[实用新型]活动叶片式低阻风力机

说明书

本实用新型是一种新型高效立轴式风力机，属动力机械领域。

目前所有的风力机可以分成立轴式和水平轴式两大类。其中立轴式风力机机身主要由立轴和装在立轴上的叶片组成，当处在立轴一侧（推力区）的叶片被风推动带动立轴顺风转动时，处在立轴另一侧（阻力区）的叶片则逆风转动，产生很大的风阻力，阻碍立轴的转动，故风力机效率较低。水平轴式风力机具有立轴和由叶片组成的风轮，作用在风轮上的风力分成阻力和升力两部分，由于只有升力才能推动风轮转动，所以也存在效率低的问题。不仅如此，风力机还不得不提高强度来承受这些阻力，因此增加了风力机的重量和造价。多年来在减小风阻提高效率方面有许多设想，但未能取得明显效果。

本实用新型提出一种新型结构的立轴式风力机，它可以在处于推力区内叶片受风推力不变的情况下，明显减小处于阻力区内的叶片的风阻。

本实用新型的风力机的基本原理是：风力机叶片开始进入阻力区时，控制机构使叶片平面迅速转变到与风向平行的位置，阻风面积很小，风阻很小；叶片开始进入推力区时，控制机构又使叶片平面迅速竖直迎风，工作面积最大。

实现本风力机的基本原理的方法有许多，例如：风力机叶片可做成具有叶片轴，叶片可绕叶片轴的轴线旋转：叶片轴可以是水平轴，叶片从迎风的铅垂位置旋转到平行于风向的水平位置；叶片轴亦可是铅垂轴，叶片从迎风的铅垂位置旋转到平行于风向的另一铅垂位置；叶片可以做成整张大叶片整体转动，亦可将整张大叶片分成数张小叶片，各小叶片分别绕各自的轴转动。

与以往的风力机相比，这种新型风力机具有如下优点：

由于本风力机可明显减小风阻，其效率高于现有风力机；

由于本风力机可明显减小风阻，故减少了整机受力，与现有风力机相比，重量减轻，造价降低。并可在风力机的顶部和中部向地面拉钢索，保证大风时的安全；

本风力机可以多层叠加，故可根据实际要求，制成中小型或大型风力机。

本风力机是实现上述基本原理的方法之一，其具体结构如下：

图1是本风力机整机图

图2和图3是控制机构

图1，本风力机包括机身和控制机构两部分。机身由立轴、横梁和大叶片等组成。控制机构由电磁铁、连杆机构、风标、铜环、风速板、电刷盘及电刷、半铜环盘和行程开关等组成。

机身结构：见图一，横梁2固定在立轴1上，大叶片固定在横梁2上，与横梁一起带动立轴1转动。图中风力机共两层（亦可多层），每层四张大叶片。大叶片由固结在在横梁上的竖钢管3、穿在竖钢管3上的叶片轴4和固结在叶片轴4上的小叶片5组成。叶片轴可带动小叶片5绕轴转动至垂直位置（关闭，迎风），或水平位置（打开，受风面积最小）。整个大叶片外形如同一扇百页窗。

控制机构：图2，叶片轴的转动是由固定在竖钢管上的电磁铁6和连杆机构控制的。电磁铁6由罩壳7、底壳8、铁芯9、弹簧10、活动衔铁11组成。罩壳7固定在竖钢管上，与底壳8以螺纹相连接，调节底壳在罩壳上的位置，可以调节衔铁11的行程大小。连杆12两端分别与活动衔铁和拉杆13用销连接，拉杆13通过弹簧14与固定在叶片轴上的弹性夹套15的一端连接，弹性夹套15的另一端开槽并装有调节螺钉16，可以调节和固定夹套在叶片轴上的位置。当叶片进入阻力区时，电磁铁失电，弹簧10压下衔铁，通过连杆、拉杆、弹簧14和弹性夹套，使叶片轴转动，直至叶片轴上的销17碰到竖钢管上的定位销18，此时叶片处于水平位置（如图2所示）；当叶片进入推力区，电磁铁得电，衔铁被吸起，拉动连杆、拉杆、夹套等使叶片转动至竖直位置，受风工作。弹簧14可使叶片减震。

每张大叶片共有六层小叶片，装有三只电磁铁分别控制一层、两层或三层小叶片的启、闭。处于同一铅垂平面的大叶片为一组，其上处于相同位置的电磁铁（如图1中的电磁铁6，6′）的一端接在同一个电刷上，这样共有三个电刷为一组，控制一组大叶片，全机共有四组电刷控制四组大叶片。

图3，电磁铁的通断电是由风标、风速板和行程开关等控制的。