可变桨翻转式风机

技术领域

本发明涉及风力发电的技术领域，尤其涉及一种可变桨翻转式风机。

背景技术

风力发电机是一种将风能转换为电能的设备，风力发电机设置有风轮、发电机、调向尾翼、塔架、限速安全机构、风速检测器和储能装置等构件组成，其工作原理是把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。

部分的住户位于风力资源丰富的区域，且距离电网较远，电力供用容易不稳定，而利用风力发电设备，可以作为电源的一部分，且此类发电机通常结构紧凑、易于安装和维护，特别适用于独立住宅、偏远地区和户外设施等场景。

但现有技术中，部分的住户区域风力虽然资源丰富，但该区域内风力变化较大，对于家用小型风力发电机来说，成本控制是一个重要考虑因素，而现有的变桨机制，通过电机进行控制，需要更复杂的设计和控制系统，包括传感器、执行机构和控制算法等，不仅容易出现系统故障且成本较高，因此大部分住户，其叶片基本均通过螺钉固定在机头外部，可以有效降低成本，但在面对过大的强风时，由于小型风力发电机外部的叶片，无法进行变桨调节，这导致当风力较大时，其外部的叶片风阻较大，容易受到猛烈强风损坏，且会导致发电转轴出现损坏，严重影响风力发电机的工作效率，目前，许多住户就会采用垂直轴风力发电机，从而在外部风速过于猛烈时进行折叠，但垂直轴风力发电机的风能利用率低于水平轴风力发电机，尤其在风力资源丰富的区域使得两者差距更大，同时垂直轴风力在折叠后其风力发电效果，更加无法保证足够的风力发电效果。

为此，提出一种可变桨翻转式风机，能够有效利用风力发电，控制发电机随风速变化自动变桨，并在风速猛烈时自动翻转折叠，同时继续接收风能发电。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可变桨翻转式风机，解决风力发电机无法在保证足够风力发电情况下，变桨翻转折叠，同时继续发电的问题。

实现本发明目的的技术方案是提供一种可变桨翻转式风机，包括发电设备，还包括设置在发电设备一端的机头，设置多个且等角度转动连接在机头上的受力件，转动连接在受力件内部的受风叶，滑动连接在机头内部的传动件和驱动件，铰接在传动件和受力件之间的连杆，滑动连接在机头内部的斜面滑块，以及设置在机头内部的受压联动件，所述传动件的一端延伸至发电设备的内部，所述斜面滑块位于传动件的另一端，所述驱动件位于传动件的内部，所述驱动件与传动件连接且一端位于斜面滑块的内部，所述受压联动件设置在受风叶和斜面滑块之间，所述连杆和受压联动件的数量位置与受力件一一对应，所述驱动件推动传动件通过连杆使得受力件和受风叶同步旋转变桨，所述传动件受驱动件推动到达设定位置时，所述驱动件推动斜面滑块通过受压联动件使得受风叶翻转旋转九十度。

进一步的，所述发电设备包括发电机体，卡接在发电机体底部的支撑架，以及设置在发电机体上的风速检测器，发电设备的内部设置有控制电推杆，所述控制电推杆的输出端和驱动件之间设置有直杆，所述直杆的一端位于驱动件的内部，所述发电机体与机头转动连接，所述发电机体通过传动件传动发电，所述发电机体与支撑架转动连接，所述风速检测器与控制电推杆电性连接。

进一步的，所述机头包括与发电机体转动连接的安装壳，固定连接在发电机体和安装壳之间的导向杆，以及设置多个且等角度设置在安装壳外部的套壳。

所述导向杆分为前杆和后杆，后杆与前杆转动连接，所述传动件、驱动件和斜面滑块均滑动连接在导向杆的外部，所述受力件转动连接在套壳的内部。

进一步的，所述驱动件包括滑动连接在安装壳外部的轴套，连接在传动件和轴套之间的弹簧，以及设置在轴套靠近斜面滑块一端的实心弧条，所述弹簧弹力系数较大，所述实心弧条设置有两个并关于轴套的中轴线对称，所述实心弧条的端点始终位于斜面滑块的内部，所述轴套靠近直杆的一侧为套环，所述直杆位于套环的内部。

进一步的，所述传动件包括滑动连接在安装壳外部的套轴，焊接在套轴一端的传动轴，以及设置多个且等角度设置在套轴另一端外部的连接套，所述传动轴的内外径均大于套轴的内外径，所述传动轴与发电机体连接，所述连杆的一端与连接套铰接。

