专利名称：具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及垂直风力机，特别提供了一种具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机。
背景技术：
现有的垂直轴风力机均存在风力板受风面积小时动力输出小,受风面积大时又存在大量的不做功侧阻力等问题，而且风力机的抵抗大风或强风能力差。此外，现有的风力机都是一体成型的，需要现场施工，结构复杂，不方便维修和组装，为了很好的解决上述难题，人们一直在寻找一种新型的垂直轴风力机。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机，以解决以往风力机存在的输出功率低、抗风能力差、结构复杂、维修困难等问题。本实用新型提供的具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机，其特征在于，所述的风力机包括:根据风向控制风力机朝向的风向舵I ;一个或多个可相互堆叠的用于产生能量的风力单元，所述的风力单元包括机头2、立柱3、风力臂4和风力板5，其中，机头2与立柱3上端相连，机头中的立轴a 6与立柱内的转轴7相连，机头2的水平两侧分别安装有风力臂4，其中，风力臂内的传动轴8 一端安装有伞齿轮，与立轴a 6上套装的伞齿轮匹配连接，且传动轴8的另一端也安装有伞齿轮，与立轴b 9上套装的伞齿轮匹配连接；其中，立轴b 9通过横杆与风力板5相连，且风力板5能够以立轴b 9为中心轴转动；所述的风向舵I通过横杆与基座10相连，基座内的座轴11与顶端风力单元上机头中的立轴a 6上端相连,驱动立轴a 6转动,立轴a 6带动转轴7、传动轴8、风力板5转动，实现风力机朝向定位。本实用新型提供的具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机，采用有风向舵的对风方式和机械联动机构，使风力板在不做功时，旋转到顺风的角度与风向舵平行把阻力降到最小。机械联动机构，使每个风力臂以风向为轴转动到过90度时，风力板板面与风向夹角为0度,把阻力降到最小，随着风力机继续转动风力板也开始变角度,变角度的同时也开始辅助做功，变阻力为动力，使得风力机效率及功率提高，根本性的解决了不做功侧风力板产生阻力的难题。本实用新型提供的具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机，其具体的工作过程可分为风力机朝向定位和风力臂旋转做功。其中，风力机朝向定位的过程为:风向舵依据风向进行随动过程中，带动基座内的座轴转动，座轴驱动机头中的立轴a转动后,转轴也跟随立轴a进行转动，与此同时立轴a上的伞齿轮将转动传送到风力臂内的传动轴，带动风力板转动定位，从而实现风力机整体的朝向定位。而风力板部分，由于传动轴通过末端的伞齿轮将转动传送到立轴b上，带动风力板以立轴b旋转，使两侧的风力板自动进行角度调节。风力臂旋转做功的过程为:风力机朝向定位确定后，由于两侧的风力板之间存在风力差，从而驱动风力臂绕着立轴a进行转动做功，而在风力臂的转动过程中，机头内的伞齿轮副绕着立轴a做行星运动，驱动风力臂内的传动轴，风力臂内的传动轴又会驱动立轴b旋转，适时的自动调节风力板角度，实现不做功的风力板与风向平行，降低阻力；做功的风力板与风向垂直，提高有效面积，增大输出功率。当风向改变时，风力机便会再次自动进行朝向定位，然后进行风力臂旋转做功，大大提高了风机的使用范围，而且也提高了风力机的可操作性。其中，优选风力单元之间的相互堆叠方式为通过结合子将立柱内的转轴7下端与下层机头中的立轴a 6上端进行平键连接，从而实现风力机在朝向定位时，可根据风向通过风向舵的驱动完成风力单元从上至下的整体朝向定位。本实用新型中的单元模块化设计，方便生产，生产厂把单个风力单元调试好后即可出厂，同时对于老化的零部件维修更换也非常方便，此外，还可以根据使用地的具体风力条件和输出功率要求，采用不同个数的风力单元进行堆叠组合，同时还可以更换风力板的面积大小，使风力机实现最佳的方案。进一步优选，所述横杆与风力板5的连接方式为横杆两端安装有轴承座12，轴承座12的底角与风力板相连，且横杆与风力板5之间连有盘簧13，风力板5能够绕着横杆上下翻转；更为优选，盘簧13个数为2个，与轴承座12的位置相对应；所述的盘簧采用预加载的方式让盘簧接近线性区域，当风力超过风力机设计功率或是风力板能够承受的力度时，风力板便会相应地上翘一定角度卸载掉一部分的风力，从而保护风力机的正常安全运行，提高风力机的适用性。