[发明专利]旋叶式风力换能技术及所制造的微风发电装置

说明书

本发明属机械-电子技术应用领域；确切的讲是依靠风力转换成动能及发电的装置。 

对于沿水平旋转(转轴垂直于地面)的风车结构而言，虽具有不防碍有用四周空间的优点，但由于风叶要承受逆风负功，存在效率不佳的缺陷。 

本发明的目的在于解决已有技术的不足之处，最大可能的增加效率，制造出占地空间少且可以方便避雷及具有抗台风功能的塔状风能发电装置。 

本发明的特点：对沿水平面(转轴垂直于地面)上的风车的风叶进行同步自旋转处理，可较大减少风叶逆风时的阻力，成倍的提高效率，且易于进行抗台风处理及安装避雷针，对材料及占地的条件要求都大大的降低了。 

本发明的技术关键：旋叶式风力换能技术是由(旋转)叶片、主轴、主轴上的滑道鼓(或主轴上的滑道盘)、滑道鼓(或滑道盘)滑道、上叶片轴承总承、下叶片轴承总承、主轴孔、方向舵、行星小齿轮、基座、基座轴孔、行星架、行星轴叶片自转轴、(端)、叶片自转(或叶片自转传动轴)轴孔、叶片曲轴(或(叶片)自转传动轴、叶片铰轴、滑道驱动连杆)等组成；基本工作原理为：当地面上的水平流动风作用到方向舵上时，由于主轴与方向舵之间是刚性联接的，因而风流(推动方向舵)总是将主轴的一侧面对风向，行星小齿轮同时齿合于下叶片轴承总承及上叶片轴承总承的齿牙上且行星架(25)((26)为行星轴)可刚性的固定在主轴上，它将约束下叶片轴承总承及上叶片轴承总承只能沿相反的转动方向绕(主轴)转动；(叶片自转的安排)使风的作用将下叶片轴承总承及上叶片轴承总承沿着相反的转动方向转动；由于主轴上的滑道鼓(或主轴上的滑道盘)滑道通过叶片曲轴叶片曲轴(或(叶片)自转传动轴、叶片铰轴、滑道驱动连杆)约束着叶片的自转角度，其角度能在90度之间内往复转动(或90度往复转动加上一个与主轴同步且反向的自转分量的迭加)(另外一种情形下结构上叶片的自转轴与总轴是平行的，叶片除完成90度自转变向外，还要有一个连续自转运动且持续的自转方向与公转方向相反，2者完全抵消，如没有另外机构产生90度过渡变向的情况下，叶片与方向舵的夹角始终保持不变)，使得叶片在顺风运动 时受风面积最大，逆风运动时受风面积最小；因而将风能转换成了叶片及叶片轴承总承的转动动能；其基本特征就体现在：方向舵所产生的力矩驱动主轴随风转动主轴与方向舵的结合既可以是刚性联接在一起的(也可以是以常规的风力助力偏转机构结合，当风力过大时方向舵相对于主轴(绕主轴轴线或与该轴线近似平行的轴略微旋转)自动偏转一定角度；还可以以自动电子控制装置的方式实现，这2种方法都被广泛应用)(使舵的方向顺应风向)；叶片的(自)旋转方式既可以是平行轴旋叶方式也可以是垂直轴旋叶方式；动力的输出可以是由小行星齿轮输出(使用行星齿轮与行星架之间的转速差来发电)，也可以由上下叶片轴承总承(差动)输出(既是2部发电机分别装置在上叶片轴承总承与主轴及下叶片轴承总承与主轴之间，用2者的转速差来同时发电)这样才能从物理机理上获得良好的动平衡保持方向舵能尽可能的顺向风向；可以实现对主轴上的滑道鼓(9)及主轴上的滑道盘(20)上的滑道路径的切换，当风速超常时，进行(电磁)切换变轨到每一叶片都是转向侧面迎风，始终呈最小风阻状态，不再产生过大的旋转力矩(可以适量的继续发电)，在方向舵功能不断顺向风向的过程中，叶片的使得该构造具有抗强风功能，风叶的表面即可以是刚性或弹性的平面或曲面，也可以是复合张力膜结构，弹性膜结构有2点优点：首先；自适应风力冲击，易于形成个状态下的最大风阻，其次；缓冲瞬间冲击。 

上述的平行轴旋叶方式是指：叶片的自转轴与主轴平行，通过主轴上的滑道鼓滑道与叶片曲轴的配合产生叶片自转。上述的垂直轴旋叶方式是指：叶片的自转轴与主轴垂直，通过主轴上的滑道盘滑道，驱动齿轮，(叶片自转)传动轴，叶片铰轴，滑道驱动连杆之间的配合产生叶片自转。 

上述的旋叶表面既可以是刚性的曲面也可以是中间区域弹性张力膜结构，有利于增加风阻及力学缓冲。所述的风叶表面的复合张力膜是指风叶的中间区域弹性张力膜结构，风吹下可使之凹陷，有利于增加风阻及力学缓冲；风力更加强时张力膜即可以是完整体，也可以是加工有一些泄流隙(无强风时处于闭合或微开状态，强风来到时泄流孔逐渐增大)；也或者是在上下叶片轴承总承与主轴之间增设离心摩擦刹车装置，已达到限速之目的，额外能量以热的形式释放，保护发电机及机械部件。