进一步的，所述斜面滑块包括滑动连接在安装壳外部的斜块，以及焊接在斜块靠近实心弧条的一侧设置有内空套，所述实心弧条的端点始终位于内空套的内部，所述内空套的数量位置与实心弧条一一对应，所述斜块的另一侧为倾斜面，所述斜块的倾斜面位置等角度开设有多个斜槽，多个所述受压联动件的一端始终位于斜槽的内部，所述斜槽的长度与内空套的长度相等。

进一步的，所述导向杆的外部焊接有槽环，所述内空套贯穿槽环设置的槽口，所述套轴与槽环的一侧贴合时为设定位置，同时所述实心弧条的一端与斜块贴合。

进一步的，所述受力件包括转动连接在 套壳内部的套盘，一端固定连接在套盘一侧的圆杆，以及焊接在套盘另一侧的顶壳，所述圆杆的另一端与连杆铰接，所述圆杆不与套盘不同心，所述受风叶转动连接在顶壳的内部。

进一步的，所述受压联动件包括滑动连接在套盘内部的圆轴，转动连接在圆轴一端的条形齿，以及卡接在受风叶内部的直齿轮，所述圆轴的另一端与斜块贴合，所述圆轴与套盘同心，所述直齿轮与条形齿啮合，所述条形齿位于顶壳内部。

进一步的，所述直齿轮与条形齿的齿数传动比为一比四，所述连杆设置有三个，所述套轴与槽环贴合时，三个所述连杆间距的直径大于斜块的外径。

本发明具有积极的效果：（1）通过利用驱动件的移动在不同位置分别对传动件和斜面滑块进行驱动，通过驱动传动件，在家用小型设备中实现机械化小幅度，可以相对较低成本地实现，与全自动变桨相比，通过驱动件单一的平移控制即可实现受风叶变桨，降低了系统的设计、制造和维护成本，同时当风速过大时，通过驱动斜面滑块自动折叠受风叶可以减少发电设备的受力，降低了设备损坏风险，提高了安全性和可靠性，同时在受风叶折叠后依然可以充分利用风能，保证发电效率，减少家庭对传统电网的依赖，降低能源消费成本，保证稳定供电。

（2）通过风速检测器对控制电推杆控制，进而控制驱动件进行推动，进而通过控制电推杆单一的驱动实现变桨和翻转折叠，同时配合传动件和连杆实现受风叶的小幅度变桨，而伸缩驱动无需复杂的电子控制系统，减少了系统故障的可能性，而机械原理实现的受风叶变桨维护成本低，更适用于家庭或小型场所，具有较强的应用灵活性，通过控制电推杆，即可使得风力发电机能够，适应不同风速下的运行状态，提高了系统的适应性和稳定性。

（3）通过驱动件的移动作为驱动，减少了多种驱动方式之间的复杂交互，降低了系统出现故障的可能性，此外，简化的设计也意味着更少的故障点，而当驱动件带动传动件和斜面滑块回移时，可同步驱动两者，实现同步展开和变桨受风叶，保证设置在不同风速下保持稳定的工作状态，减少了因风速变化而导致的功率波动，具有最大化风能利用率。

附图说明

图1为本发明的第一视角立体结构示意图；

图2为本发明的局部剖视；

图3为本发明的局部爆炸图；

图4为本发明图2中A处的放大示意图；

图5为本发明受力件的结构示意图；

图6为本发明的受风叶变桨状态示意图；

图7为本发明图6中B处的放大示意图；

图8为本发明的受风叶未折叠时状态示意图；

图9为本发明的受风叶折叠时状态示意图；

图10为本发明的图8中C处的放大示意图。

上述附图中的标记如下：1、发电设备；101、发电机体；102、支撑架；103、风速检测器；2、机头；21、安装壳；22、导向杆；221、前杆；222、后杆；23、套壳；3、受力件；31、套盘；32、圆杆；33、顶壳；4、受风叶；5、传动件；51、套轴；52、传动轴；53、连接套；6、驱动件；61、轴套；611、套环；62、弹簧；63、实心弧条；7、连杆；8、斜面滑块；81、斜块；811、倾斜面；812、斜槽；82、内空套；9、受压联动件；91、圆轴；92、条形齿；93、直齿轮；10、控制电推杆；11、直杆；12、槽环。

