一種小型便攜風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種小型便攜風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括電機(jī)、高速齒輪、高速軸、低速軸、低速齒輪、葉片支架和葉片；所述的葉片通過葉片支架安裝與低速軸上，低速軸和高速軸上分別鍵連接固定有低速齒輪和高速齒輪，低速齒輪和高速齒輪之間配合連接進(jìn)行傳動；高速齒輪驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。本發(fā)明使用了高速電機(jī)+兩級變速的設(shè)計(jì)替代了原有小型風(fēng)機(jī)的低速電機(jī)設(shè)計(jì)，使用了垂直軸設(shè)計(jì)代替小型風(fēng)機(jī)一直以來的水平軸設(shè)計(jì)，大幅降低了成本，利于設(shè)備推廣。同時(shí)，本發(fā)明采用了易于拆裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了系統(tǒng)的便攜性。
【專利說明】
一種小型便攜風(fēng)力發(fā)電機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電力設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種小型便攜風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今，人們對于移動設(shè)備的需求越來越廣泛，但電池的電量瓶頸卻成為移動設(shè)備發(fā)揮更大作用的限制之一，風(fēng)能作為可再生的新能源之一，分布范圍極廣，且采集方便，逐漸成為了理想的移動能量來源。因此如果有一種便攜式的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其可以作為移動設(shè)備的電力來源。
[0003]如今，現(xiàn)有的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)多為固定式設(shè)計(jì)，如專利申請?zhí)枮?01320017202.8的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其通過螺栓與地面連接，這不但造成了風(fēng)機(jī)無法在短時(shí)間內(nèi)被取下，同時(shí)也限制了風(fēng)機(jī)的適用場所，即該風(fēng)機(jī)只能在有為其專門設(shè)計(jì)的底座的地方使用，造成了極大的不便。
[0004]另外，現(xiàn)有的小型風(fēng)機(jī)均為整體式設(shè)計(jì)，拆裝不易，這更削弱了其移動使用的功能?，F(xiàn)有的小型風(fēng)機(jī)均為水平軸風(fēng)機(jī)，其只有當(dāng)葉片正對風(fēng)向時(shí)才能正常發(fā)電，故此，水平軸風(fēng)機(jī)均需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，保證風(fēng)機(jī)能夠正常運(yùn)行。這樣的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)不但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易損壞，還將進(jìn)一步地削弱風(fēng)機(jī)的可移動性，同時(shí)消耗在轉(zhuǎn)向上的電能也降低了風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率。同時(shí)，小型風(fēng)機(jī)均采用昂貴的低速電機(jī)，而低速電機(jī)的成本往往是高速電機(jī)的幾倍甚至幾十倍，這極大地限制了小型風(fēng)機(jī)的推廣，因此，研發(fā)使用高速電機(jī)也能正常工作的小型風(fēng)機(jī)迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決【背景技術(shù)】中存在的問題，并提供一種小型便攜風(fēng)力發(fā)電機(jī)。本發(fā)明所采用的具體方案如下:
[0006]小型便攜風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括電機(jī)、高速齒輪、高速軸、低速軸、低速齒輪、葉片支架和葉片;所述的葉片通過葉片支架安裝與低速軸上，低速軸和高速軸上分別鍵連接固定有低速齒輪和高速齒輪，低速齒輪和高速齒輪之間配合連接進(jìn)行傳動;高速齒輪驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。
[0007]作為優(yōu)選，所述的葉片垂向設(shè)置，數(shù)量為5片且呈等距環(huán)形陣列分布于以低速軸為軸心的柱面上;在葉片的兩個(gè)三等分點(diǎn)處，分別用水平的葉片支架與低速軸進(jìn)行連接固定；葉片與葉片支架之間的連接方式為可拆卸式夾持固定。
[0008]進(jìn)一步的，所述的葉片支架通過螺母固定于低速軸上，螺母與低速軸上的外螺紋采用螺旋副連接。
[0009]作為優(yōu)選，所述的葉片由鋁合金構(gòu)成，且采取鏤空的結(jié)構(gòu)。
[0010]作為優(yōu)選，所述的葉片為升力型葉片。
[0011 ]作為優(yōu)選，所述的低速齒輪模數(shù)為0.8，齒數(shù)為71;高速齒輪為雙層齒輪，其中上層齒數(shù)為15，模數(shù)為0.8，下層齒數(shù)為59，模數(shù)為0.6;低速齒輪和高齒輪形成I: 39的加速比。
