一种护栏式风力发电装置的制作方法

本发明涉及一种护栏式风力发电装置，属于风力发电设备技术领域。

背景技术：

随着新能源需求的日益增长，以及智能微电网、物联网的发展，城市间的分布式新能源需要一种发电装置满足发电需求。

风力发电机是风能转化为电能的重要方式，现有的风力发电机主要分为大型风力发电机和小型风力发电机，大型风力发电机占地大，尤其需要根据风向调整发电机叶片的迎风方向，所以在立体空间占用了很大的体积，多分布在郊区开阔地区，无法适应城市需求。

而现有的中、小型风力风机存在发电功率低、不稳定，发电功率和品质低，无法有效利用的问题。而小型风力发电机体积小。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于，提供一种可以将多个中、小型风机安装在同一个类护栏装置上的护栏式风力发电装置，可以将护栏上安装的多组中小型风力发电叶片采集的风的动力集中，传输到同一发电机，获得比单个风机功率更大、更稳定的电力。

为了实现上述目的，本发明采用的技术手段是：一种护栏式风力发电装置，在护栏架上分布安装多组的风力取力单元，每个风力取力单元包括若干取力叶片、单向输出组件、变向传动组件、输出组件，取力叶片通过单向输出组件输出至变向传动组件，变向传动组件以统一的方向输出至输出组件，多组输出组件连接发电机。

进一步的，所述单向输出组件包括叶片安装盘，在叶片安装盘的外圆周上安装取力叶片，叶片安装盘两端向内设置沉槽，在叶片安装盘的圆盘中心安装取力轴，在叶片安装盘的两个端面沉槽内，各设置一个安装在取力轴上的单向转盘，两个单向转盘方向相反，在叶片安装盘的两端各设置一个安装在取力轴上的端盖，在端盖外部设置锥形齿轮。两个单向转盘中的一个驱动所在侧端盖跟随叶片安装盘转动，而另一侧的端盖不转动。

更进一步的，所述单向转盘为至少具有一个棘齿的棘轮，棘爪设置在端盖内与棘轮配合，两个单向转盘棘轮的棘齿方向相反。

取力叶片与叶片安装盘相连，叶片的转动驱动安装盘转动，单向转盘和叶片安装盘相连，单向转盘可以通过安装在单向转盘上的单向棘轮实现转盘的单向运动，采用涡旋状的棘轮和棘爪，当顺着涡旋轴方向转动时，棘爪会在涡旋轴表面滑动，而不会对涡旋轴的转动方向产生影响，当逆着涡旋轴转动时，棘爪和涡旋突出的直角侧锁死，进而实现单向转动输出。当叶片顺时针旋转，单向输出装置一侧的棘轮、棘爪动作，使得所在侧的端盖转动，通过端盖上的齿轮驱动变向传动组件的一个传动组件跟随转动，而叶片逆时针旋转时，则正好相反，进而使取力叶片无论顺时针或逆时针转动时，都能驱动不同侧的机构工作，由输出组件输出。

更进一步的，所述变向传动组件包括两组相同的传动组件，每组传动组件包括与端盖锥形齿轮啮合的上传动齿轮，传动杆的上端连接上传动齿轮，传动杆的下端连接下传动齿轮，下传动齿轮连接安装在输出组件轴上的输出齿轮。

进一步的，所述取力叶片的安装面位于护栏架内，并与护栏面平行。

进一步的，所述输出组件为齿轮、链条组合或滑轮和传动绳组合，变向传动组件连接齿轮或滑轮轴，通过链条或传动绳将输出组件的齿轮或滑轮与发电机轴上的齿轮或滑轮连接。

当取力叶片驱动转盘顺时针转动时，一侧的单向转盘通过转盘连接的齿轮组将动力输出，而另一侧转盘则没有扭矩输出。逆时针时正好相反，从而保证取力叶片无论顺时针或逆时针，输出到传动组件的转动方向相同。不同组之间的输出组件，如滑轮之间通过传动绳连接，多组的滑轮通过传动绳和发电机连接，每个风力取力单元输出到滑轮的方向相同，所以每个滑轮的转动方向相同，驱动传动绳向一个方向转动，将每个滑轮的动力传动到同一传动绳上，传动绳驱动发电机转动，将每个风力发电的叶片动力集中传输到发电机，将电能转化为动能。