具体实施方式

实施例1

参照图1-10，为本发明第一个实施例，提供了一种可变桨翻转式风机，包括发电设备1，还包括设置在发电设备1一端的机头2，设置多个且等角度转动连接在机头2上的受力件3，转动连接在受力件3内部的受风叶4，滑动连接在机头2内部的传动件5和驱动件6，铰接在传动件5和受力件3之间的连杆7，滑动连接在机头2内部的斜面滑块8，以及设置在机头2内部的受压联动件9，那么与受力件3所连接的受风叶4设置数量与受力件3的数量相同，传动件5的一端延伸至发电设备1的内部，斜面滑块8位于传动件5的另一端，驱动件6位于传动件5的内部，驱动件6与传动件5连接且一端位于斜面滑块8的内部，利用驱动件6的移动进行控制，减少了额外组件和复杂控制系统的需求，有助于降低整体成本，受压联动件9设置在受风叶4和斜面滑块8之间，连杆7和受压联动件9的数量位置与受力件3一一对应，驱动件6推动传动件5通过连杆7使得受力件3和受风叶4同步旋转变桨，传动件5受驱动件6推动到达设定位置时，驱动件6推动斜面滑块8通过多个受压联动件9使得对应受风叶4翻转旋转九十度。

参照图1-3，发电设备1包括发电机体101，卡接在发电机体101底部的支撑架102，以及设置在发电机体101上的风速检测器103，发电设备1的内部设置有控制电推杆10，控制电推杆10的输出端和驱动件6之间设置有直杆11，直杆11的一端位于驱动件6的内部，发电机体101与机头2转动连接，发电机体101通过传动件5传动发电，发电机体101与支撑架102转动连接，风速检测器103与控制电推杆10电性连接。

具体的，通过现有设备中的风速检测器103与控制电推杆10配合，直杆11作为连接补偿结构，即可通过控制电推杆10的伸缩实现对驱动件6的控制，而受风叶4在转动时就会带动机头2，同时机头2会使得传动件5进行旋转，而传动件5与发电机体101连接，利用现有技术轴的带动下旋转发电，而由于传动件5会进行移动，那么将连接的传动距离延迟即可，例如现有技术中利用传动件5的外部设置一个长条齿轮，发电机体101则配有对应的齿轮，在传动件5带动长条齿轮移动后，两个齿轮依然啮合即可，就可稳定进行传动供电。

参照图2-6，机头2包括与发电机体101转动连接的安装壳21，固定连接在发电机体101和安装壳21之间的导向杆22，以及设置多个且等角度设置在安装壳21外部的套壳23。

由于导向杆22固定连接在发电机体101和安装壳21之间，而安装壳21与发电机体101转动连接，故将导向杆22分为前杆221和后杆222，后杆222与前杆221转动连接避免干涉，传动件5、驱动件6和斜面滑块8均滑动连接在导向杆22的外部，受力件3转动连接在套壳23的内部，套壳23为受力件3提供支撑同时对受力件3进行限制，使得受力件3只能在套壳23的内部旋转，而套壳23和受力件3的数量也相等。

具体的，导向杆22作为对传动件5、驱动件6和斜面滑块8的支撑导向结构，使得三者同心旋转同步，进而在驱动件6被推动时由于三者旋转同步，能够减少驱动件6对传动件5和斜面滑块8推动产生的摩擦力，同时保证推动的稳定性。

参照图2-4，驱动件6包括滑动连接在安装壳21外部的轴套61，连接在传动件5和轴套61之间的弹簧62，以及设置在轴套61靠近斜面滑块8一端的实心弧条63，弹簧62弹力系数较大，保证弹簧62稳定支撑，使得轴套61能够推动传动件5，实心弧条63设置有两个并关于轴套61的中轴线对称，实心弧条63的端点始终位于斜面滑块8的内部，轴套61靠近直杆11的一侧为套环611，直杆11位于套环611的内部。

具体的，通过轴套61受直杆11推动而进行移动，此时轴套61由于通过弹簧62与传动件5进行连接，且轴套61还通过实心弧条63与斜面滑块8连接，而传动件5和斜面滑块8会进行旋转，这使得轴套61也会进行旋转，而直杆11与控制电推杆10为固定，此时直杆11的一端位于套环611的内部，而直杆11与轴套61的连接点位于轴套61靠近外径的位置，这使得轴套61旋转时直杆11的端点始终位于套环611的内部，但直杆11不会干扰轴套61旋转，其两者连接方式与实心弧条63和斜面滑块8的连接方式相同，保证直杆11能够推动轴套61且不影响轴套61的旋转。

参照图5-9，传动件5包括滑动连接在安装壳21外部的套轴51，焊接在套轴51一端的传动轴52，以及设置多个且等角度设置在套轴51另一端外部的连接套53，传动轴52的内外径均大于套轴51的内外径，传动轴52与发电机体101连接，连杆7的一端与连接套53铰接。

