本實(shí)用新型屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高效的風(fēng)輪裝置。

背景技術(shù)：

風(fēng)力發(fā)電作為可再生能源的一種形式而存在，主要通過風(fēng)輪轉(zhuǎn)動帶動風(fēng)力發(fā)電機(jī)，最終將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。現(xiàn)有的風(fēng)輪一般都是采用三葉片形式，三個(gè)葉片均勻地分布在圓周上，當(dāng)風(fēng)吹過葉片時(shí)，對三個(gè)葉片產(chǎn)生扭力從而使風(fēng)輪轉(zhuǎn)動，然而，由于葉片占整個(gè)風(fēng)輪圓周的面積較小，大部分的風(fēng)從葉片之間的空隙處吹走，不會對葉片產(chǎn)生推動力，大大降低了風(fēng)能的利用率，因此，需要對現(xiàn)有的風(fēng)輪進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種高效的風(fēng)輪裝置，該風(fēng)輪裝置在同等風(fēng)力的情況下，轉(zhuǎn)速較高，扭矩力較大，能夠?qū)⒏嗟娘L(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，對風(fēng)能的利用率較高。

本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案是：

一種高效的風(fēng)輪裝置，包括轉(zhuǎn)軸及分布于轉(zhuǎn)軸外圓周上的葉片組，關(guān)鍵點(diǎn)是，所述的轉(zhuǎn)軸外部增設(shè)有圓形支架，圓形支架包括中部的旋轉(zhuǎn)套、外部的圓環(huán)及兩者之間的連接桿，旋轉(zhuǎn)套與轉(zhuǎn)軸套裝固定，葉片組包括位于圓形支架內(nèi)部且以旋轉(zhuǎn)套為中心呈環(huán)形陣列的一組葉片,葉片為厚度不大于3mm的碳纖維復(fù)合材料板，葉片外端設(shè)置有調(diào)節(jié)葉片迎角的變槳裝置，變槳裝置固定于圓環(huán)上，所述的葉片兩端分別為與變槳裝置連接的葉尖以及與旋轉(zhuǎn)套連接的葉根，葉根與圓環(huán)所處平面相垂直，葉尖至葉根為借助變槳裝置扭轉(zhuǎn)0-90度的螺旋形狀。

所述的葉片為1mm厚的碳纖維復(fù)合材料板。

所述的圓形支架中的圓環(huán)為平行設(shè)置的兩個(gè)，兩個(gè)圓環(huán)之間通過連接柱固定為一體的雙輪緣，變槳裝置固定于雙輪緣上。

所述的變槳裝置包括固定支架及伺服電機(jī)，固定支架固定在圓環(huán)上，伺服電機(jī)固定于固定支架內(nèi)部，伺服電機(jī)動力輸出端與葉尖外端固定連接，圓形支架上設(shè)置有控制器及兩個(gè)空氣壓力感應(yīng)器，兩個(gè)空氣壓力感應(yīng)器分別位于圓形支架兩側(cè)，空氣壓力感應(yīng)器信號輸出端與控制器的信號輸入端相連，控制器的信號輸出端與伺服電機(jī)相連。

