水平旋转式风力发电装置

技术领域

本申请涉及风力发电技术领域，更具体地说，涉及一种水平旋转式风力发电装置。

背景技术

传统的风力发电设备大都是靠三个叶片招风，从而获得动力，但是，单个叶片的迎风角度大多是固定的，只有三个叶片的迎风时才会产生转动，由于风向的不稳定性，对经过的自然风利用较少，存在较多的资源浪费。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种水平旋转式风力发电装置，其能够解决现有的风力发电设备对自然风的利用较少，存在资源浪费的问题。本申请提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

本申请提供了一种水平旋转式风力发电装置，包括风轮主体、立杆、底座、变速箱和发电机，所述立杆与所述风轮主体的轴向均竖直设置，所述立杆一端与所述风轮主体传动连接、另一端与所述底座可转动地连接，且所述立杆通过所述变速箱与所述发电机传动连接；

所述风轮主体的外周面环绕设置有拢风槽，所述拢风槽的沿所述风轮主体的径向渐扩，所述拢风槽内沿所述风轮主体的周向分布有多个叶片，且多个所述叶片沿所述风轮主体的第一周向设置为凹面、沿所述风轮主体的第二周向设置为锥面。

优选地，还包括有横杆和传动齿轮箱，所述立杆通过所述传动齿轮箱与所述横杆传动连接，所述横杆水平设置并与所述变速箱传动连接。

优选地，还包括用于感应所述横杆转速的转速传感器、与所述转速传感器通信连接的智能控速板、以及连接于所述发电机输出端的发电量显示板，所述变速箱设置为多档位自动变速箱，并与所述智能控速板通信连接。

优选地，所述传动齿轮箱包括与所述立杆传动连接的第一扇形齿轮和与所述横杆传动连接的第二扇形齿轮，所述第一扇形齿轮与所述第二扇形齿轮啮合，所述第一扇形齿轮的传动直径大于所述第二扇形齿轮的传动直径。

优选地，所述横杆上设置有液压刹车系统或支撑护套轴承。

优选地，所述立杆外套设有套管，所述套管与所述立杆转动连接，所述套管连接于所述底座上并通过拉线连接于地面。

优选地，所述底座的中部设置有供所述立杆插入的插孔，所述立杆与所述插孔之间通过轴承连接。

优选地，所述风轮主体包括骨架和连接在所述骨架上下两侧的环形的两个挡风板，所述挡风板的直径沿远离所述骨架的方向渐扩，并在两个所述挡风板之间形成所述拢风槽。

优选地，所述叶片沿所述风轮主体的径向延伸并朝向所述第二周向倾斜设置。

优选地，所述风轮主体沿竖直方向设置有至少两个。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

在使用时，通过拢风槽将自然风汇聚于叶片，通过叶片兜风带动风轮主体旋转，风轮主体的旋转动能通过立杆传递给变速箱，形成适用于发电机发电的转速后再传递给发电机发电，以输出稳定可靠的电能。如此设置，由于风轮主体的轴向竖直设置，无论风向如何风轮主体的外周面均能够稳定受风，进而带动风轮主体转动，不受自然风的风向限制，资源利用率高，发电稳定。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。

图1是根据一些示例性实施例示出的本水平旋转式风力发电装置的结构图；

图2是根据一些示例性实施例示出的风轮主体的结构图；

图3是根据一些示例性实施例示出的挡风板的安装结构图；

图4是根据一些示例性实施例示出的骨架的结构图；

图5是根据一些示例性实施例示出的叶片的主视结构图；

图6是根据一些示例性实施例示出的叶片的侧视结构图；

图7是根据一些示例性实施例示出的风轮主体的受风结构图；

图8是根据一些示例性实施例示出的传动齿轮箱的第一种连接结构图；

图9是根据一些示例性实施例示出的传动齿轮箱的第二种连接结构图；

图10是根据一些示例性实施例示出的底座的结构图。

图中：1、风轮主体；2、叶片；3、立杆；4、套管；5、拉线；6、传动齿轮箱；7、底座；8、横杆；9、支撑护套轴承；10、液压刹车系统；11、转速传感器；12、智能控速板；13、多档位自动变速箱；14、对接法轮盘；15、发电机；16、发电量显示板；17、骨架；18、挡风板；19、插孔；20、固定架；21、第一扇形齿轮；22、第二扇形齿轮。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本申请的一些方面相一致的装置或方法的例子。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。

