本发明属于地铁施工技术领域，更具体地，涉及一种风扇。
背景技术：
地铁隧道中高速行进的列车，会带动隧道中的空气产生高速流动，因其类似汽缸内活塞压缩气体的现象，因此将所产生的高速流动的气流称之为地铁活塞风。在目前的地铁设计施工中，通常采用通风装置将活塞风直接排出站外，例如采用格栅、百叶或防坠网等装置，以地铁格栅为例，其结构由横向与纵向的骨架交织成网格状，通常设置在地铁站内天花板上，活塞风可以通过格栅的网格以达到站内排风的目的，保证站内的通风性。由于活塞风的风能本身蕴含的能量巨大，直接将其排出站外，会造成活塞风的风能的极大浪费。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种风扇，以解决如何对活塞风进行合理利用，避免活塞风的风能浪费的技术问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种风扇。
一种风扇，其特征在于，包括：活动轴，沿所述活动轴的一端至相对的另一端设置通孔；多个扇叶，所述扇叶沿所述活动轴的转动方向等间距间隔设置，且所述扇叶的一端与所述活动轴外表面固定连接；转动轴，所述转动轴设置在所述通孔中，并与所述通孔共轴线；单向拨动组件，包括固定在所述活动轴内表面的第一拨动件和固定在所述转动轴外表面的第二拨动件，所述第一拨动件可沿第一方向转动以带动所述第二拨动件转动且可沿与第一方向相反的第二方向转动以与第二拨动件分离；发电机，所述发电机与所述转动轴的端部连接。
进一步地，所述第一拨动件包括：固定拨片，一端与所述活动轴的内表面固定连接；活动拨片，一端与所述固定拨片的另一端可转动的连接，另一端能够与所述第二拨动件接触或分离。
进一步地，所述单向拨动组件还包括连接所述固定拨片和所述活动拨片的合页，所述合页设置在靠近所述扇叶的背风侧。
进一步地，所述固定拨片靠近所述活动拨片的一端设置有第一磁铁，所述活动拨片靠近所述固定拨片的一端设置有第二磁铁，所述第一磁铁与所述第二磁铁可相互吸引。
进一步地，所述转动轴包括间隔设置的第一转动轴和第二转动轴，所述活动轴包括设置在第一转动轴外的第一活动轴和设置在第二转动轴外的第二活动轴，所述第一活动轴的转动方向与所述第二活动轴的转动方向相反。
进一步地，所述扇叶的长度小于所述第一转动轴和第二转动轴间距的一半。
进一步地，在所述第一转动轴和所述第二转动轴之间设置固定杆，所述固定杆与所述第一转动轴的间距与所述第二转动轴的间距相等。
进一步地，所述转动轴的长度大于所述活动轴的长度。
进一步地，所述风扇还包括设置在所述转动轴外的固定轴，所述固定轴与所述转动轴共轴线。
进一步地，所述风扇还包括与所述发电机连接的照明装置。
本发明提供的一种风扇，包括扇叶、活动轴、转动轴、发电机和单向拨动组件，其中单向拨动组件包括第一拨动件和第二拨动件，并且第一拨动件可沿第一方向转动以带动第二拨动件转动且可沿与第一方向相反的第二方向转动以与第二拨动件分离。通过在风扇的活动轴与转动轴之间设置单向拨动组件，将风能转换成机械能，再将机械能转换成电能，此能源转换过程实现了资源的合理利用，避免了地铁中的活塞风的风能损耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为风力发电的原理示意图；
图2为本发明实施例的风扇a-a方向的剖视图示意图；
图3为本发明实施例的风扇b-b方向的剖视图示意图；
图4为本发明实施例的风扇沿第一方向旋转时c-c方向的剖视图示意图；
图5为本发明实施例的风扇沿第二方向旋转时c-c方向的剖视图示意图；
图6为风扇的发电机结构示意图；
图7为图4中a处的局部放大示意图；
图8为风扇的第一拨动件与第二拨动件分离状态的结构示意图；
图9为图3中b处的局部放大示意图；
图10为风扇左侧来风时的背风侧分析示意图；
图11为风扇右侧来风时的背风侧分析示意图；
图12为图10中c处的局部放大示意图；
图13为风扇的结构俯视图示意图；
图14为风扇d-d方向的剖视图示意图；
图15为图13中d处的局部放大示意图；
图16为风扇的照明装置布局示意图。
附图标记说明
1-扇叶，12-齿轮箱，13-逆变器，2-活动轴，21-活动轴端盖，22-通孔，23-第一活动轴，24-第二活动轴，3-转动轴，31-第一转动轴，32-第二转动轴，4-拨动组件，41-第一拨动件，42-第二拨动件，411-固定拨片，4111-第一磁铁，412-活动拨片，4121-第二磁铁，413-转动件，414-合页，4141-转轴，4142-钣金，4143-螺栓，5-格栅，51-固定杆，6-固定轴，7-照明设备，8-天花板，w-风，p-发电机，u-用电设备，ω-转动方向，ω1-第一方向，ω2-第一方向，θ-角度
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在具体实施例中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征的组合可以形成不同的实施例和技术方案。为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征的各种可能的组合方式不再另行说明。
