垂直轴摇摆桨叶式水力发电机驱动机构的制作方法

1.本实用新型涉及水力发电机技术领域，尤其涉及垂直轴摇摆桨叶式水力发电机驱动机构。


背景技术：

2.清洁能源将是人类发展的基石。本实用新型为清洁能源提供一种可能，只需将本发明装置安装在普通的河道中，利用水流冲击桨叶，带动转子旋转，进而发电。对比传统的水力发电机，必须拦河筑坝，本装置无需人为改变自然环境及生态，具有无可比拟的优越性。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供垂直轴摇摆桨叶式水力发电机驱动机构，解决了上述技术问题。
4.垂直轴摇摆桨叶式水力发电机驱动机构，该驱动机构设置于河道水域中，并通过传动机构和发电机组连接；包括支撑架，所述支撑架的上端转子，所述转子通过转轴转动连接在支撑架上；所述转子的上端面设有垂直设置的第一桨叶组和第二桨叶组；
5.所述第一桨叶组通过驱动轴和第一桨叶组安装座固定安装在转子的上端面；且由第一伺服电机带动第一桨叶组摆动，来实现第一桨叶组的两端进行升降；
6.所述第二桨叶组通过驱动轴和第二桨叶组安装座固定安装在转子的上端面；且由第二伺服电机带动第一桨叶组摆动，来实现第二桨叶组的两端进行升降。
7.优选的，所述第一桨叶组包括两个对称设置的第一桨叶，两个所述第一桨叶通过连接器连接，所述连接器的中部连接在第一桨叶组安装座的驱动轴上。
8.优选的，所述第二桨叶组包括两个对称设置的第二桨叶，两个所述第二桨叶通过连接器连接，所述连接器的中部连接在第二桨叶组安装座的驱动轴上。
9.优选的，所述支撑架的上端面一端设有触发第一伺服电机和第二伺服电机工作的触发装置，所述转子的外侧面上设有四个触发开关，四个所述触发开关和四个桨叶的方向一致，当转子旋转，触发开发和触发装置重合时，会触发对应的伺服电机工作，使得桨叶发生升降动作。
10.优选的，所述触发装置和转子中点的连线要与水流方向平行，保证桨叶转动到与水流方向平行时发生升降动作。
11.与相关技术相比较，本实用新型提供的垂直轴摇摆桨叶式水力发电机驱动机构有如下有益效果：
12.本实用新型提供垂直轴摇摆桨叶式水力发电机驱动机构，通过在转子上设有相互垂直、且可以升降的第一桨叶组和第二桨叶组，使用时，第一桨叶组和第二桨叶组的一端桨叶位于河水中，另一端桨叶则是位于水面之上，通过水流带动位于水中的桨叶发生旋转，来带动转子的转动，当水中的桨叶旋转到与水流平行时，通过伺服电机驱动桨叶组发生摆动，
使得水中的桨叶抬起，另一端位于水面上的桨叶下降进入水中，如此，第一桨叶组和第二桨叶组循环交替工作，使得转子不停的旋转，从而可以带动发电机组转动发电；该装置结构简单，设计精妙，安装简单，相比现有技术，提高了水力发电机的发电效果，且增加水力发电机的适用范围，可以规模的推广应用，实现清洁能源。
附图说明
13.图1为本实用新型的初步设计图；
14.图2为本实用新型的桨叶改进后的示意图；
15.图3为本实用新型垂直轴摇摆桨叶式水力发电机驱动机构的立体结构示意图；
16.图4为本实用新型垂直轴摇摆桨叶式水力发电机驱动机构的爆炸图；
17.图5为本实用新型垂直轴摇摆桨叶式水力发电机驱动机构的下斜视图。
18.图中标号：1、支撑架；2、转轴；3、转子；4、触发装置；5、触发开关；6、第二桨叶组安装座；7、第一桨叶；8、第二桨叶；9、第一桨叶组安装座；10、连接器；11、第一伺服电机；12、第二伺服电机；13、驱动轴。
具体实施方式