[0012]作為優(yōu)選，所述的低速軸的下半部及高速齒輪、高速軸、低速齒輪均設(shè)置于下箱體和上箱體可拆卸式組合而成的內(nèi)部空間中。
[0013]進(jìn)一步的，所述的低速軸與高速軸均由被角接觸球軸承固定在箱體上。
[0014]作為優(yōu)選，所述的電機(jī)為高速電機(jī)。
[0015]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，具有以下有益效果:
[0016]1.本發(fā)明使用了高速電機(jī)+兩級變速的設(shè)計(jì)替代了原有小型風(fēng)機(jī)的低速電機(jī)設(shè)計(jì)，大幅降低了成本，利于設(shè)備推廣
[0017]2.本發(fā)明使用了垂直軸設(shè)計(jì)代替小型風(fēng)機(jī)一直以來的水平軸設(shè)計(jì)。由于垂直軸設(shè)計(jì)可以接受來自各個(gè)方向的風(fēng)能，所以省去了復(fù)雜的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，節(jié)省了成本，提高了可靠性和便攜性。
[0018]3.本發(fā)明采用了易于拆裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效地在不影響用戶使用體驗(yàn)的情況下減少了設(shè)備的攜帶體積，加強(qiáng)了系統(tǒng)的便攜性，可用于移動設(shè)備的充電。
【附圖說明】
[0019]圖1是小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖2是葉片支架與低速軸配合圖；
[0021]圖3是小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)使用時(shí)組裝過程，其中箭頭代表步驟流程；
[0022]圖中:電機(jī)1、高速齒輪2、第一角接觸軸承3、高速軸4、低速軸5、第二角接觸軸承6、下箱體7、低速齒輪8、上箱體9、第一螺母10、第一葉片支架11、葉片12、第二葉片支架13、第二螺母14。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述和說明。本發(fā)明中各個(gè)實(shí)施方式的技術(shù)特征在沒有相互沖突的前提下，均可進(jìn)行相應(yīng)組合。
[0024]—種小型便攜風(fēng)力發(fā)電機(jī)，電機(jī)1、高速齒輪2、第一角接觸軸承3、高速軸4、低速軸
5、第二角接觸軸承6、下箱體7、低速齒輪8、上箱體9、第一螺母10、第一葉片支架11、葉片12、第二葉片支架13、第二螺母14。
[0025]本發(fā)明的發(fā)電機(jī)整體分為葉片、支撐部分以及變速傳動部分兩個(gè)部分，其中葉片及支撐部分負(fù)責(zé)通過葉片接受風(fēng)能，并將風(fēng)能通過葉片支架傳遞到低速軸。變速發(fā)電部分負(fù)責(zé)將低速軸上的轉(zhuǎn)矩通過變速機(jī)構(gòu)傳遞到電機(jī)，完成發(fā)電。
[0026]葉片分別具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，葉片12垂向設(shè)置，共5片，且呈等距環(huán)形陣列分布于以低速軸5為軸心的柱面上，形成五葉片風(fēng)輪的設(shè)計(jì)，葉片12采用升力型葉片12，利用葉片12兩側(cè)流速差異獲得升力，通過升力推動葉輪轉(zhuǎn)動。葉片12由鋁合金構(gòu)成，且采取鏤空的結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，葉片12選用標(biāo)準(zhǔn)翼型NACA63-412。是美國NACA最早建立的一個(gè)低速翼型系列。與早期的其他翼型相比，有較高的最大升力系數(shù)和較低的阻力系數(shù)。我們所選取的翼型隸屬于NACA的六位數(shù)字翼型，其特點(diǎn)是在一定的升力系數(shù)范圍內(nèi)具有低阻力特性，非設(shè)計(jì)條件下也會有比較滿意的結(jié)果。這種翼型具有比較高的升力系數(shù)和比較高的臨界馬赫數(shù)。
[0027]支撐部分結(jié)構(gòu)如下:為保證穩(wěn)定性，在每片葉片12的兩個(gè)三等分點(diǎn)處，分別用水平的葉片支架與低速軸5進(jìn)行連接固定，分別為圖中的第一葉片支架11和第二葉片支架13。葉片12與葉片支架之間的連接方式為可拆卸式夾持固定，具體固定方式為:在葉片12三等分點(diǎn)處分別安裝兩個(gè)鉚釘以用于葉片12夾持固定的定位，以及平衡葉片12所受到的豎直方向重力。葉片12通過葉片支架安裝與低速軸5上，第一葉片支架11和第二葉片支架13分別通過螺母10、第二螺母14固定于低速軸5上，葉片支架部分負(fù)責(zé)對葉片12進(jìn)行支撐并將葉片12受到的轉(zhuǎn)矩傳遞到軸。固定支架的低速軸5上設(shè)有銑去兩個(gè)小平面的圓柱形攻有外螺紋的軸。如圖2所示，相應(yīng)的在第一葉片支架11和第二葉片支架13處有對應(yīng)形狀的軸孔，用以將葉片支架收到的力矩傳遞到軸上。防止支架的上下震動導(dǎo)致的不穩(wěn)定，螺母與低速軸5上的外螺紋采用螺旋副連接。
[0028]變速傳動部分負(fù)責(zé)將低速軸5的轉(zhuǎn)動加速后傳遞到電機(jī)I，其主體部分為箱體中的齒輪組。箱體可拆卸呈下箱體7和上箱體9進(jìn)行組裝。齒輪組中低速齒輪8與高速齒輪2被鍵連接分別固定在低速軸5與高速軸4上。低速軸5與高速軸4被第一角接觸軸承3、第二角接觸軸承6固定在下箱體7、上箱體9上。
