[0001] 本发明是一种风动装置， 其应用涉及广告领域、 风力发电领域、 太阳能发电。

属于先进能源、 节能环保和资源综合利用范畴。

背景技术

[0002] 目前， 公告牌和风力发电机已广泛使用在我们的生活 当中， 多数广告牌安装在 人口密集的城市， 多数风力发电机安装在远离城市人口稀少的乡 村旷野， 他们 很少相结合， 是受传统风力发电机占用空间大， 广告效果差的限制， 而广告牌 安装在人口稀少的乡村旷野则失去了广告效果 ， 限制了经济性。 如果将广告牌 与风力发电机相结合， 既有发挥广告的经济效益， 又可以风力发电， 供使用和 出售， 在城市和乡村都可以方便使用， 可以带来更高的经济效益。 本发明同吋 兼顾广告牌和风力发电功能， 技术思路具有突破性， 设计、 制造、 运输、 安装

、 维护方便， 生产简单， 使用成本低， 适合工业化生产。

技术问题

[0003] 传统风力发电机行业进入壁垒比较高， 有轴的风力发电设备看似简单， 但是其 叶片的制作技术很复杂， 很难进行大规模生产； 其次， 由于叶片体积庞大， 长 短途运输受道路和车辆限制较多， 运输和安装维护困难。 风力发电机稳定性要 求较高， 要经受住各种极端恶劣天气和非常复杂的风力 交变载荷考验， 风小了 达不到启动风速则不能发电， 风速过大又会造成叶尖风超速， 容易造成叶片损 坏， 对风力大小的要求高， 叶片使用期短， 十年左右就需要更换， 使用、 更换 和维护困难。 大型风力发电机群占地面积大， 无法进入城市， 发出的电能需要 并入电网才能使用， 小型风力发电机效率低下， 无法城市化使用， 而且还存在 并网困难等问题。

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 本发明采用风帆式轨道式结构， 同吋兼具户外广告牌与风力发电功能。 为了达 到上述目的， 本装置通过建立上下两条相同形状的封闭轨道 ， 将许多风力叶片 两端通过固定座安装在轨道上面， 固定座在轨道上可以自由滑动， 连同叶片一 起可以沿轨道滑动， 叶片同吋还可以绕着固定轴转动。 当叶片之间保持适当间 隔， 用链条连接固定座， 形成一个闭环， 通过转动叶片， 控制叶片的迎风角度 ， 控制风力对叶片的推力大小。 当一部分叶片处于迎风状态， 产生对叶片的推 力， 另一部分叶片保持顺风状态， 减少叶片对风的阻力， 在链条的连接下， 使 得整体叶片在风的推动下朝一个方向运动。 链条上产生巨大的推力， 通过链条 与齿轮咬合， 带动风力发电机发电。

[0005] 如果将叶片粘贴或者印刷一定图案， 无论叶片保持运动或者静止状态， 当人们 从远处观察整体叶片吋， 可以形成整体画面， 类似翻转广告牌的效果， 使该装 置同吋兼具广告牌的作用。

[0006] 本发明的结构主要包括三个主要部分： 第一部分是驱动体部分： 包括由叶面、 旋转轴、 一对单向轴承、 一对单向齿轮组成叶片， 风动装置包括许多叶片。 叶 面与旋转轴固定， 旋转轴两端都固定有一对单向轴承和一对单向 齿轮， 单向轴 承固定在固定座上面， 单向齿轮与角度锁咬合。 这样， 当单向齿轮与角度锁打 幵吋， 相对于固定座， 叶片可以 360度自由旋转， 类似门窗的合叶； 当单向齿轮 与角度锁咬合吋， 叶片可以单方向进行 360度旋转。 在风向与叶片成一定角度吋 ， 可以推动叶片把风能转变为动能用来驱动发电 机发电。

[0007] 第二部分是控制部分： 包括角度锁、 同步装置、 一对单向导齿。 每一个叶片两 端的单向齿轮都与角度锁相咬合， 角度锁采用机械或电子装置， 通过感应风向 和叶片运动方向， 控制叶片迎风角度并锁住， 使叶片不再旋转， 与风向形成适 当角度。 当风向与叶片成 0或 180度角吋， 风推力最大； 当叶片与风向成 90或 270 度角吋， 风推力最小， 改变迎风角度可以提高风能效率。 风动装置包括若干个 同步装置， 具体数量根据具体情况而定。 同步装置包括一根同步杆， 同步杆两 端固定一对同步齿轮， 同步杆两端由一对同步杆托支撑， 同步杆托与轨道或者 支撑柱固定， 控制上下两条链条运动的同步性。 单向导齿固定在迎风面轨道上 面， 具体位置根据风向和叶片运动方向而定， 成对使用， 单向导齿与叶片的单 向齿轮咬合， 单向导齿长度根据叶片需要转动的角度而定， 其作用是把与其咬 合的一个叶片转动适当角度。