19.为了实现这一目的，本装置的桨叶初始设计为独立转动式，如图1所示；基本结构由转子和对称直角分布的4个桨叶组成。假定此时此刻为初始状态，水流自上而下流动，1号桨叶在水流的带动下发生旋转，带动转子旋转，且已完成做功，即将抬起；2号桨叶为抬起状态；3号桨叶即将开始做功，可以认为刚刚落下进入水中；4号桨叶正在水中，水流正带动4号桨叶全力做功，并带动转子旋转；应该说在任何时候，都有两个桨叶抬起，两个落下做功。
20.该设计最终被放弃，原因是抬起和落下桨叶是两个独立的动作，要想获得大的扭矩，就要尽量延长力臂，这对抬起和落下都是负荷。
21.如是我们设计了一种新型的可摇摆式桨叶组结构，如图2所示，桨叶组由两只完全相同对称分布的桨叶组成，中间由连接器连接固定，形成一种不稳定状态。两只桨叶之间的夹角大于90度，以连接器的轴孔为中心，一支桨叶的重量可以抵消掉大部分另一只桨叶的重量，这样只需一点点外力，就可以改变桨叶的位置。
22.本实用新型的实施例
23.请参阅图3-5，根据上述桨叶的改进，我们设计了垂直轴摇摆桨叶式水力发电机驱动机构，该驱动机构设置于河道水域中，并通过传动机构和发电机组连接；包括支撑架1，支撑架1的上端转子3，转子3通过转轴2转动连接在支撑架1上；
24.转子3的上端面设有垂直设置的第一桨叶7组和第二桨叶8组(也可以设置多组桨叶，多组桨叶之间均匀对称设置)；
25.第一桨叶7组通过驱动轴13和第一桨叶组安装座9固定安装在转子3的上端面；且由第一伺服电机11带动第一桨叶7组摆动，来实现第一桨叶7组的两端进行升降；第二桨叶8组通过驱动轴13和第二桨叶组安装座6固定安装在转子3的上端面；且由第二伺服电机12带动第一桨叶7组摆动，来实现第二桨叶8组的两端进行升降。
26.第一桨叶7组包括两个对称设置的第一桨叶7，两个第一桨叶7通过连接器10连接，连接器10的中部连接在第一桨叶组安装座9的驱动轴13上。
27.第二桨叶8组包括两个对称设置的第二桨叶8，两个第二桨叶8通过连接器10连接，连接器10的中部连接在第二桨叶组安装座6的驱动轴13上。
28.支撑架1的上端面一端设有触发第一伺服电机11和第二伺服电机12工作的触发装置4，转子3的外侧面上设有四个触发开关5，四个触发开关5和四个桨叶的方向一致，当转子3旋转，触发开发和触发装置4重合时，会触发对应的伺服电机工作，使得桨叶发生升降动作。
29.触发装置4和转子3中点的连线要与水流方向平行，保证桨叶转动到与水流方向平行时发生升降动作。
30.其中，触发装置4为磁铁，磁铁通过固定杆安装在支撑架1上，触发开光5为线圈，转子3带动线圈转动时，切割磁感应线，发生法拉第现象，从而触发伺服电机的开关，使其工作。
31.需要说明的是，触发装置4和触发开关5也可以是其他触发结构，比如光电开关等，只要能实现本实施例中的触发伺服电机工作功能的结构均可。
32.工作原理：
33.本实用新型提供垂直轴摇摆桨叶式水力发电机驱动机构，其工作原理是利用水流冲击，在垂直轴两侧产生不平衡的力，从而推动桨叶围绕垂直轴旋转。使用时，将该机构安装在河道水域中，将转轴2的下部延伸端通过传动机构和发电机组连接，由水流带动桨叶转动，桨叶带动转子3转动，转子3带动转轴2转动，从而带动发电机组转动发电；具体为：第一桨叶7组和第二桨叶8组的一端桨叶位于河水中，另一端桨叶则是位于水面之上，通过水流带动位于水中的桨叶发生旋转，来带动转子3的转动，当水中的桨叶旋转到与水流平行时，通过伺服电机驱动桨叶组发生摆动，使得水中的桨叶抬起，另一端位于水面上的桨叶下降进入水中，如此，第一桨叶7组和第二桨叶8组循环交替工作，使得转子3不停的旋转，从而可以带动发电机组转动发电；该装置结构简单，设计精妙，安装简单，大规模的推广应用，可以实现清洁能源。

