軸頭上安裝一個鏈輪3。在鏈輪3上安裝風車空心主軸4，在主軸4上通過軸承安裝一個固定不轉(zhuǎn)的盤29，盤29由地面拉線固定，在不轉(zhuǎn)盤29上安裝兩個方框，在兩個方框的一端安裝一個電動機28，在電動機28的軸上安裝一個鏈輪27，在兩個方框的另一端通過瓦座安裝一根轉(zhuǎn)軸，在轉(zhuǎn)軸上端安裝一個上層是齒輪下層是鏈輪的二連齒5，在主軸上還安裝有調(diào)節(jié)葉片位置的大齒輪26，二連齒5上層齒輪與調(diào)節(jié)葉片位置大齒輪26齒牙的下半部分嚙合，二連齒5的下層鏈輪通過一條傳動鏈與電動機28軸上的鏈輪27相連接，電動機28可正反轉(zhuǎn)，電動機28轉(zhuǎn)動可帶動大齒輪26轉(zhuǎn)動。在主軸4上還安裝有至少二個單層多臂連接套，在主軸4上還安裝有多個雙層多臂連接套，每個連接套上都有多個懸臂，如
圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、
圖18、
圖19所示。
在每兩個相鄰連接套之間相對應的懸臂上安裝有葉片支臂框15，在葉片支臂框15的上下兩側(cè)均安裝有可沿葉片支臂框移動的軸座16，在葉片支臂框15上有多個軸座，在上下兩個軸座上安裝有葉片轉(zhuǎn)軸18。在每根葉片轉(zhuǎn)軸18上都有一個葉片19，與葉片轉(zhuǎn)軸隔著葉片支臂框15的另一側(cè)在上下兩個軸座上還安裝有一根拉桿軸7，每個葉片支臂框15上還安裝有一根調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸13，在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸13上固定有線輪14，在距主軸最遠的軸座上系兩根繩子23，24。繩子24直接拉回來纏繞在線輪14上，繩子23繞過支臂框上定滑輪20拉回來與繩子24纏繞方向相反纏繞在線輪14上。如
圖1，圖2，圖3，圖7，圖8所示，在每個軸座16上都安裝一個類似卷尺的卷彈簧線盒17，從線盒中拉出線的最大長度小于葉片長度，兩個相鄰軸座用從距主軸遠的那個卷彈簧線盒中拉出的線繩連結(jié)，如
圖1，圖2、圖7、圖8所示。
為了風車轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，上下相鄰兩層中的葉片支臂框互相錯開角度。隔層的葉片支臂框15上的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸13，用兩頭帶活節(jié)套的接桿21連接，在最底下相鄰兩個連接套的懸臂上還安裝有調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸接架框22，將調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸接下來，在每根調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸的最下端，均安裝有一個與主軸上調(diào)節(jié)葉片位置大齒輪26的齒牙上半部分嚙合的小齒輪25，如
圖1、圖9所示。
風車主軸4上的鏈輪3通過一條傳動鏈與變速箱30上的輸入鏈輪31相連接，變速箱30的輸出鏈輪32通過一條傳動鏈與大介輪箱38的大鏈輪39相連接，防慢張緊33串入這條鏈中，大介輪箱38的大鏈輪39通過另一條傳動鏈與砣輪46軸上的鏈輪45相連接，防快張緊輪41串入這條鏈中，大介輪箱一側(cè)安裝一臺發(fā)電機37，另一側(cè)安裝一臺發(fā)電機40，如
圖10，
圖14所示。
在防慢張緊輪的電動機34的軸上安裝有一棘輪36，在防慢張緊輪33上安裝有棘爪35，發(fā)電機在正常發(fā)電時，電動機34的軸比防慢張緊輪轉(zhuǎn)速慢，電機34軸的轉(zhuǎn)數(shù)是防慢張緊輪33的轉(zhuǎn)數(shù)98.6％，因為電動機34軸上的棘輪36比防慢張緊輪33的轉(zhuǎn)速慢，電動機34在空載狀態(tài)下運行。其動力對整個發(fā)電系統(tǒng)不起作用，在風速變小時，風車主軸4的轉(zhuǎn)速變慢，變速箱30的輸出鏈輪32轉(zhuǎn)速變慢，隨之防慢張緊輪33的轉(zhuǎn)數(shù)變小，如果轉(zhuǎn)數(shù)小到正常時的98.5％，這時棘輪36開始和棘爪35結(jié)合一體，電動機34的動力立時加入這個系統(tǒng)中，防止了整個發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)速變慢。如
圖10、
圖12、
圖13所示。
安裝在大介輪箱38兩側(cè)的發(fā)電機37和發(fā)電機40在操作室就能自動控制是同時發(fā)電還是其中那一臺單獨發(fā)電，如
圖14所示。