[0008] 第三部分是传动部分： 包括固定座、 轨道、 链条、 滚动轮、 支撑柱等部分。

链条包括上下两条， 分别与叶片两端的单向齿轮咬合， 链条固定在固定座上面 ， 与固定座可以同吋运动。 固定座内部有滚动轮， 外部与旋转轴上的单向轴承 固定， 一方面为叶片提供支撑， 另一方面与叶片一同沿轨道运动。 固定座上面 还有控制叶片角度的角度锁， 锁定叶片与风向的角度， 最大利用风能。

[0009] 本发明的外观形式可以根据具体环境情况进行 调整， 以调整轨道为主， 可以适 用于很多复杂环境， 除了圆形以外， 还可以变换成三角形、 矩形、 多边形、 不 规则形状等， 还可以进行内部或者外部嵌套， 适应范围广泛。

发明的有益效果

有益效果

[0010] 本装置具有广告牌功能。 将每一个叶片印刷或者粘贴一定图案， 无论叶片保持 运动或者静止状态， 当人从远处观察整体叶片吋， 可以形成整体画面， 具有广 告牌的效果， 适合在城市高楼楼顶和外墙安装， 可以产生广告收益。

[0011] 功率更加强大， 风力适用范围更大。 本风动装置比传统风力发电机迎风面积大 ， 迎风面积大 3倍以上， 风能利用率达， 动力扭矩大， 发电功率大。 不论在何种 风力条件下， 叶片始终保持较低运动速度， 可在强风中正常工作， 不会出现叶 片风超速现象， 适用的风力范围更广。

[0012] 可以兼顾太阳能发电功能。 采用光伏发电材料制作叶片， 风动装置则同吋兼备 风力和光伏发电功能， 提高综合利用率。

[0013] 可以在城市郊区广泛使用。 与传统风力发电装置比较， 本风动装置占地面积小 ， 可以在城市高楼上广泛使用， 发电可以作为楼宇日常用电， 广告功能可以成 为楼宇的额外收益。 同吋可以在郊区和旷野建立大规模风力发电站 ， 适用范围 广泛。

[0014] 整个装置的叶片也与传统风力发电机的叶片不 同， 叶片结构简单， 可以使用硬 质材料、 软质材料、 通明材料、 复合材料等制作， 叶片上可以印刷或者粘贴图 案材料， 不同材质生产的叶片可以在相同的装置上使用 ， 设计制作方便。 叶片 体积规范， 没有超长超宽部件， 运输方便， 适合主流运输车辆进行长短途运输 ， 生产、 运输、 使用成本低。

对附图的简要说明

附图说明

[0015] 图 1是本发明装置结构的示意图。 图中标号 1为叶面， 5为固定座， 8为同步 杆， 9为同步齿轮， 10为同步杆托， 11为轨道， 12为链条， 14为支撑柱。

[0016] 风动装置中包括的主要部件说明：

[0017] 1.叶面： 构成风动装置叶片的部件， 由刚性、 柔性、 透明材料制成， 表面可以 绘制或者粘贴广告画面， 主要作用将风力转化为动力。

[0018] 叶面按照硬度分类可以分为刚性、 柔性、 透明等材料。

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[0019] 图 2为刚性和柔性叶面的示意图， 其中 1.1为刚性叶面， 1.2为柔性叶面

[0020] 刚性叶面不能变形， 叶面可以分成平板形、 弧面燕尾形和弧面形三种方式。

[0021]

[0022] 图 3为刚性叶面外形示意图， 其中 1.1.1为平板形， 1.1.2为弧面燕尾形， 1.1.3为 弧面形。 [0023] 柔性叶面可以在风的作用下产生变形。

[0024]

[0025] 图 4是柔性叶面示意图， 其中 2为旋转轴， 2.1为支撑杆， 2.2为支撑框， 1.2.1为 柔性叶面， 1.2.2为柔性叶面。

[0026] 2. 旋转轴： 构成风动装置叶片的部件， 与叶面相固定， 为叶面提供支撑， 可 以绕轴向进行 360旋转。

[0027] 叶片的旋转轴可以采用中心轴、 偏心轴和端轴三种方式。

[0028]

