本發(fā)明涉及風(fēng)(水)力發(fā)電結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體指一種正向受力的風(fēng)(水)力發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的風(fēng)力或水利發(fā)電的主要工作原理，大都是外力(水力或風(fēng)力)推動(dòng)一個(gè)旋轉(zhuǎn)葉輪的葉片使其旋轉(zhuǎn)從而發(fā)電，由于葉片的表面在受力時(shí)與外力之間必須有一個(gè)夾角，也就是葉片表面必須制成斜面，把垂直方向的外力轉(zhuǎn)換成水平方向的旋轉(zhuǎn)力，因?yàn)榇怪绷εc水平力之間的夾角是90°，所以把垂直力變換成水平力的最佳角度就是45°，說明只有1/2的垂直力能轉(zhuǎn)換成水平力，也就是只有一半的力做了有用功，這就是說在人們已經(jīng)捕獲的有限的資源中有一半被浪費(fèi)，由于設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、制作等因素影響，被浪費(fèi)的還不止這些，不僅是這樣，還是要用這個(gè)夾角來實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，為了獲得更大的推力，設(shè)計(jì)師們不得不把葉片設(shè)計(jì)的很長(風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片已經(jīng)有8米至15米或更長)，在增加了尺寸和重量的同時(shí)，也限制了轉(zhuǎn)速、加大了制作難度，使得發(fā)電機(jī)復(fù)雜化，最終導(dǎo)致成本加大，因角度產(chǎn)生的缺陷，使得有用功減少，使得發(fā)電機(jī)：高、大、重、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且造價(jià)高，而效能不高，最終結(jié)果就限制了水力和風(fēng)力的發(fā)展及應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、簡單、利用率高、輸出扭矩大、應(yīng)用范圍廣的正向受力的風(fēng)(水)力發(fā)電機(jī)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明所述的一種正向受力的風(fēng)(水)力發(fā)電機(jī)，包括發(fā)電機(jī)的主軸，所述主軸的兩端均設(shè)有與其一體轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐板，兩個(gè)支撐板之間設(shè)有若干葉片，所述葉片的兩端均設(shè)有子軸，支撐板上設(shè)有若干與葉片一一對應(yīng)的適配孔；所述若干葉片等角間隔地設(shè)置在以主軸為中心的圓周上，葉片兩端的子軸分別穿設(shè)于對應(yīng)的支撐板上的適配孔中，所述葉片可以主軸為中心隨支撐板公轉(zhuǎn)，且葉片還可以子軸為中心在支撐板上自轉(zhuǎn)。

根據(jù)以上方案，所述支撐板的外周上設(shè)有強(qiáng)制限位圈，強(qiáng)制限位圈的內(nèi)緣上設(shè)有若干與葉片配合的嚙合齒。

根據(jù)以上方案，所述嚙合齒的齒高為H，則H≤(D1-D2)/2。

根據(jù)以上方案，所述支撐板的外側(cè)設(shè)有與其配合的軌道板，軌道板與發(fā)電機(jī)的定子固定連接，軌道板上設(shè)有導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽為圍繞主軸一周的封閉結(jié)構(gòu)，且葉片兩端的子軸分別穿設(shè)于對應(yīng)的導(dǎo)向槽內(nèi)。

根據(jù)以上方案，所述適配孔包括自轉(zhuǎn)部和公轉(zhuǎn)部，適配孔的長徑沿支撐板的徑向設(shè)置，且公轉(zhuǎn)部設(shè)于主軸的相對遠(yuǎn)端。

根據(jù)以上方案，所述導(dǎo)向槽包括均以主軸為中心的做功部和自由部，做功部的直徑為D1，公轉(zhuǎn)部以主軸為中心的分布半徑為R1，則D1＝2*R1；所述自由部的直徑為D2，自轉(zhuǎn)部以主軸為中心的分布半徑為R2，則D2＝2*R2。

根據(jù)以上方案，所述做功部與自由部的兩端之間均連接有平滑過渡使導(dǎo)向槽呈封閉的環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述子軸通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸承穿設(shè)于導(dǎo)向槽內(nèi)。