砣輪46的轉(zhuǎn)子47的質(zhì)量很大，同時轉(zhuǎn)速也很高。要在一秒鐘時間內(nèi)使砣輪轉(zhuǎn)子47的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)增加1.5％，得給轉(zhuǎn)子47增加能量200千瓦×1秒。同樣，如果要在一秒鐘時間內(nèi)使轉(zhuǎn)子47降低轉(zhuǎn)速1.5％。轉(zhuǎn)子47放出能量200千瓦×1秒。如
圖10
圖17所示。
在防快張緊輪41的電動機42的軸上安裝一個棘輪44，在防快張緊輪41上安裝有棘爪43，在發(fā)電機正常發(fā)電時，電動機42的軸的轉(zhuǎn)速比防快張緊輪41的轉(zhuǎn)速快，電動機42的軸的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)是防快張緊輪每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的101.5％，電動機42軸上的棘輪和防快張緊輪41上的棘爪43結(jié)合成一體，形成電動機42帶動張緊輪41轉(zhuǎn)動，因為轉(zhuǎn)速有點搶快，形成防快張緊輪41通過鏈條帶動砣輪46軸上的鏈輪45轉(zhuǎn)動，即電動機42帶動砣輪46的轉(zhuǎn)子47轉(zhuǎn)動。
在風速突然變大時，風車主軸4的轉(zhuǎn)速變快，隨之防快張緊輪41的轉(zhuǎn)速變快，在防快張緊輪41的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)增加到原來正常時的轉(zhuǎn)數(shù)的101.6％時，防快張緊41上的棘爪43和電動機42軸上棘輪44脫開。電動機42開始空載運行，形成砣輪46的轉(zhuǎn)子47的轉(zhuǎn)動要靠大介輪39帶動，等于給風車突然增加個電動機42功率一樣大小的一個負荷，防止風車轉(zhuǎn)速變快超差。
使用時將本裝置固定在地面上，葉片支臂框可根據(jù)需要組成多層，每層中安裝多個葉片支臂框，每個支臂框上安裝多個葉片。轉(zhuǎn)動手輪使二連齒5逆時針方向轉(zhuǎn)動，二連齒5帶動大齒輪26轉(zhuǎn)動，大齒輪26順時針方向轉(zhuǎn)動，大齒輪26帶動小齒輪25轉(zhuǎn)動，小齒輪都逆時針方向轉(zhuǎn)動，小齒輪26同軸上的線輪14逆時針方向轉(zhuǎn)動。系在距主軸最遠軸座上的繩子23往線輪14上纏繞，距主軸最遠軸座被繩子拉著向遠離主軸方向移動，其軸座上的線盒17中的線繩隨著移動被拉出盒外，隨著移動，盒中線繩被拉到盡頭，第2遠的軸座開始被拉著移動，第2遠軸座上的線盒17中的線繩隨著移動被拉出盒外，盒中線繩拉到盡頭，第3個遠的軸座開始跟著移動......以此類推直到最遠的軸座被繩子23拉到支臂框距主軸最遠端，安裝在各個軸座轉(zhuǎn)軸18上的葉片19全部露出。另一條線繩24隨線輪轉(zhuǎn)動纏繞在線輪14上的部分一圈一圈脫下來被拉伸。
風沖去葉片，主軸左側(cè)葉片都和風向平行，右側(cè)葉片靠在葉片支臂框上，阻礙風通過，如圖2所示這時左側(cè)風的壓強p和右側(cè)壓強p一樣大小，左側(cè)面積小，右側(cè)面積大，右側(cè)產(chǎn)生的力矩大，風車主軸開始逆時針方向轉(zhuǎn)動，支臂框上的葉片轉(zhuǎn)到主軸左側(cè)即和風向平行，轉(zhuǎn)到主軸右側(cè)即靠在支臂框上阻礙風通過，風車主軸就在風中連續(xù)轉(zhuǎn)動起來，風車主軸4上的鏈輪3通過傳導鏈條帶動變速箱30上的輸入鏈輪31轉(zhuǎn)動，變速箱30上的輸出鏈輪32通過傳動鏈帶動大介輪箱38上的大鏈輪39轉(zhuǎn)動。大介輪箱帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動，發(fā)電機開始發(fā)電。
風速變大，壓強變大，力矩要變大，風車主軸軸速要加快，為了不讓主軸轉(zhuǎn)速加快，啟動電動機28，讓電機軸順時針方向轉(zhuǎn)動，電機28軸上的鏈輪27通過傳動鏈帶動二連齒5順時針方向轉(zhuǎn)動，二連齒5帶動大齒輪26轉(zhuǎn)動，大齒輪逆時針方向轉(zhuǎn)動，大齒輪26帶動小齒輪25轉(zhuǎn)動，小齒輪都順時針方向轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸13上的線輪14同時順時針方向轉(zhuǎn)動。系在距主軸最遠軸座上的繩子24往線輪14上纏繞，隨著纏繞繩子24拉著最遠的軸座向靠近主軸方向移動，其軸座上的線盒17中的卷彈簧將線繩自動吸回盒中，最遠的軸座挨著第2遠的軸座，帶動第2遠的軸座一起移動，第2遠軸座的線盒中的卷彈簧也自動將線繩吸回盒中......以此類推，第1個遠的葉片回來遮擋第2個遠的葉片，第3個遠的葉片......減小面積，減小力臂長來保證力矩不變，P為風壓，S為面積，L為力臂，PSL＝P↑S↓L↓。風車主軸4的轉(zhuǎn)速不變。發(fā)電機正常發(fā)電。如果風速變小，風車主軸4轉(zhuǎn)速要變慢，防止變慢，指令電動機28反轉(zhuǎn)運行，即電機28軸逆時針方向轉(zhuǎn)動，通過傳動鏈二連齒5、大齒輪26、小齒輪25等，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸上的線輪14逆時針方向轉(zhuǎn)動，拉繩23往線輪14上纏繞，通過定滑輪20拉著最遠的軸座向遠離主軸方向移動。