进一步优选，所述传动轴8的几何中心处安装有万向节14，为了让风力臂工作时的挠性弯曲不影响风力臂内传动轴转动的灵活性。进一步优选，相互堆叠的风力单元为上下交叉堆叠，以提高风力机的输出功率；其中，更为优选上下风力单元上的风力臂之间可呈45度、60度、90度任意夹角。进一步优选，风力臂4以立轴a 6为中心轴的转动角速度与风力板5以立轴b 9为中心轴的转动角速速比为2:1 ;风力板5以立轴b 9为中心轴的转动相对于风力臂4以立轴a 6为中心轴的转动为反向转动。进一步优选，机头2与立柱3的连接方式为通过法兰进行连接，提高机头和立柱之间连接的稳定性；机头中的立轴a 6与立柱内的转轴7的连接方式为平键连接，将立柱a中的转动准确的传递到转轴上。本实用新型提供的具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机，其优点在于:结构简单、输出功率高、抗风能力好、便于维修和组装、适用范围广。
以下结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明:
图1为具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机a的结构示意图；图2为具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机b的结构示意图；[0024]图3为具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机b的俯视图。
具体实施方式
实施例1如
图1所示为一种具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机，风力机包括:根据风向控制风力机朝向的风向舵I ;一个可相互堆叠的用于产生能量的风力单元，所述的风力单元包括机头2、立柱3、风力臂4和风力板5，其中，机头2与立柱3上端相连，机头中的立轴a 6上面与风向舵I与立柱内的转轴7相连，机头2的水平两侧分别安装有风力臂4，其中，风力臂内的传动轴8 一端安装有伞齿轮，与立轴a 6上套装的伞齿轮匹配连接，且传动轴8能够带动风力臂4以立轴a 6为中心轴转动，传动轴8的另一端也安装有伞齿轮，与立轴b 9上套装的伞齿轮匹配连接；其中，立轴b 9通过横杆与风力板5相连，且风力板5能够以立轴b 9为中心轴转动；所述的风向舵I通过横杆与基座10相连，基座内的座轴11与顶端风力单元上机头中的立轴a 6相连,驱动立轴a 6转动，立轴a 6带动转轴
7、传动轴8、风力板5转动，实现风力机朝向定位。所述传动轴8的几何中心处安装有万向节14，为了让风力臂工作时的挠性弯曲不影响风力臂内传动轴转动的灵活性。所述横杆与风力板5的连接方式为横杆两端安装有轴承座12，轴承座12的底角与风力板相连，且横杆与风力板5之间连有盘簧13，风力板5能够绕着横杆上下翻转，盘簧13个数为2个,与轴承座12的位置相对应。所述传动轴8的几何中心处安装有万向节14，为了让风力臂工作时的挠性弯曲不影响风力臂内传动轴转动的灵活性。优选，风力臂4以立轴a 6为中心轴的转动角速度与风力板5以立轴b 9为中心轴的转动角速速比为2:1 ;风力板5以立轴b 9为中心轴的转动相对于风力臂4以立轴a 6为中心轴的转动为反向转动。实施例2如图2所示为一种具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机，该风力机包括:根据风向控制风力机朝向的风向舵I ;两个上下交叉堆叠的用于产生能量的风力单元，其中，两个风力单元上的风力臂呈90度夹角，所述的风力单元包括机头2、立柱3、风力臂4和风力板5，其中，机头2与立柱3上端相连，机头中的立轴a 6与立柱内的转轴7相连，机头2的水平两侧分别安装有风力臂4，其中，风力臂内的传动轴8 一端安装有伞齿轮，与立轴a 6上套装的伞齿轮匹配连接，且传动轴8能够带动风力臂4以立轴a 6为中心轴转动，传动轴8的另一端也安装有伞齿轮，与立轴b 9上套装的伞齿轮匹配连接；其中，立轴b 9通过横杆与风力板5相连，且风力板5能够以立轴b 9为中心轴转动；所述的风向舵I通过横杆与基座10相连，基座内的座轴11与顶端风力单元上机头中的立轴a 6相连，驱动立轴a 6转动，立轴a 6带动转轴7、传动轴8、风力板5转动，实现风力机朝向定位；两个风力单元之间的相互堆叠方式为通过结合子将立柱内的转轴7下端与下层机头中的立轴a6上端进行平键连接，从而实现风力机在朝向定位时，可根据风向通过风向舵的驱动完成风力单元从上至下的整体朝向定位。所述横杆与风力板5的连接方式为横杆两端安装有轴承座12，轴承座12的底角与风力板相连，且横杆与风力板5之间连有盘簧13，风力板5能够绕着横杆上下翻转，盘簧13个数为2个,与轴承座12的位置相对应。优选,风力臂4以立轴a 6为中心轴的转动角速度与风力板5以立轴b 9为中心轴的转动角速速比为2:1 ;风力板5以立轴b 9为中心轴的转动相对于风力臂4以立轴a 6为中心轴的转动为反向转动。