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[0029] 图 5是叶片的旋转轴的示意图， 其中 1为叶面， 2为旋转轴， 2.1为中心轴， 2.2为 偏心轴， 2.3为端轴。

[0030] 3. 单向轴承： 构成风动装置叶片的部件， 与旋转轴两端固定， 减少旋转阻力

[0031] 4. 单向齿轮： 构成风动装置叶片的部件， 成对使用与旋转轴固定， 与角度锁 配合， 可以使旋转轴单向旋转。

[0032] 5. 固定座： 可以分为 C形固定座和上下固定座。 C形固定座套在轨道上， 可以 在轨道上自由滑动， 可以为叶片提供固定和支撑；

[0033]

图 6为 C形固定座结构示意图， 其中标号 1为叶面， 3为单向轴承， 4为单向齿轮 5为固定座， 6为角度锁， 7为单向导齿， 11为轨道， 12为链条或者齿条， 为支撑柱， 15为滚珠。

[0035] 图 7为 C形固定座转换角度观察示意图， 其中标号 1为叶面， 2为旋转轴， 3为单 向轴承， 4为单向齿轮， 5为固定座， 6为角度锁， 7为单向导齿， 11为轨道，

12为链条或者齿条， 14为支撑柱。

[0036] 上下固定座压在轨道上或者挂在轨道上， 分别与叶面两端单向轴承相连， 为叶 片提供固定和支撑。 一对上下固定座配合使用， 可以使叶片围绕旋转轴进行 360 旋转。

[0037] 每个固定座有内滚动轮或者滚珠， 可以让固定座在轨道上沿轨道运动。 固定座 与传动链条或者齿条固定， 固定座沿轨道运动吋， 可以带动传动链条或者齿条 运动。

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[0038] 图 8为上下固定座示意图， 其中 5为固定座， 11为轨道， 12为链条或者齿条， 13 为滚动轮。

[0039] 6. 角度锁： 固定座上的装置， 采用机械或电子装置， 成对与单向齿轮配合， 控制叶片迎风角度并锁住， 使叶片不再旋转， 与风向形成适当角度。

[0040] 7. 单向导齿： 转动叶片的装置， 固定在轨道或者支撑柱上面， 叶片运动吋， 当单向导齿与叶片轴上的单向齿轮相咬合吋， 推动叶片旋转到特定角度， 旋转 角度由单向导齿的长度决定。

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[0042] 图 10为单向导齿放大示意图。 图中标号 1为叶面， 2为旋转轴， 3为单向轴承

， 4为单向齿轮， 5为固定座， 6为角度锁， 7为单向导齿。

[0043] 8. 同步杆： 构成同步轴的部件， 由刚性材料制成， 保持风动装置上下链条运 动同步。

[0044] 9. 同步齿轮： 构成同步轴的部件， 固定在同步杆两端的一对同步齿轮， 与上 下链条咬合， 控制链条同步运动。

[0045] 10. 同步杆托： 支撑同步轴的部件， 固定在轨道或者支撑柱上面， 为同步杆提 供支撑作用。

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[0046] 图 11为同步装置示意图， 其中标号 1为叶面， 4为单向齿轮， 5为固定座， 6 为角度锁， 8为同步杆， 9为同步齿轮， 10为同步杆托， 11为轨道， 12为链条 ， 14为支撑柱。

[0047] 11 . 轨道： 可以分为单轨道、 双轨道、 多轨道， 单轨道只有一根闭合轨道， 叶 片以上下对称方式位于轨道上下； 双轨道有两根相同形状的轨道， 位于风动装 置的上部及下部， 上下两根， 外形一致； 多轨道主要由多层嵌套形成。 轨道对 整个风动装置提供支撑和稳定作用， 可以让叶片和固定座在轨道上运动。

[0048] 12. 链条： 链条可以使用滚子链条或者齿条， 固定在固定座上， 连接固定座形 成闭环， 使固定座和叶片保持相同的速度运动， 同吋把叶片获得的推力传递到 齿轮组， 带动发电机做功。

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[0049] 图 12为链条示意图， 其中 12.1为滚子链条， 12.2为齿条。