根據(jù)以上方案，所述做功部設(shè)于軌道板的圓周角190°～350°之間，自由部設(shè)于軌道板的圓周角10°～170°之間。

本發(fā)明有益效果為：本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，葉片在風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的狀態(tài)可切換，葉片在轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡的后半周(即190～350^o)只能進(jìn)行公轉(zhuǎn)，從而配合支撐板產(chǎn)生推力形成做功區(qū)，葉片在轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡的前半周(即10～170^o)只能自轉(zhuǎn)從而形成非做功區(qū)；合力作用下使得主軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力從而發(fā)電?？赏ㄟ^增加葉片的面積和加大葉片與主軸之間的間距來提高葉片做功的功率和扭矩；葉片的有效表面積遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的葉輪表面積，避免了因角度原因而產(chǎn)生的外力損失，解決了只能在長度上延長的方式來加大扭矩的約束，可以按需要在很小的尺寸范圍內(nèi)獲得較大的扭矩，所以其優(yōu)勢大大超過了傳統(tǒng)的葉輪式發(fā)電機(jī)，大幅度的提高實(shí)用性、大幅度的降低了制作難度和生產(chǎn)成本，提高了本發(fā)電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域范圍。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的葉片與軌道板配合狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖；

圖4是本發(fā)明的子軸與適配孔配合狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖。

圖中：

1、主軸；2、支撐板；3、葉片；4、軌道板；5、強(qiáng)制限位圈；21、適配孔；22、自轉(zhuǎn)部；23、公轉(zhuǎn)部；31、子軸；41、導(dǎo)向槽；42、做功部；43、自由部；51、嚙合齒。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行說明。

如圖1-3所示，本發(fā)明所述的一種正向受力的風(fēng)(水)力發(fā)電機(jī)，包括發(fā)電機(jī)的主軸1，所述主軸1的兩端均設(shè)有與其一體轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐板2，兩個(gè)支撐板2之間設(shè)有若干葉片3，所述葉片3的兩端均設(shè)有子軸31，支撐板2上設(shè)有若干與葉片3一一對應(yīng)的適配孔21；所述若干葉片3等角間隔地設(shè)置在以主軸1為中心的圓周上，葉片3兩端的子軸31分別穿設(shè)于對應(yīng)的支撐板2上的適配孔21中，所述葉片3可以主軸1為中心隨支撐板2公轉(zhuǎn)，葉片3可以子軸31為中心在支撐板2上自轉(zhuǎn)。

上述結(jié)構(gòu)為本發(fā)明主體結(jié)構(gòu)，其工作原理如下：

實(shí)施例1，在大型機(jī)組中，需要采用較大面積的葉片3進(jìn)行推動(dòng)，優(yōu)選在支撐板2的外周上設(shè)有強(qiáng)制限位圈5，強(qiáng)制限位圈5的內(nèi)緣上設(shè)有若干與葉片3配合的嚙合齒51；所述嚙合齒51的齒高為H，則H≤(D1-D2)/2。其主要原理同上，不同之處在于，葉片3在公轉(zhuǎn)到軌道板4的自由部43(即導(dǎo)向槽41的小徑圓部分)時(shí)，葉片3外側(cè)邊脫離強(qiáng)制限位圈5的限制，從而子軸31能在適配孔21中自轉(zhuǎn)；葉片3在公轉(zhuǎn)到軌道板4的做功部42做功區(qū)域(即導(dǎo)向槽41的大徑圓部分)時(shí)，受導(dǎo)向槽41的限位作用，葉片3上的子軸31與適配孔21上的公轉(zhuǎn)部22嚙合，且葉片3產(chǎn)生的徑向位移使其外側(cè)邊與強(qiáng)制限位圈5上的嚙合齒51咬合，優(yōu)選的強(qiáng)制限位圈5上的嚙合齒51與葉片3為一一對應(yīng)的配置，避免葉片3與嚙合齒51的咬合錯(cuò)位問題，提高葉片3與支撐板2以及主軸1之間的限位強(qiáng)度。

所述支撐板2的外側(cè)設(shè)有與其配合的軌道板4，軌道板4與發(fā)電機(jī)的定子固定連接，軌道板4上設(shè)有導(dǎo)向槽41，導(dǎo)向槽41為圍繞主軸1一周的封閉結(jié)構(gòu)，且葉片3兩端的子軸31分別穿設(shè)于對應(yīng)的導(dǎo)向槽41內(nèi)。

所述適配孔21包括自轉(zhuǎn)部22和公轉(zhuǎn)部23，適配孔21的長徑沿支撐板2的徑向設(shè)置，且公轉(zhuǎn)部23設(shè)于主軸1的相對遠(yuǎn)端。