权利要求1.一种具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机，其特征在于，所述的风力机包括: 根据风向控制风力机朝向的风向舵(I); 一个或多个可相互堆叠的用于产生能量的风力单元，所述的风力单元包括机头(2)、立柱(3)、风力臂(4)和风力板(5)，其中，机头(2)与立柱(3)上端相连，机头中的立轴a (6)与立柱内的转轴(7)相连，机头(2)的水平两侧分别安装有风力臂(4)，其中，风力臂内的传动轴(8) —端安装有伞齿轮，与立轴a (6)上套装的伞齿轮匹配连接，且传动轴(8)的另一端也安装有伞齿轮，与立轴b (9)上套装的伞齿轮匹配连接；其中，立轴b (9)通过横杆与风力板(5)相连，且风力板(5)能够以立轴b (9)为中心轴转动； 所述的风向舵(I)通过横杆与基座(10 )相连，基座内的座轴(11)与顶端风力单元上机头中的立轴a (6)相连,驱动立轴a (6)转动,立轴a (6)带动转轴(7)、传动轴(8)、风力板(5 )转动，实现风力机朝向定位。
2.按照权利要求1所述具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机，其特征在于:风力单元之间的相互堆叠方式为通过结合子将立柱内的转轴(7)下端与下层机头中的立轴a (6)上端进行平键连接。
3.按照权利要求1或2所述具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机，其特征在于:所述横杆与风力板(5)的连接方式为横杆两端安装有轴承座(12)，轴承座(12)的底角与风力板相连，且横杆与风力板(5)之间连有盘簧(13)，风力板(5)能够绕着横杆上下翻转。
4.按照权利要求1或2所述具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机，其特征在于:所述传动轴(8)的几何中心处安装有万向节(14)。
5.按照权利要求1或2所述具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机，其特征在于:相互堆叠的风力单元为上下交叉堆叠。
6.按照权利要求1所述具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机，其特征在于:风力臂(4)以立轴a (6)为中心轴的转动角速度与风力板(5)以立轴b (9)为中心轴的转动角速速比为2:1。
7.按照权利要求1所述具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机，其特征在于:风力板(5)以立轴b (9)为中心轴的转动相对于风力臂(4)以立轴a (6)为中心轴的转动为反向转动。
8.按照权利要求1所述具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机，其特征在于:机头(2)与立柱(3)的连接方式为通过法兰进行连接。
9.按照权利要求1所述具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机，其特征在于:机头中的立轴a (6)与立柱内的转轴(7)的连接方式为平键连接。
10.按照权利要求3所述具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机，其特征在于:所述的盘簧(13)个数为2个，与轴承座(12)的位置相对应。
专利摘要本实用新型公开了一种具有强风保护功能的机械联动式可堆叠垂直轴风力机，该风力机包括根据风向控制风力机朝向的风向舵；一个或多个可相互堆叠的用于产生能量的风力单元，所述的风向舵通过横杆与基座相连，基座内的座轴与风力单元的立柱内的转轴相连，驱动立轴a转动，实现风力机朝向定位；该风力机具有结构简单、输出功率高、抗风能力好、便于维修和组装、适用范围广等优点。
文档编号F03D7/06GK202946307SQ20122065710
公开日2013年5月22日 申请日期2012年12月4日 优先权日2012年12月4日
发明者朴永云 申请人:朴永云