[0029]齒輪組部分負(fù)責(zé)從葉片12的低轉(zhuǎn)速過渡為電機(jī)I的高轉(zhuǎn)速，已達(dá)到高功率、平穩(wěn)發(fā)電的效果。齒輪組由高速齒輪2和低速齒輪8兩級減速組成，其中低速齒輪8模數(shù)為0.8，齒數(shù)為71，通過鍵連接被固定在低速軸5上。高速齒輪2為雙層齒輪，其中上層齒數(shù)為15，模數(shù)為
0.8，下層齒數(shù)為59，模數(shù)為0.6，被固定在高速軸4上。
[0030]兩級齒輪互相配合，形成了 1:39的加速比，讓葉片12組能夠通過高速齒輪2驅(qū)動電機(jī)I達(dá)到其額定的發(fā)電轉(zhuǎn)速，使本設(shè)計(jì)能夠使用相對廉價(jià)的高速電機(jī)I取代昂貴的低速電機(jī)I進(jìn)行發(fā)電。
[0031]本發(fā)明裝置的安裝流程如圖3所示，具體為:
[0032]1.在攜帶中，第一葉片支架11和第二葉片支架13，葉片12與主體部分分開放置以節(jié)省空間；
[0033]2.在使用中，用戶需要先將支架11套到低速軸5上，與低速軸5形狀對齊，安裝第一螺母I O。
[0034]3.安裝5枚葉片12，葉片將被插入支架上對應(yīng)的孔中，由于鉚釘部分輪廓線大于孔的輪廓，葉片12將會被鉚釘初步支撐在第一葉片支架11上
[0035]4.安裝第二葉片支架13，中心孔與低速軸5形狀對齊，同時(shí)由于第一葉片支架11在對應(yīng)5片葉片處有開口，支架將被套到5片葉片上，同樣由于鉚釘部分輪廓線大于開口部分輪廓線，第一葉片支架11被葉片12所支撐，同時(shí)葉片12被完全限制在固定位置，安裝第二螺母14，安裝完成。
[0036]運(yùn)行流程如下:
[0037]1.風(fēng)吹過葉片12，為葉片12提供轉(zhuǎn)矩；
[0038]2.葉片將轉(zhuǎn)矩傳遞到第一葉片支架11和第二葉片支架13;
[0039]3.第一葉片支架11和第二葉片支架13將轉(zhuǎn)矩傳遞到低速軸5上；
[0040]4.低速軸5將帶動低速齒輪8;
[0041 ] 5.低速齒輪8帶動高速齒輪2;
[0042]6.高速齒輪2帶動電機(jī)I，完成發(fā)電流程。
[0043]拆卸流程如下:
[0044]1.卸下第二螺母14;
[0045]2.取下第一葉片支架11和葉片12;
[0046]3.卸下第一螺母10;
[0047]4.取下第二葉片支架13;
[0048]5.此時(shí)拆卸完成，小型風(fēng)機(jī)可在占用很小體積的情況下被攜帶。
[0049]以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，然其并非用以限制本發(fā)明。有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型。因此凡采取等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種小型便攜風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，包括電機(jī)、高速齒輪、高速軸、低速軸、低速齒輪、葉片支架和葉片;所述的葉片通過葉片支架安裝與低速軸上，低速軸和高速軸上分別鍵連接固定有低速齒輪和高速齒輪，低速齒輪和高速齒輪之間配合連接進(jìn)行傳動；高速齒輪驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。2.如權(quán)利要求1所述的小型便攜風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述的葉片垂向設(shè)置，數(shù)量為5片且呈等距環(huán)形陣列分布于以低速軸為軸心的柱面上;在葉片的兩個(gè)三等分點(diǎn)處，分別用水平的葉片支架與低速軸進(jìn)行連接固定;葉片與葉片支架之間的連接方式為可拆卸式夾持固定。3.如權(quán)利要求2所述的小型便攜風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述的葉片支架通過螺母固定于低速軸上，螺母與低速軸上的外螺紋采用螺旋副連接。4.如權(quán)利要求1所述的小型便攜風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述的葉片由鋁合金構(gòu)成，且采取鏤空的結(jié)構(gòu)。5.如權(quán)利要求1所述的小型便攜風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述的葉片為升力型葉片。6.如權(quán)利要求1所述的小型便攜風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述的低速齒輪模數(shù)為0.8，齒數(shù)為71;高速齒輪為雙層齒輪，其中上層齒數(shù)為15，模數(shù)為0.8，下層齒數(shù)為59，模數(shù)為0.6；低速齒輪和高齒輪形成I:39的加速比。7.如權(quán)利要求1所述的小型便攜風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述的低速軸的下半部及高速齒輪、高速軸、低速齒輪均設(shè)置于下箱體和上箱體可拆卸式組合而成的內(nèi)部空間中。8.如權(quán)利要求7所述的小型便攜風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述的低速軸與高速軸均由被角接觸球軸承固定在箱體上。9.如權(quán)利要求1所述的小型便攜風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述的電機(jī)為高速電機(jī)。
【文檔編號】F03D15/00GK106014867SQ201610561543
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月14日
【發(fā)明人】羅坤, 李翰卿, 張涵聰, 朱挺
【申請人】浙江大學(xué)