所述的圓形支架為同心圓形狀的多層結(jié)構(gòu)，每一層中均設(shè)置有葉片組及相對應(yīng)的變槳裝置。

所述的圓形支架為同心圓形狀的雙層結(jié)構(gòu)，每一層中均設(shè)置有葉片組及相對應(yīng)的變槳裝置。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型設(shè)置環(huán)形陣列的一組葉片，較之現(xiàn)有的三葉槳，與風(fēng)的接觸面積增大，并且通過變槳裝置將葉片形成扭轉(zhuǎn)0-90度的螺旋形狀，葉根為順槳狀態(tài)，葉尖根據(jù)風(fēng)力由大變小逐漸由順槳到逆槳狀態(tài)之間變化，整個(gè)葉片形成凹陷形狀，捕捉風(fēng)的能力顯著提高，葉根處能夠進(jìn)行通風(fēng)和引風(fēng)，葉尖處能夠使風(fēng)產(chǎn)生橫向的作用力從而促使葉片橫向受力，該葉片和變槳裝置的設(shè)置能夠根據(jù)風(fēng)力的大小改變?nèi)~尖的逆槳角度，能夠有效避免風(fēng)力過大導(dǎo)致葉片折斷的情況，而且能夠形成引風(fēng)的通道，葉尖能夠通過變槳裝置來調(diào)節(jié)迎角以適應(yīng)不同強(qiáng)度的風(fēng)力，使得風(fēng)輪始終處于最佳的工作狀態(tài)，該風(fēng)輪對風(fēng)能的利用率有明顯提高，能夠大大減少傳統(tǒng)發(fā)電所產(chǎn)生的碳排放，有效減輕環(huán)境污染。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型中工作狀態(tài)下葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例1中圓環(huán)、固定支架及伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中，1、轉(zhuǎn)軸，2、旋轉(zhuǎn)套，3、圓環(huán)，4、連接桿，501、葉尖，502、葉根，601、固定支架，701、控制器，602、伺服電機(jī)，702、空氣壓力感應(yīng)器。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型涉及一種高效的風(fēng)輪裝置，包括轉(zhuǎn)軸1及分布于轉(zhuǎn)軸1外圓周上的葉片組，所述的轉(zhuǎn)軸1外部增設(shè)有圓形支架，圓形支架包括中部的旋轉(zhuǎn)套2、外部的圓環(huán)3及兩者之間的連接桿4，旋轉(zhuǎn)套2與轉(zhuǎn)軸1套裝固定，葉片組包括位于圓形支架內(nèi)部且以旋轉(zhuǎn)套2為中心呈環(huán)形陣列的一組葉片5，葉片5為厚度不大于3mm的碳纖維復(fù)合材料板，葉片5外端還設(shè)置有調(diào)節(jié)葉片5迎角的變槳裝置，變槳裝置固定于圓環(huán)3上，所述的葉片5兩端分別為與變槳裝置連接的葉尖501以及與旋轉(zhuǎn)套2連接的葉根502，葉根502與圓環(huán)3所處平面相垂直，葉尖501至葉根502為借助變槳裝置扭轉(zhuǎn)0-90度的螺旋形狀。

實(shí)施例1，如圖1至圖3所示，所述的葉片5厚度為1mm，該厚度在保證葉片5能夠被扭轉(zhuǎn)的前提下，保障葉片5在使用時(shí)不易折斷或損壞，又能夠最大限度地減小風(fēng)輪裝置的整體重量，避免重量的過度增加導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)摩擦力增加，變槳裝置包括固定支架601及伺服電機(jī)602，固定支架601固定在圓環(huán)3上，伺服電機(jī)602固定于固定支架601內(nèi)部，伺服電機(jī)602的動力輸出端與葉尖502外端固定連接，圓形支架中的圓環(huán)3為平行設(shè)置的兩個(gè)，兩個(gè)圓環(huán)3之間通過連接柱固定為一體的雙輪緣，變槳裝置的固定支架601固定于雙輪緣上，固定狀態(tài)較為牢固，葉尖501與圓環(huán)3位于同一平面或平行，即為逆槳狀態(tài)，葉根502與圓環(huán)3所處平面相垂直，即為順槳狀態(tài)，當(dāng)風(fēng)力逐漸增大時(shí)，風(fēng)穿過葉根502之間的間隙，葉根502能夠起到一定的通風(fēng)和引風(fēng)作用，同時(shí)，風(fēng)力吹向葉尖501端面上，變槳裝置中的伺服電機(jī)602根據(jù)空氣壓力感應(yīng)器702采集到的風(fēng)力大小對葉尖的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)風(fēng)力低于最小設(shè)定值時(shí)，控制器701根據(jù)風(fēng)力信息向伺服電機(jī)602發(fā)送相關(guān)指令，伺服電機(jī)602將葉尖501旋轉(zhuǎn)至逆槳狀態(tài)，當(dāng)風(fēng)力超過最小設(shè)定值并逐漸變大時(shí)，伺服電機(jī)602驅(qū)動葉尖501轉(zhuǎn)動并將其迎角逐漸減小，以避免風(fēng)力過大造成的風(fēng)輪裝置的損壞，螺旋形狀的葉片5形成一個(gè)便于捕捉風(fēng)力的兜狀，葉片5捕捉風(fēng)的能力較現(xiàn)有的槳葉大大提高，整個(gè)風(fēng)輪裝置的轉(zhuǎn)速也隨之得到提高，同樣風(fēng)力的情況下，該風(fēng)輪裝置的風(fēng)力發(fā)電轉(zhuǎn)換率更高。

