行星相位式风帆风力发动机制造技术

本发明专利技术提供了一种行星相位式风帆风力发动机。它是由支撑轴、机架、百页风帆、周转式行星相位机构、超速限制机构及尾舵组成。它是通过周转式行星相位机构，使风帆作滞后于主轴二分之一角速度自转的相位运动装置。这样风帆在工作位置时能较多地吸收风能，在回程时又能减小气流对风帆的阻力。该机的风向定位是通过尾舵调整太阳轮的转角来实现的。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于风力发动机系统整机结构的改进。本专利技术以前的风力发动机在相对稳定风速下工作时，它的受风桨叶叶片或风帆，只绕其支撑轴轴心公转，自身没有相对自转。风向定位主要采用尾翼带动整机转动的调整方法。此外超速限制和停机的控制系统越完善就越复杂。本专利技术是针对以上存在的问题对整体结构进行改进设计的。本专利技术是要提供一种风帆与主轴保持行星相位关系的风力发动机。如图一所示，它是由支撑轴(1)通过轴承支撑着一个中间是空心轴的于轴对称的工字形或星形机架(2)(以下简称机架)，两个或多个百叶风帆(6)(7)，行星相位机构和调整机构组成。百叶风帆由对称于风帆轴的风帆架(7)和对称于百叶轴的百叶片(6)组成，它安装在机架(2)两侧的轴承孔内。机架上部轴孔伸出的风帆轴上装有行星轮(4)和调整轴(12)。调整杆(13)安装在风帆轴滑槽内并与调整轴(12)铰接为一体。每一个百叶轴上都铰接着一个百叶柄(14)，它们通过拉杆与调整杆(13)连接在一起，并用拉簧(15)施加一定的张紧力，使百叶片(6)闭合，使风力检测板(9)处于直立位置。行星传动的太阳轮(3)通过轴套安装在支撑轴(1)上，并与尾舵(10)铰接为一体。太阳轮(3)的轴套上还装有风力检测板(9)和限速压盘(8)。限速压盘(8)和调整轴(12)之间用固定在机架(2)上的调整杠杆(11)压动连接在一起，用以传递风力信号。本专利技术的工作原理是行星传动机构的太阳轮(3)与行星轮(4)是通过链条(5)啮合在一起，组成周转式的行星正传动相位机构。两轮间的总传动比为2∶1(该机构也可以用齿带、齿轮非园齿轮、齿轮连杆机构。伞齿传动轴机构等组成)。当太阳轮(3)不动，机架(2)旋转α度角时，行星轮(4)所驱动的风帆相对于机架(2)只自转了α/2角。如图二所示，当机架(2)从Aa向转经Bb、Cc、Dd(旋转180°)再与Aa向重合时，A侧风帆则从垂直于风向M旋转到平行于风向M，该风帆所承接的风能从最大值减小到了零，而a侧风帆则从平行于M向自转到垂直于M向(两帆都旋过了90°角)，它所接受的风能也就从零增长到最大值。从图二风帆和机架(2)的相位关系中可以看出风帆在A位置或接近时能够较多地接受风能，而在a位置或接近a点时又能减小气流对回程风帆的阻力，这样从结构上消除了风帆在回程时的反向受力面。通过两帆或多帆交替工作，把风能经风帆、机架(2)传给与机架(2)铰接为一体的动力输出装置(16)输出动力。以达到风能转化目的。行星机构的太阳轮(3)是固定和旋转风帆相位的。如果太阳轮(3)顺时针旋转90°，那么风帆在行星相位机构的带动下，同时旋转45°(该机构的传动比为2∶1)。从图二可看出C点风帆转45°后(顺时针)，将与Aa向垂直。c点风帆同转后正与Aa向平行。所以太阳轮(3)旋转后的风帆相位正好等于风向M转过相同角度时的工作相位。利用这一关系，调整太阳轮(3)的转角使之与风向变化的角同步，来保证风帆随风向变时始终处在最佳工作相位。太阳轮(3)的同步调整，是通过与太阳轮铰接为一体的尾舵来完成的。它的安装方向是风帆最佳工作相位时的顺风方向。百叶风帆是对称设计的。它所承受的风能绝大部分转化为推动机架的径向力，只有很少的风能变为风帆轴的扭转力矩。又加之太阳轮(3)与行星轮(4)是转速比为2∶1的减速传动，故尾舵只须很小的维持或扭转力矩，即可保证风帆的最佳工作相位和风力机的风向定位问题。本专利技术的超速限制是利用风力检测板(9)在风力作用下，以其定位轴为轴心向后(顺风向)倒转，它的两个弧形臂把风力检测板所受风力通过限速压盘(8)、调整杠杆(11)、调整轴(12)、调整杆(13)、连接杆及百叶柄(14)传递给了百叶片(6)，拉簧(15)挂连在连接杆和风帆架(7)上。当风力检测板(9)所受风力大于拉簧(15)的拉力时，百叶片(6)就被打开。它开启得越大风帆所承受的风能越小，发动机转速也降低。当开启到水平位置时，风力机就停转了(在不考虑风帆架(7)所受风力的情况下)。当风速减低后在拉簧(15)的作用下，风力机会自动地恢复正常运转。由于本专利技术采用了行星式的相位机构，使风帆能够充分地吸收风能，提高了风力发动机的效率。并且结构简单，容易制造。其框架部分可采用三角形的桁架结构，即减轻了重量又增加了强度。适于制造大、中、小各型的风力装置。在全年平均风速较低和没有破坏性大风的地区，可以用织物代替百叶片，形成整体风帆。把原超速机构的限速盘(8)、调速杠杆(11)、调整轴(12)、调整杆(13)、百叶柄(14)及拉簧(15)去掉，使原机型改变为简易型的风力发动机。其限速可采用普通风力机的折尾或人力控制的方法。本专利技术适用于风力发电，风力提水或直接做为机械的动力源。尤其适于船舶助航或代替风帆作为船只的主动力源。如果把本专利技术的行星相位式风帆、风力发动机的简易型机逆运行，即从该机动力输出轴输入动力，那么该机构就成为能够产生推力或升力的空气动力装置(把该机构水平放置)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风帆与主轴保持行星相位关的行星相位式风帆风力发动机。该机由一个能保持风帆与主轴相位关系的周转式行星传动机构、对称的百叶或整体风帆、工字形或星形机架（２）及尾舵（１０）组成。其特征在于：ａ风帆与主轴保持行星相位关系，它是由周转式行星相 位机构所控制的。其太阳轮（３）对行星轮（４）的总传动比为２∶１。ｂ风力发动机的机架和风帆采用轴对称式。

【技术特征摘要】
1.一种风帆与主轴保持行星相位关的行星相位式风帆风力发动机。该机由一个能保持风帆与主轴相位关系的周转式行星传动机构、对称的百叶或整体风帆、工字形或星形机架(2)及尾舵(10)组成。其特征在于a风帆与主轴保持行星相位关系，它是由周转式行星相位机构所控制的。其太阳轮(3)对行星轮(4)的总传动比为2∶1。b风力发动机的机架和风帆采用轴对称式。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宝华，杨宝义，杨宝，
申请(专利权)人：杨宝华，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]