[其他]行星相位式风帆风力发动机

说明书

本发明属于风力发动机系统整机结构的改进。

本发明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。本发明是针对以上存在的问题对整体结构进行改进设计的。

本发明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。

本发明的工作原理是：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A_a向转经B_b、C_c、D_d（旋转180°）再与A_a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A_a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。

本发明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。