参考图1-10，本具体实施方式提供了一种水平旋转式风力发电装置，包括风轮主体1、立杆3、底座7、变速箱和发电机15。

立杆3与风轮主体1的轴向均竖直设置，以使得风轮主体1可以水平转动。立杆3一端与风轮主体1传动连接、另一端与底座7可转动地连接，通过立杆3将风轮主体1支撑在底座7的上方，以使得风轮主体1获取较大的风量。

而且，立杆3通过变速箱与发电机15传动连接，以将风轮主体1的旋转动能通过立杆3传递给变速箱，形成适用于发电机15发电的转速后再传递给发电机15发电，以输出稳定可靠的电能。

其中，风轮主体1的外周面环绕设置有拢风槽，拢风槽的沿风轮主体1 的径向渐扩，通过拢风槽可以将经过风轮主体1的自然风汇聚于拢风槽内。

同时，在拢风槽内设置有多个叶片2，多个叶片2沿风轮主体1的周向间隔且均匀分布，而且，多个叶片2沿风轮主体1的第一周向设置为凹面、沿风轮主体1的第二周向设置为锥面，即叶片2的一侧为兜风的凹面一侧为切风的锥面，多个叶片2的凹面的朝向一致，以便于通过凹面的兜风带动风轮主体1旋转。

这里，所说的第一周向和第二周向，其中一者为顺时针方向，另一者为逆时针方向。

在使用时，通过拢风槽将自然风汇聚于叶片2，通过叶片2兜风带动风轮主体1旋转，风轮主体1的旋转动能通过立杆3传递给变速箱，形成适用于发电机15发电的转速后再传递给发电机15发电，以输出稳定可靠的电能。

如此设置，由于风轮主体1的轴向竖直设置，无论风向如何风轮主体1 的外周面均能够稳定受风，进而带动风轮主体1转动，不受自然风的风向限制，资源利用率高，发电稳定。

本实施例中，水平旋转式风力发电装置还包括有横杆8和传动齿轮箱6，立杆3通过传动齿轮箱6与横杆8传动连接，横杆8水平设置并与变速箱传动连接，通过传动齿轮箱6将立杆3的转动动能传递给横杆8，横杆8水平传动连接至变速箱，具有较好的稳定性，便于变速箱和发电机15的安装。

这里，传动齿轮箱6设置在底座7的上方，立杆3和横杆8穿设在传动齿轮箱6内。

具体地，传动齿轮箱6设置为扇形齿轮箱，包括第一扇形齿轮21和第二扇形齿轮22，第一扇形齿轮21与立杆3传动连接，第二扇形齿轮22与横杆 8传动连接，第一扇形齿轮21与第二扇形齿轮22啮合，进而改变转动方向。

如图9所示，为了便于制造家庭用小微型风力发电机15，为了降低成本，第一扇形齿轮21的传动直径大于第二扇形齿轮22的传动直径，这样，把扇形齿轮的主动齿轮直径加大，直接增速带动发电机15发电。

一些优选方案中，水平旋转式风力发电装置还包括转速传感器11、智能控速板12和发电量显示板16，其中，发电量显示板16连接于发电机15输出端，用于显示发电机15的发电量信息。

转速传感器11用于感应横杆8转速，智能控速板12与转速传感器11通信连接，变速箱设置为多档位自动变速箱13，并与智能控速板12通信连接。转速传感器11将获取的转速相关电子信息传递给智能控速板12，智能控速板 12将传来的转速电子信息编计好新程序，向多档位自动变速箱13发出控速指令，使多档位自动变速箱13能达到设计中的转速再传递给发电机15，最后发出比较稳定的电量。这样，可以确保发电机15安全运行，防止风力过大，转速过高烧坏发电机15，从而也获得更加平稳的电压。