本實(shí)用新型中的變槳裝置為智能的自動變槳裝置，能夠適應(yīng)不同的風(fēng)向，使得風(fēng)輪裝置在不同風(fēng)向工作時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向相同，兩個(gè)空氣壓力感應(yīng)器702分別位于圓形支架兩側(cè)，空氣壓力感應(yīng)器702信號輸出端與控制器701的信號輸入端相連，控制器701的信號輸出端與伺服電機(jī)602相連，風(fēng)輪裝置在初始風(fēng)向工作時(shí)，該風(fēng)向?qū)?yīng)一側(cè)的空氣壓力感應(yīng)器702采集風(fēng)向信息，并向控制器701發(fā)送風(fēng)向信息，控制器701向伺服電機(jī)602發(fā)送運(yùn)行指令，伺服電機(jī)602啟動，葉片5在風(fēng)力作用下逐漸轉(zhuǎn)動，葉尖501轉(zhuǎn)動后逐漸形成迎風(fēng)方向的兜狀，捕捉風(fēng)力并驅(qū)動風(fēng)輪裝置旋轉(zhuǎn)，最終將風(fēng)力牽引的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能；當(dāng)風(fēng)向變?yōu)橄喾捶较驎r(shí)，相反一側(cè)的空氣壓力感應(yīng)器702采集風(fēng)向信息發(fā)送至控制器701，控制器701向伺服電機(jī)602發(fā)送操作指令，伺服電機(jī)602反轉(zhuǎn)并驅(qū)動葉尖501旋轉(zhuǎn)180度，此時(shí)，葉片5的螺旋形狀為相對應(yīng)風(fēng)向的兜狀，捕捉風(fēng)力進(jìn)而驅(qū)動風(fēng)輪裝置旋轉(zhuǎn)，風(fēng)輪裝置的轉(zhuǎn)動方向不變，為后續(xù)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化過程提供了方便，相關(guān)的電能轉(zhuǎn)換設(shè)備無需進(jìn)行方向的轉(zhuǎn)換，并且在不同風(fēng)向下均能夠進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換工作。

實(shí)施例2，如圖4所示，為了再次增加風(fēng)輪裝置的旋轉(zhuǎn)速度，將圓形支架設(shè)置為同心圓形狀的雙層結(jié)構(gòu)，每一層中均設(shè)置有葉片組，這樣就可以增加葉片5的數(shù)量，增大葉片5捕捉風(fēng)能的總量，風(fēng)輪裝置的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)一步提高，風(fēng)能轉(zhuǎn)化率大大提高，該風(fēng)輪裝置的發(fā)電效率隨之提高。

本實(shí)用新型涉及到的風(fēng)輪裝置還連接有遠(yuǎn)程服務(wù)器，風(fēng)輪裝置的控制器701能夠?qū)⑵涔ぷ鳡顟B(tài)參數(shù)反饋至遠(yuǎn)程服務(wù)器，包括轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速、葉片5迎角等參數(shù)，操作人員可以通過遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行風(fēng)輪裝置的啟停、每個(gè)葉片5的迎角和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，在風(fēng)輪裝置發(fā)生故障或者操作人員不便進(jìn)到現(xiàn)場維護(hù)狀態(tài)下，可以很方便地進(jìn)行每一個(gè)風(fēng)輪裝置的調(diào)節(jié)。

本實(shí)用新型將三槳葉式風(fēng)輪改進(jìn)為葉片式風(fēng)輪，葉片5的數(shù)量和覆蓋面積均比槳葉大，能夠利用更多的風(fēng)能從而增加風(fēng)輪裝置的扭矩力，葉根502的順槳狀態(tài)能夠使風(fēng)通過，使更多的風(fēng)吹向風(fēng)輪裝置的通風(fēng)面，葉片5的葉尖501至葉根502的扭轉(zhuǎn)形狀能夠形成兜狀，葉片5對風(fēng)的捕捉量顯著提高，風(fēng)輪裝置的旋轉(zhuǎn)速度更快，風(fēng)輪裝置的風(fēng)能利用率大大提高，葉片5中的葉尖501可以通過變槳裝置中的伺服電機(jī)602結(jié)合風(fēng)能并借助控制器701和空氣壓力感應(yīng)器702的控制進(jìn)行葉片5迎角的調(diào)節(jié)，風(fēng)力的不同強(qiáng)度對應(yīng)葉片5的不同迎角，在不同強(qiáng)度狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的最大利用率，調(diào)節(jié)過程無需人工參與，自動化程度高。

現(xiàn)有的三葉槳僅僅能夠利用所通過風(fēng)能的十分之一左右，使用該風(fēng)輪裝置，增加了風(fēng)力與風(fēng)輪之間的接觸面積，葉片的結(jié)構(gòu)能夠增大轉(zhuǎn)速，增加扭矩力，在現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)的情況下，使用該風(fēng)輪，更換大的增速器，在微風(fēng)的情況下，就可以進(jìn)行發(fā)電，在同樣風(fēng)速下，能夠發(fā)出高于三葉槳5倍以上的電能，提高了風(fēng)力發(fā)電的效率，提高了風(fēng)能的利用率，減少了火力發(fā)電帶來的碳排放，有助于空氣質(zhì)量的改善，增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的力度。