当护栏上的某一个风力发电叶片不转，或风力取力单元输出组件的转动速度比传动绳的速度低时，由于单向输出组件相对取力叶片的转速更快，而与取力叶片滑动连接，不会将传动绳的动力反向驱动未转动的取力叶片，就像自行车下坡时车轮转速过高，而车轮不会驱动脚蹬转动一样。护栏上的取力叶片只会将有益功率输出到传动绳中，当不转、或者低速时并不会对系统产生影响，使整个风力发电护栏系统运行更加稳定、高效。

本发明的有益技术效果是：

1、能将来自护栏不同侧的风能转化为动能，而不需要主动改变发电机叶片的迎风方向，更大的节省风力发电机占据的立体空间；

2、将多组风力叶片的动力集中发电，解决了单个中、小型风力发电机发电功率小、电压低、不稳定、难利用的问题，得到输出功率更高更稳定的电力；

3、能充分利用现有环境中大量的已安装护栏，只需对现有护栏结构上稍加改造，充分利用闲置空间，大大降低了发电成本，绿色环保。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明安装在护栏架上的结构示意图；

图2是本发明安装在护栏架上的结构示意图；

图3是本发明单个风力取力单元的结构示意图；

图4是本发明单个风力取力单元的局部结构示意图；

图5是本发明单个风力取力单元的单向输出组件的结构示意图；

图6是本发明输出组件的局部结构示意图。

图中：1、护栏架，2、风力取力单元，21、取力叶片，22、单向输出组件，221、叶片安装盘，222、取力轴，223、单向转盘，224、端盖，225、锥形齿轮，226、棘轮，227、棘爪，23、变向传动组件，231、上传动齿轮，232、传动杆，233、下传动齿轮，24、输出组件，241、滑轮，242、传动绳，3、发电机。

具体实施方式

如图1、2所示，一种护栏式风力发电装置，在护栏架1上分布安装多组的风力取力单元2，每个风力取力单元2包括若干取力叶片21、单向输出组件22、变向传动组件23、输出组件24，取力叶片21通过单向输出组件22输出至变向传动组件23，变向传动组件23以统一的方向输出至输出组件24，多组输出组件24连接发电机3。

所述单向输出组件22包括叶片安装盘221，在叶片安装盘221的外圆周上安装取力叶片21，叶片安装盘221两端向内设置沉槽，在叶片安装盘221的圆盘中心安装取力轴222，在叶片安装盘221的两个端面沉槽内，各设置一个安装在取力轴222上的单向转盘223，两个单向转盘223方向相反，在叶片安装盘221的两端各设置一个安装在取力轴222上的端盖224，在端盖224外部设置锥形齿轮225。两个单向转盘223中的一个驱动所在侧端盖跟随叶片安装盘转动，而另一侧的端盖224不转动。

每个叶片对应安装的单向输出组件22，可以通过单向轴承达到单向转动的效果，也可以通过单向卡扣等方式实现，可以根据该发电机的运行工况来选择方案，也属于本专利的保护范围。发电机的齿轮组、转轴本质是也是为了变向和传动力矩，也可以通过绳传动、皮带传动等方式实现变向传动的效果，也属于本专利的保护范围。

如图5所示，所述单向转盘223为至少具有一个棘齿的棘轮226，棘爪227设置在端盖224内与棘轮226配合，两个单向转盘棘轮226的棘齿方向相反。

取力叶片与叶片安装盘相连，叶片的转动驱动安装盘转动，单向转盘和叶片安装盘相连，单向转盘可以通过安装在单向转盘上的单向棘轮实现转盘的单向运动，采用涡旋状的棘轮和棘爪，当顺着涡旋轴方向转动时，棘爪会在涡旋轴表面滑动，而不会对涡旋轴的转动方向产生影响，当逆着涡旋轴转动时，棘爪和涡旋突出的直角侧锁死，进而实现单向转动输出。当叶片顺时针旋转，单向输出装置一侧的棘轮、棘爪动作，使得所在侧的端盖转动，通过端盖上的齿轮驱动变向传动组件的一个传动组件跟随转动，而叶片逆时针旋转时，则正好相反，进而使取力叶片无论顺时针或逆时针转动时，都能驱动不同侧的机构工作，由输出组件输出。