軸座線盒17中線繩被拉出盒外，線繩拉到盡頭，第2遠的軸座跟著移動......以此類推，被遮擋的葉片露出，使葉片面積增加，力臂增加，雖風壓變小，仍能保證力矩不變，PSL＝P↓S↑L↑。風車主軸轉(zhuǎn)速不變，風力發(fā)電機正常發(fā)電。
回擋式葉片自翻轉(zhuǎn)風車最遠的葉片能調(diào)回來遮擋最近的葉片面積和力臂調(diào)節(jié)的范圍大，風速從4米/秒至28米/秒之間大小任意變化，也能保證發(fā)電機發(fā)出電的電壓和頻率在額定范圍內(nèi)。
本風力發(fā)電機是目前世界上技術(shù)性能最先進的風力發(fā)電機。
權(quán)利要求1.一種回擋式葉片自翻轉(zhuǎn)風車風力發(fā)電機，由風車和控速兩部分組成，其特征在于在混凝土基礎(chǔ)上安裝有一個風車主軸底座，在底座中央安裝有一根伸出軸頭的短軸，在短軸伸出的軸頭上安裝有一個鏈輪，在鏈輪上安裝有一根風車主軸，在主軸上安裝有一個固定不轉(zhuǎn)動的盤，在盤上安裝有兩個方框，在方框的一端安裝有一個軸上帶鏈輪的電動機，在兩個方框的另一端通過瓦座安裝有一根轉(zhuǎn)軸，在轉(zhuǎn)軸的上端安裝一個上層是齒輪下層是鏈輪的二連齒，在轉(zhuǎn)軸下端安裝有一個手輪，在主軸上還安裝有一個調(diào)節(jié)葉片位置的大齒輪，在主軸上還安裝有多個連接套，每個連接套上有多個懸臂，在每兩個相鄰連接套之間相對應的懸臂上安裝有葉片支臂框，每一層中有多個葉片支臂框，在每個葉片支臂框上下兩側(cè)均安裝有可沿葉片支臂框移動的軸座多個，在上下兩個軸座上安裝有葉片轉(zhuǎn)軸，在每根葉片轉(zhuǎn)軸上都有一個葉片，與葉片隔著支臂框的另一側(cè)在上下兩個軸座上還安裝有一根拉桿軸，在每個葉片支臂框上還安裝有一根調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸，在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸上有線輪，距主軸最遠的那個軸座和線輪之間有兩條連接的繩子，在每個軸座上都安裝有一個類似卷尺的卷彈簧線盒，兩個相鄰軸座之間有一條從線盒拉出的連接線繩。離主軸最近的軸座上沒有線盒，上下相鄰兩層中的葉片支臂框錯開角度，隔層的葉片支臂框上的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸之間有一根兩頭帶活節(jié)套的連接桿，在最下一層中安裝有調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸的接架框，每根調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸的最下端均安裝有一個與主軸上大齒輪嚙合的小齒輪，控速部分有變速箱、防慢張緊輪、大介輪箱、防快張緊輪和砣輪，風車主軸上的鏈輪和變速箱的輸入鏈輪之間有一條連接的傳導鏈，這條鏈上還有防慢張緊輪，在大介輪箱的大介輪和砣輪主軸上鏈輪之間還另有一條連接的傳導鏈，這條鏈上還有防快張緊輪，防慢張緊輪和防快張緊輪都有棘輪、棘爪超越離合結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型公開了一種回擋式葉片自翻轉(zhuǎn)風車風力發(fā)電機,由風車和控速兩部分組成,風車主軸上有大鏈輪和多層葉片支臂框等,支臂框上有多個能來回移動的大葉片,最遠的葉片調(diào)回能遮擋全部葉片,控速有變速箱,防慢張緊輪、大介輪箱、防快張緊輪、砣輪等。本風力發(fā)電機單機功率大,是目前風力發(fā)電機的3倍,造價600元/千瓦,現(xiàn)國外造價1000美元/千瓦,才是國外6%。風速變化,風壓變化16倍風車轉(zhuǎn)數(shù)不變,風速在5米/秒至28米/秒之間本風力發(fā)電機正常發(fā)電。風力發(fā)電會大發(fā)展,造福人類。
文檔編號F03D5/00GK2381809SQ98233388
公開日2000年6月7日 申請日期1998年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月28日
發(fā)明者吳玉, 吳恩元 申請人:吳玉, 吳恩元