具体的，受风叶4受风速驱动进行旋转带动机头2整体旋转，多个受力件3随安装壳21旋转，连杆7由于与受力件3连接也随安装壳21旋转，此时传动轴52也会受连杆7和安装壳21的驱动进行旋转，传动件5整体会同步旋转，传动轴52旋转时就会将动力传动至发电机体101，而由于驱动件6整体需要从内部对套轴51和斜面滑块8进行推动，那么利用传动轴52的内外径均大于套轴51的内外径，从而保证驱动件6整体的安装，同时保证弹簧62连接在轴套61和套轴51之间，并且利用传动轴52最大限度地利用风能。

参照图2-7，斜面滑块8包括滑动连接在安装壳21外部的斜块81，以及焊接在斜块81靠近实心弧条63的一侧设置有内空套82，实心弧条63的端点始终位于内空套82的内部，内空套82的数量位置与实心弧条63一一对应，斜块81的另一侧为倾斜面811，斜块81的倾斜面811位置等角度开设有多个斜槽812，多个受压联动件9的一端始终位于斜槽812的内部，斜槽812的长度与内空套82的长度相等。

具体的，当实心弧条63推动斜块81移动时，由于受压联动件9位于斜槽812内部的影响，此时斜块81移动长度为斜槽812的长度，且此距离为轴套61压缩弹簧62的距离，此时风速变小，实心弧条63随轴套61回移，由于实心弧条63位于内空套82的内部，此时实心弧条63移动的距离就为内空套82的长度，此时弹簧62也完成回弹，轴套61回移就会通过弹簧62和实心弧条63同时对受风叶4进行驱动，使得受风叶4同步变桨和展开，保证风速适宜时，展开桨叶可以最大化风能的捕捉，保证了发电效率，最大限度地利用风能，减少了能量损失。

参照图2-7，导向杆22的外部焊接有槽环12，槽环12对套轴51的移动进行阻隔，内空套82贯穿槽环12设置的槽口，由于槽环12安装在导向杆22的外部，而内空套82需要与实心弧条63连接，故在槽环12上开设两个槽口为内空套82提供空间，套轴51与槽环12的一侧贴合时为设定位置，同时实心弧条63的一端与斜块81贴合，随后轴套61即可压缩弹簧62通过实心弧条63来驱动斜块81。

具体的，弹簧62作为轴套61与套轴51的连接结构，同时将轴套61推动套轴51和实心弧条63推动斜面滑块8的顺序进行分隔，使得轴套61会先推动套轴51，当套轴51移动至与槽环12贴合，槽环12将套轴51进行阻隔，套轴51无法移动，此时轴套61只能对弹簧62进行压缩，同时对斜面滑块8进行推动，进而分别驱动套轴51和斜面滑块8，使得设备在不同风速下实现不同的功能，防止设备因风速过大而造成的损坏或危险，同时保证有效风能转换。

参照图2-8，受力件3包括转动连接在套壳23内部的套盘31，一端固定连接在套盘31一侧的圆杆32，以及焊接在套盘31另一侧的顶壳33，圆杆32的另一端与连杆7铰接，当套轴51推动连接套53移动，连杆7会受到连接套53移动影响而移动，那么连杆7的另一端连接的圆杆32也随之受到影响，同时两者相互限制，由于连杆7受连接套53影响向一个方向移动，连杆7就会推动圆杆32也向该方向移动，圆杆32不与套盘31不同心，进而圆杆32在受到连杆7的推动后，圆杆32产生移动，例如，以套盘31为平面，圆杆32位于套盘31的顶部十二点钟方向，此时连杆7对圆杆32施加向右的力，而套盘31被套壳23限制，圆杆32会到达套盘31的三点钟方向，进而使得受力件3整体进行旋转，受风叶4转动连接在顶壳33的内部，使得受风叶4随顶壳33进行旋转变桨，从而利用机械原理实现稳定的变桨，提高了可靠性和耐用性，降低了因故障或损坏而导致的额外成本，且采用机械原理实现成本相对较低，机械部件通常较为简单，制造和安装成本相对较低。

参照图8-10，受压联动件9包括滑动连接在套盘31内部的圆轴91，转动连接在圆轴91一端的条形齿92，以及卡接在受风叶4内部的直齿轮93，圆轴91的另一端与斜块81贴合，圆轴91与套盘31同心，从而避免套盘31的旋转对圆轴91造成影响，同时避免了圆轴91对套盘31旋转的干涉，直齿轮93与条形齿92啮合，条形齿92位于顶壳33内部，顶壳33的内部设置有常用卡扣对顶壳33的外部进行限制，使得顶壳33仅可上下移动。