横杆8上设置有液压刹车系统10或支撑护套轴承9，液压刹车系统10可以在处置应急情况和设备检修时使用，支撑护套轴承9，可以保证横杆8的稳定旋转。

而且，横杆8与变速箱的输入轴之间、变速箱的输出轴和发电机15的输入轴之间通过对接法轮盘14连接。

一些实施例中，立杆3外套设有套管4，套管4与立杆3转动连接，具体地，套管4的两端通过内嵌的轴承与立杆3连接，以将立杆3限制于套管4 内。

而且，套管4连接于底座7上并通过拉线5连接于地面，进而实现套管4 的固定，保证了始终处于竖直状态。

这里，套管4设置为钢管，并通过固定架20连接于传动齿轮箱6的上方，套管4的外侧的拉线5呈三角分布有三条。

当然，如果要建设中型以上的风力发电站，就有多种固定立杆3的办法，例如：固定在钢构架上、钢筋水泥柱上、建筑墙壁上等。也可以在常年自然风比较大的地方，建设一个高楼式大型发电厂，把机器设备放在顶层楼里，将立杆3穿过楼板，把风轮主体1固定在高楼的楼板上，以此可以加装多个发电机15组共同并网发电。

如图10所示，为了便于立杆3的支撑，底座7的中部设置有插孔19，立杆3与插孔19之间通过轴承连接，将立杆3的端部插入到插孔19内，可以固定垂直旋转立杆3根部并减少两者之间的摩擦阻力，同时减轻由风轮主体1 产生向下的重力。

一些优选方案中，风轮主体1包括骨架17和连接在骨架17上下两侧的环形的两个挡风板18，挡风板18的直径沿远离骨架17的方向渐扩，并在两个挡风板18之间形成拢风槽。

其中，如图4所示，骨架17包括支撑圈和支撑杆，支撑杆沿支撑圈的径向呈放射状连接在支撑圈上，以实现对挡风板18的稳固支撑。

具体地，如叶片2图5-6所示，AB、AC、BD、CE、DE这五条线，构成叶片2的进风口的边缘，AF、BC这两条线的交叉点O就是叶片2的锥底，该叶片2也相对于AO、BO、CO、FO这四条线的折角所形成的四边锥形体，BD、CE 这两条边分别连接在上下两个挡风板18上。BO、CO、AO、FO都表示是叶片2 的凹面的深度。

如图7所示，叶片2在焊接时，为了产生最大的兜风量，需要形成很大的倾斜角度，以使得叶片2沿风轮主体1的径向延伸并朝向第二周向倾斜设置。

其中，自然风吹到风轮主体1的外周面，并汇聚于拢风槽内，并吹到①→⑨叶片2上，其中①→⑤叶片2的凹面受风，所受到阻力较大，⑥→⑨叶片2的锥面受风，所受的阻力较小，进而带动风轮主体1逆时针转动，即沿风轮主体1的第二周向转动。具体地，②→④叶片2的凹面受阻力最大，⑤⑥正好是个通透的空隙，使风力瞬间穿过，叶片2⑥所受阻力微小，叶片2⑥→⑨都是锥面迎风，大大降低了自然风的阻力，迫使风轮主体1强力旋转。

无论风向怎样变化，风轮叶片2受风力度都是一样的。而且随风吹来的雪或雨，一部分从通透的空隙吹落，另一部分会落在叶片2上，因为风轮叶片2在制做选材时，就要求表面光滑，而且凸与凹的面又非常陡，即使吹上了雪雨，待风轮转到侧面时将会自行脱落，雪雨直接落在风轮主体1的顶部时，因为风轮主体1的上侧的挡风板18斜面也非常陡，骨架17又是空洞的，还在不停的旋转，所以风轮主体1的顶部存不住雪雨。

为了增大发电的动能，风轮主体1沿竖直方向设置有至少两个，进而倍增风轮主体1的整体的旋转动力。

具体地，在风轮主体1的顶部设置接杆，以便于增加风轮主体1的安装。

需要说明的是，本文所表述的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本文的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。本申请提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不互相制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互结合，达到多个效果共同实现。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，但可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。