如图3、4所述变向传动组件23包括两组相同的传动组件，每组传动组件包括与端盖锥形齿轮啮合的上传动齿轮231，传动杆232的上端连接上传动齿轮231，传动杆232的下端连接下传动齿轮233，下传动齿轮233连接安装在输出组件24轴上的输出齿轮。

如图1、2所示，所述取力叶片21的安装面位于护栏架1内，并与护栏面平行。

如图6所示，所述输出组件24为齿轮、链条组合或滑轮241和传动绳242组合，变向传动组件连接齿轮或滑轮轴，通过链条或传动绳将输出组件的齿轮或滑轮与发电机轴上的齿轮或滑轮连接。滑轮、传动绳组成的传动是为了将不同的风力发电的叶片的动力集中，是一种质量小、效率高、长距离的传动方式，如护栏架的距离较小、传输扭矩不大，也可以使用转轴、齿轮的传动方式来集中动力，也属于本发明的保护范围。

风力发电系统发电机的选择，发电机变电系统、电力的存储入网方式等应用场景，可以根据发电机系统设计工况的改变而改变。

当取力叶片驱动转盘顺时针转动时，一侧的单向转盘通过转盘连接的齿轮组将动力输出，而另一侧转盘则没有扭矩输出。逆时针时正好相反，从而保证取力叶片无论顺时针或逆时针，输出到传动组件的转动方向相同。不同组之间的输出组件，如滑轮之间通过传动绳连接，多组的滑轮通过传动绳和发电机连接，每个风力取力单元输出到滑轮的方向相同，所以每个滑轮的转动方向相同，驱动传动绳向一个方向转动，将每个滑轮的动力传动到同一传动绳上，传动绳驱动发电机转动，将每个风力发电的叶片动力集中传输到发电机，将电能转化为动能。

风力发电机组的机身支架是为了固定发电机的安装轴方向，使发电机叶片固定的安装方向，叶片朝向不会随着风的方向转动，又不同于垂直轴风机，其可以正传和反转，叶片的迎风面积更大，大大节省了风力发电机的立体空间，而这个支架本质上是个固定结构，可以根据安装位置不同采用不同的结构和形状。所以根据工作空间采用吊装、多支架固定等方式也属于专利的保护范围。

当护栏上的某一个风力发电叶片不转，或风力取力单元输出组件的转动速度比传动绳的速度低时，由于单向输出组件相对取力叶片的转速更快，而与取力叶片滑动连接，不会将传动绳的动力反向驱动未转动的取力叶片，就像自行车下坡时车轮转速过高，而车轮不会驱动脚蹬转动一样。护栏上的取力叶片只会将有益功率输出到传动绳中，当不转、或者低速时并不会对系统产生影响，使整个风力发电护栏系统运行更加稳定、高效。

本发明能将来自护栏不同侧的风能转化为动能，而不需要主动改变发电机叶片的迎风方向，更大的节省风力发电机占据的立体空间；将多组风力叶片的动力集中发电，解决了单个中、小型风力发电机发电功率小、电压低、不稳定、难利用的问题，得到输出功率更高更稳定的电力；能充分利用现有环境中大量的已安装护栏，只需对现有护栏结构上稍加改造，充分利用闲置空间，大大降低了发电成本，绿色环保。

本发明每个传动滑轮将风力发电叶片的动能同向输出到传动绳，将护栏上的每一个风力叶片的动力集中，驱动连接在传动绳上的发电机转动，将每个安装在护栏上的风力发电叶片的动能转化为电能。将多组风力发电叶片安装在同一组类护栏结构上，这里指的类护栏结构上是指类似的护栏的面阵、列阵结构。风力发电机的立体空间占用小，可以使用在楼宇、桥梁、道路、城市公共设施等有风位置、应用空间广。且该风力发电系统可以在现有类护栏装置上改造，如楼顶护栏、桥梁护栏、道路护栏、甚至高压电，基站的支架都可以，只需加入叶片、传动装置、发电机和变电器即可。

本申请实施例只是用于说明本申请所公开的技术特征，本领域技术人员通过简单的替换所进行的改变，仍然属于本申请所保护的范围。