具体的，由于受风叶4转动连接在顶壳33的内部，而直齿轮93则位于两者连接点，当顶壳33带动受风叶4旋转，直齿轮93也随着受风叶4旋转，而顶壳33同时通过卡扣会带动条形齿92旋转，而圆轴91的一端位于斜槽812的内部，这使得圆轴91无法旋转，而圆轴91与条形齿92转动连接，避免干涉，同时保证圆轴91能够对条形齿92进行驱动，使得受风叶4接收动力旋转，从而不需要手动干预风力发电机的运行，同时在受风叶4折叠后依然可利用猛烈风力进行转换。

参照图1-3，直齿轮93与条形齿92的齿数传动比为一比四，使得条形齿92驱动条形齿92带动受风叶4旋转九十度进而与安装壳21平行，连杆7设置有三个，那么受风叶4、受力件3等其他对应配合的部件也设置有三个，主要利用现有技术中三个受风叶4能够实现最有效的风能转化原理，由于连杆7设置三个，那么套轴51与槽环12贴合时，而由于通过机械的驱动方式变桨，三个连杆7由于受到驱动会向安装壳21的方向靠拢，为了避免连杆7对斜块81的移动干涉，三个连杆7间距的直径大于斜块81的外径，此时受风叶4也会与安装壳21垂直，并且此时受风叶4会与导向杆22共线，进而可保证受风叶4的折叠，同时保证受风叶4折叠后与安装壳21平行。

本发明的工作原理如下：风力对受风叶4进行吹动时，受风叶4和机头2同步进行转动，而受风叶4与顶壳33连接，此时受风叶4带动套盘31、圆杆32和顶壳33转动连接，圆杆32带动连杆7和连接套53进行转动，而套盘31带动受压联动件9进行转动，连接套53带动套轴51和传动轴52进行转动，传动轴52转动对发电机体101进行传动发电，而风速检测器103检测风速，当风速检测器103检测风速大于设定值控制电推杆10推动直杆11进行移动，直杆11推动轴套61进行移动，当轴套61移动时通过弹簧62带动套轴51、传动轴52和连接套53进行移动，实心弧条63会在内空套82的内部移动，连接套53移动时对连杆7进行推动，多个连杆7向安装壳21的圆心进行靠近，当连杆7移动对圆杆32进行推动，而套盘31转动在套壳23，套壳23对套盘31进行限制，这使得圆杆32被推动后带动套盘31与顶壳33进行转动，顶壳33带动条形齿92、直齿轮93和受风叶4进行转动，斜块81和内空套82受到实心弧条63和圆轴91的影响同步旋转，从而使得受风叶4的受风面积逐渐变小，随着套轴51逐渐移动，当套轴51受推动与槽环12贴合时，受风叶4与安装壳21共线，实心弧条63也与斜块81贴合；

此时，若风速变小，控制电推杆10会受控制自动收缩，直杆11会通过轴套61带动套轴51进行移动，套轴51会带动连杆7向远离安装壳21圆心的位置移动，进而圆杆32受连杆7拉动带动套盘31回转，进而受风叶4的受风面积会逐渐变大；

此时，若风速继续变大，风速检测器103检测风速超过设定值，此时套轴51受到槽环12的限制，而轴套61会受直杆11进行移动，轴套61会压缩弹簧62，而实心弧条63会对斜块81进行推动，斜块81和内空套82进行同步移动，由于圆轴91受套盘31限制无法移动，而斜块81移动使得与圆轴91接触位置发生变化，同时圆轴91无法移动出斜块81的内部，导致斜块81对外部的圆轴91进行挤压，而圆轴91受斜槽812路径高度影响进行平移，圆轴91向直齿轮93的方向移动，直齿轮93带动条形齿92同步移动，条形齿92对直齿轮93进行驱动，直齿轮93带动受风叶4同步转动九十度，使得受风叶4与安装壳21平行达到翻转折叠；

而当风速持续减小，直杆11回移拉动轴套61，轴套61回移带动实心弧条63在内空套82的内部移动，且弹簧62会进行回弹，当弹簧62回弹完毕，实心弧条63也与内空套82远离斜块81一端的内壁贴合，此时轴套61继续回移，轴套61会通过弹簧62拉动套轴51回移，进而套轴51通过连杆7使得受风叶4进行旋转，同时斜块81则会带动圆轴91回移，使得圆轴91带动直齿轮93同步下移，条形齿92驱动直齿轮93回转九十度，此时受风叶4也会随直齿轮93寻找九十度，最终同步开展与翻转复位。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。