[0050] 13. 滚动轮： 固定在固定座上面提供支撑， 可以在轨道上滚动。

[0051] 14. 支撑柱： 与轨道固定， 为整个风动装置提供支撑和固定。

[0052] 其中叶面 1是风动装置的动力来源， 它与固定座 5相连一起运动， 还可以在围 绕纵轴进行 360度旋转。 通过控制叶面的迎风角度， 可以使叶片与来风方向形 成合适角度， 推动运动。 同步杆 8两端固定一对同步齿轮 8， 同步杆托 10支撑 同步杆 8， 使上下传动链条 12保持同步运动。

[0053] 15 . 滚珠： 在 C形固定座中使用， 起到为 C形固定座提供支撑和滑动的作用。

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[0055] 图 14是叶片结构放大示意图。 图中标号 1为叶面， 2为旋转轴， 3为单向轴承 4为单向齿轮， 5为固定座， 6为角度锁， 13为滚动轮。

15是同步轴示意图。 图中标号 8为同步杆， 9为同步齿轮， 10为同步杆托 同步轴可以使风动装置上下两端的链条保持同 步运动。

图 16为三角形风动装置示结构意图， 根据环境的要求， 可以将轨道设计成三角 形。

图 17为矩形风动装置机构示意图， 可以将轨道设计成矩形， 风动装置的其他部 件不做任何调整， 可以使用在高层楼房楼体的外面、 楼顶。

图 18为多边形风动装置示结构意图， 可以将轨道设计成多边形。

图 19为嵌套结构的风动装置示意图， 内外层的叶片 1可以采用相同的尺寸， 也 可以采用不同的尺寸 （本图显示为不同尺寸的叶片 1 ) 。 由于采用结构化设计 ， 内外层使用的部件可以相同 也可以进行多层嵌套。

[0061] 图 20为单轨结构的风动装置。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0062] 本发明所涉及的叶片、 单向齿轮、 单向轴承、 角度锁、 固定座、 链条、 滚动 轮、 轨道、 支撑柱、 同步轴、 同步齿轮、 同步齿轮托等这些部件， 最佳的实施 方式是： 单独使用各种材料设计制造接口一致、 各种规格的叶片。 轨道和支撑 柱的制造， 可以用模块化设计制造的方法生产各种规格的 轨道和支撑柱， 可以 将轨道拆分成不同长度的直轨， 不同转弯半径的曲轨， 通过模块化组合形成不 同形状的轨道， 适应复杂环境的使用。 同步轴、 同步齿轮、 同步齿轮托可以组 合成一个一体化完整部件。 单向齿轮、 单向轴承、 角度锁、 固定座、 滚动轮可 以设计制造成为一个有统一接口的一个完整部 件， 节约成本， 减少安装步骤和 安装难度。 本发明的实施方式

[0063] 叶片、 单向齿轮、 单向轴承、 角度锁、 固定座、 链条、 滚动轮、 轨道、 支撑柱 、 同步轴、 同步齿轮、 同步齿轮托等这些部件， 可以进行单独设计制造或者组 合几个部件进行设计制造， 最佳的实施方式是： 叶片和轨道可以用不同材料进 行设计制造， 轨道和支撑柱可以单独设计制造也可以进行组 合设计制造。 同步 轴、 同步齿轮、 同步齿轮托可以进行单独设计制造或者组合几 个部件进行设计 制造。 单向齿轮、 单向轴承、 角度锁、 固定座、 滚动轮可以单独设计制造， 如 果采用适当组合进行综合设计制造会更加合理 ， 节约成本， 减少安装步骤和难 度本发明。

工业实用性

[0064] 本发明按照最佳实施方式可以进行下面几方面 的设计制造。 叶片可以采用硬质 材料、 软质材料、 通明材料、 复合材料等制作， 叶片上可以印刷或者粘贴图案 材料， 不同材质生产的叶片可以在相叶片与固定座有 专用统一接口， 同的装置 上使用， 设计制作方便。 叶片体积规范， 没有超长超宽超重部件， 运输方便， 适合主流运输车辆进行长短途运输， 适用于批量化工业生产。 轨道和支撑柱可 以采用模块化合并设计制造， 将轨道拆分成不同长度的直轨， 不同转弯半径的 曲轨， 便于组装成不同形状的轨道。 支撑柱与轨道合并设计制造， 可以减少装 配， 降低安装难度， 方便大规模工业化生产。 采用一体化固定座设计可以封装 齿轮和单向轴承， 减少水和尘土的侵入， 影响设备正常运转， 通过统一接口与 叶片连接， 增加适用性， 降低组装的难度。 同步轴、 同步齿轮、 同步齿轮托可 以采用一体化设计制造， 适合工业化生产。

序列表自由内容

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