[发明专利]导流型机械储能式垂直轴风动力机

说明书

[技术领域]

本发明创造涉及风动力机技术领域，具体地说是一种导流型机械储能式垂直轴风动力机。

[背景技术]

自然风中蕴藏着巨大的能量，它是一种无污染、可再生的绿色能源。要利用风能服务人类，首先必须通过风轮将风能转换成机械能。根据风轮结构不同，可分为水平轴风轮和垂直轴风轮两大类。垂直轴组合式风轮由导流型风轮与环形增速导流罩组成，它们组合运行，功能互补，很好地克服了单独风轮运行时的不足，大幅度提高了风能转换率和输出力矩。由于自然风不稳定，使风轮经常交替处于主动或被动的运行状态，导致组合式风轮机械能输出不稳定。这也是目前风能利用领域中普遍存在的问题，而解决之道在于增设机械储能机构，将所获之机械能进行存储与缓释。但实现机械储能与缓释必须先解决：1.提升转速，因为被存储能量的大小与转速的平方成正比。2.自动脱啮，因为运行于从动状态的风轮会消耗额外能量。因此就需要再配套设计一种具有整合提升转速和自动脱啮功能的复合传动机构，为实现机械储能与缓释创造条件。

[发明内容]

本发明的目的在于适应自然风的不稳定特性，克服现有技术的不足，提供一种新功能设备：带风速提升和双重导流组合风轮将风能转换为机械能，并自动将冗余能量加以储存和缓释，实现机械能的稳定输出。该设备即导流型机械储能式垂直轴风动力机。

为实现上述目的，设计一种导流型机械储能式垂直轴风动力机，包括组合式风轮(1)、复合传动机构(2)、离心式变惯量机械储能机构(3)、基座(4)，其特征在于组合式风轮安装于基座之上；复合传动机构、离心式变惯量机械储能机构安装于基座之内，自上而下沿垂直轴向依次安装，构成整体。

所述的组合式风轮包括导流型风轮(1.1)、环形增速导流罩(1.2)、中心轴(1.3)，环形增速导流罩位于导流型风轮外侧，固定安装于基座上；内置导流型风轮可随风转动，通过中心轴和轴承支撑于基座上；两者的安装圆心重合；自然风流经环形增速导流罩后再对导流型风轮作功，并通过中心轴向下部复合传动机构输出力矩。

所述的复合传动机构由行星增速器(2.1)、超越离合器(2.2)、输出联接轴(2.3)沿垂直轴方向自上而下安装联接构成，行星增速器的输入轴与上部风轮同轴；行星增速器的输出轴通过超越离合器与输出联接轴啮合或脱啮；通过输出联接轴向下部离心式变惯量机械储能机构输出力矩。

所述的离心式变惯量机械储能机构由同步器(3.2)、连杆(3.3)、惯性体(3.4)沿垂直轴向自上而下连接构成，同步器的公共齿轮安装于垂直轴(3.1)上部；从同步器的多个分齿轮上，分别引出各自的连杆；各连杆下部设有一个惯性体；机械力矩从垂直轴的上端输入、下端输出。

综上所述，组合式风轮实现风能的高效转换；复合传动机构实现转速倍增，同时随着风况的变化自动实现构件间的啮合或脱啮，以联接或阻断力矩的传递；离心式变惯量储能机构实现能量的存储与缓释，并最终输出力矩。

本发明与现有技术相比，设计新颖、结构牢固，使用可靠、制造方便。采用组合式风轮大幅度提高了风能的转换率和输出力矩；整体机构静态惯量低，便于低风速启动；当处于高风速时，能在输出力矩的同时，自动将冗余能量以动能和势能两种形式加以储存；当风速降低或无风时，能自动脱啮，维持惯性运转，避免不必要的能量损失，并通过机械能的缓释，继续输出力矩。从而适应了自然风的不稳定性，改善和提高了风动力机的工作效能。

[附图说明]

图1为本发明创造的整体结构示意图

图2为本发明创造的组合式风轮结构示意图

图3为本发明创造的复合传动机构结构示意图

图4为本发明创造的离心式变惯量机械储能机构结构示意图

参见附图：

图1 1组合式风轮  2复合传动机构  3离心式变惯量机械储能机构  4基座

图2 1.1导流型风轮  1.2环形增速导流罩  1.3中心轴

图3 2.1行星增速器  2.2超越离合器  2.3输出联接轴

图4 3.1垂直轴  3.2同步器  3.3连杆  3.4惯性体

[具体实施方式]

结合附图对本发明专利做进一步说明，这种装置的制造技术对本专业的人来说是非常清楚的。

参见图1，导流型机械储能式垂直轴风动力机，包括组合式风轮(1)、复合传动机构(2)、离心式变惯量机械储能机构(3)、基座(4)，其特征在于组合式风轮安装于基座之上，复合传动机构、离心式变惯量储能机构安装于基座之内，自上而下沿垂直轴向依次安装，构成整体；