技术特征：
1.垂直轴摇摆桨叶式水力发电机驱动机构，该驱动机构设置于河道水域中，并通过传动机构和发电机组连接；包括支撑架(1)，所述支撑架(1)的上端转子(3)，所述转子(3)通过垂直轴(2)转动连接在支撑架(1)上；其特征在于，所述转子(3)的上端面设有设有的第一桨叶(7)组和第二桨叶(8)组；所述第一桨叶(7)组通过驱动轴(13)和第一桨叶组安装座(9)固定安装在转子(3)的上端面；且由第一伺服电机(11)带动第一桨叶(7)组摆动，来实现第一桨叶(7)组的两端进行升降；所述第二桨叶(8)组通过驱动轴(13)和第二桨叶组安装座(6)固定安装在转子(3)的上端面；且由第二伺服电机(12)带动第一桨叶(7)组摆动，来实现第二桨叶(8)组的两端进行升降。2.根据权利要求1所述的垂直轴摇摆桨叶式水力发电机驱动机构，其特征在于，所述第一桨叶(7)组包括两个对称设置的第一桨叶(7)，两个所述第一桨叶(7)通过连接器(10)连接，所述连接器(10)的中部连接在第一桨叶组安装座(9)的驱动轴(13)上。3.根据权利要求1所述的垂直轴摇摆桨叶式水力发电机驱动机构，其特征在于，所述第二桨叶(8)组包括两个对称设置的第二桨叶(8)，两个所述第二桨叶(8)通过连接器(10)连接，所述连接器(10)的中部连接在第二桨叶组安装座(6)的驱动轴(13)上。4.根据权利要求2或3所述的垂直轴摇摆桨叶式水力发电机驱动机构，其特征在于，所述支撑架(1)的上端面一端设有触发第一伺服电机(11)和第二伺服电机(12)工作的触发装置(4)，所述转子(3)的外侧面上设有四个触发开关(5)，四个所述触发开关(5)和四个桨叶的方向一致，当转子(3)旋转，触发开发和触发装置(4)重合时，会触发对应的伺服电机工作，使得桨叶发生升降动作。5.根据权利要求4所述的垂直轴摇摆桨叶式水力发电机驱动机构，其特征在于，所述触发装置(4)和转子(3)中点的连线要与水流方向平行。

技术总结
本实用新型公开了垂直轴摇摆桨叶式水力发电机驱动机构，涉及水力发电机技术领域，包括支撑架，所述支撑架的上端转子，所述转子通过转轴转动连接在支撑架上；所述转子的上端面设有垂直设置的第一桨叶组和第二桨叶组；所述第一桨叶组通过驱动轴和第一桨叶组安装座固定安装在转子的上端面；且由第一伺服电机带动第一桨叶组摆动，来实现第一桨叶组的两端进行升降；所述第二桨叶组通过驱动轴和第二桨叶组安装座固定安装在转子的上端面。该装置结构简单，设计精妙，安装简单，相比现有技术，提高了水力发电机的发电效果，且增加水力发电机的适用范围，可以规模的推广应用，实现清洁能源。实现清洁能源。实现清洁能源。


技术研发人员：张德伟
受保护的技术使用者：张德伟
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/5/24