所述導(dǎo)向槽41包括均以主軸1為中心的做功部42和自由部43，做功部42的直徑為D1，公轉(zhuǎn)部23以主軸1為中心的分布半徑為R1，則D1＝2*R1；所述自由部43的直徑為D2，自轉(zhuǎn)部22以主軸1為中心的分布半徑為R2，則D2＝2*R2。

所述做功部42與自由部43的兩端之間均連接有平滑過渡使導(dǎo)向槽41呈封閉的環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述子軸31通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸承穿設(shè)于導(dǎo)向槽41內(nèi)。

所述做功部42設(shè)于軌道板4的圓周角190°～350°之間，自由部43設(shè)于軌道板4的圓周角10°～170°之間。

所述若干葉片2采用兩片一組呈對稱設(shè)置，各組葉片2之間呈等角間隔分布在以主軸1為圓心的圓軌跡上。

實(shí)施例2，支撐板2之間設(shè)置4組8片葉片3，在外部風(fēng)力的作用下，第一組葉片3的一片位于270°位置，此點(diǎn)軌道板4把葉片3連同子軸31推到做功部42(遠(yuǎn)軸、即軌道板4的大圓)位置，因子軸31的錐形段進(jìn)入支撐板2的錐形槽，限制了葉片3的自轉(zhuǎn)，葉片3正面完全受外力的垂直作用，葉片3迎風(fēng)或面對水流下同，葉片3與外力之間沒有夾角，把外力100％轉(zhuǎn)變?yōu)榱刈龉?，沒有能量浪費(fèi)，只能以主軸1為軸心公轉(zhuǎn)，此點(diǎn)產(chǎn)生的扭矩最大，而同組另一葉片3處于相反的90°位置，因軌道板4小圓作用使葉片3和子軸31處于近軸位置，子軸31的錐形段脫離了支撐板2錐形卡槽的限制，可以自轉(zhuǎn)，在外力的作用下，發(fā)生自轉(zhuǎn)使葉片3的單邊迎向外力(順風(fēng)、順?biāo)?，基本不產(chǎn)生力矩，這組葉片3合力的結(jié)果是使主軸1順著風(fēng)向轉(zhuǎn)動(dòng)；同樣的做功方式：此時(shí)第二組的1個(gè)葉片3對應(yīng)位置在315°，與第一組270°的葉片3類似，在軌道板4的遠(yuǎn)軸范圍，盡管與外力有一定的角度(45°)，也同樣產(chǎn)生力矩(50％)，而第二組另1個(gè)葉片3在135°位置，與第一組的90°位置葉片3相似，同屬軌道板4近軸范圍內(nèi)可以自轉(zhuǎn)，在外力的作用下，也是一個(gè)單邊迎向外力，基本不產(chǎn)生力矩，合力結(jié)果也是推動(dòng)主軸1做順風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)；第三組的2個(gè)葉片3此時(shí)分別在0°和180°位置，子軸31都處在與支撐圈錐形槽(過渡段)剛剛脫離的狀態(tài)，屬近軸運(yùn)動(dòng)，都單邊迎向外力，不產(chǎn)生力矩即都不做功；第四組葉片3的做功原理等同第二組葉片3(也產(chǎn)生50％的力矩)；四組葉片3在≧0°～≦180°范圍內(nèi)都可自轉(zhuǎn)，單邊迎向外力(順風(fēng)、順?biāo)?都不做功，在>180°～<360°范圍都不能自轉(zhuǎn)只能公轉(zhuǎn)因此都在做功。在外力不斷的作用下，由于4組葉片3依次交替進(jìn)入各點(diǎn)，所以總是前半周的葉片3不做功，后半周的葉片3在做功，結(jié)果是使發(fā)電機(jī)能獲得源源不斷力矩從而不斷旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

實(shí)施例3，主軸1呈水平放置時(shí)，當(dāng)葉片3旋轉(zhuǎn)至做功部42時(shí)，由于重力的作用，葉片3可以自動(dòng)下落至強(qiáng)制限位圈5中，當(dāng)葉片3旋轉(zhuǎn)出做功部時(shí)，在重力的做用下，葉片3脫離強(qiáng)制限位圈5。因此，當(dāng)本裝置采用水平放置時(shí)，可以取消軌道板4，進(jìn)一步節(jié)約安裝制造成本。

以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，故凡依本發(fā)明專利申請范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專利申請范圍內(nèi)。