在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二”仅仅是是区别不同的对象，不表示二者之间具有相同或联系之处。应该理解的是，所涉及的方位描述“上方”、“下方”均为正常使用状态时的方位。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
本发明实施例提供的一种风扇，可以是多种具有自发电功能的风扇，例如可以是地铁格栅风扇、地下车站百叶风扇、隧道轨行区风扇。需要说明的是，本发明中的应用场景类型并不对本发明产生限定。
以下结合图1对风力发电的风扇工作原理进行示例性说明，风扇可以包括扇叶1、轮毂11、齿轮箱12和发电机p。风w吹过扇叶1时，会在扇叶1的正反面产生压差，这种压差使风w在扇叶1上形成动力，推动扇叶1运动，通常扇叶1固定连接于轮毂11上，在持续的风力作用下，扇叶1带动轮毂11共同旋转并不断横切气流，将风能转化为机械能，轮毂11的一端连接齿轮箱12，齿轮箱12内设置有传动系统，接收扇叶1和轮毂11在风力作用下产生的动力，齿轮箱12的一端连接发电机p，齿轮箱12将所获得的动力传递给发电机p并使其获得相应地转速，使发电机p做切割磁力线运动，利用电磁感应原理，发电机输出感应电动势，经闭合的负载回路产生电流，发电机p将机械能转化为电能。产生的电流可以经逆变器13将直流电转换成交流电，供用电设备u使用。风能作为一种清洁的可再生能源，广泛的存在于自然界中，利用风能转化为机械能，再将机械能转化为电能，通过能源转换过程最终实现风力发电。
本发明以应用于地铁格栅中的风扇为例进行说明。
在本发明实施例中，如图2所示，风扇包括活动轴2和扇叶1，沿活动轴2的一端至相对的另一端设置通孔22，多个扇叶1沿活动轴2的转动方向ω等间距间隔设置，且扇叶1的一端与活动轴2外表面固定连接。具体的，活动轴2为空心轴，通孔22沿活动轴2的长度方向完全贯通，活动轴2的外表面沿周向设置数量若干的扇叶1，扇叶1为大致片状结构，形状可任意，扇叶1的表面为流线型设计，使扇叶1在相对气流运动时，减小其所受气流阻力，扇叶1等间距设置是为了扇叶1在带动活动轴2转动时，使活动轴2沿整个周向所受的力矩相同，避免活动轴2转动时产生偏心而导致运动不稳定。
如图2和图3所示，风扇还包括转动轴3，转动轴3设置在通孔22中，并与通孔22共轴线。转动轴3经由通孔22贯穿设置在活动轴2中，且与活动轴2共轴线，可以避免偏心设置而导致活动轴2与转动轴3在运动时产生相互干扰。
如图3-图5所示，风扇还包括单向拨动组件4，包括固定在活动轴2内表面的第一拨动件41和固定在转动轴3外表面的第二拨动件42，第一拨动件41可沿第一方向ω1转动以带动第二拨动件42转动且可沿与第一方向ω1相反的第二方向ω2转动以与第二拨动件42分离。在活动轴2和转动轴3之间设置有轴承5，位于拨动组件4的两侧，以连接活动轴2和转动轴3，活动轴2的两端设置有活动轴端盖21，以保护拨动组件4和轴承5等部件。为了使第一拨动件41的端部和第二拨动件42的端部接触时有更好的贴合效果，同时出于简化制造工艺的目的，第一拨动件41和第二拨动件42可以是大致矩形件。第一拨动件41的端面与活动轴内表面的距离大于第二拨动件42的端面与活动轴内表面的距离，使第一拨动件41端部能够接触到第二拨动件42端部。如图4所示，当活动轴2沿第一方向ω1转动时，第一拨动件41的一端始终与第二拨动件42的一端保持接触，以推动第二拨动件42运动，活动轴2的动力通过第一拨动件41传递给第二拨动件42，进而，第二拨动件42带动转动轴3转动，使转动轴3获得与活动轴2相同的转动速度；如图5所示，当活动轴2沿第一方向ω1相反的第二方向ω2转动时，原本相接触的第一拨动件41与第二拨动件42会发生分离，第二拨动件42因失去作用在其端部的推动力而逐渐停止转动，因此，在工作状态时转动轴3仅可以沿第一方向ω1转动而不会沿第一方向ω1相反的第二方向ω2转动，实现了转动轴3的单向转动，避免转动轴3反转导致风扇发生故障。同时，拨动组件4作为风扇的传动系统，其结构本身及连接方式简单，可以简化生产制造工艺和安装工序。
如图6所示，风扇还包括发电机p，发电机p与转动轴3的端部连接。转动轴3的端部与发电机p内的转子连接，发电机p转子获得相应转速后，发电机p内部的线圈做切割磁力线运动，利用电磁感应原理，发电机p输出感应电动势，经闭合的负载回路产生电流。
本发明实施例通过在活动轴2表面设置扇叶1，在活动轴2内设置转动轴3，转动轴3连接发电机p，并在活动轴2与转动轴3之间设置单向拨动组件4，一方面通过将风能转换成机械能，再将机械能转换成电能，该能源转换过程实现了资源的合理利用；另一方面，作为传动系统的拨动组件4的自身结构以及连接方式较为简单，并且可以实现单向传动。
在一些实施例中，如图7和图8所示，第一拨动件41包括固定拨片411，一端与活动轴2的内表面固定连接；活动拨片412，一端与固定拨片411的另一端可转动的连接，另一端能够与第二拨动件42接触或分离。具体的，固定拨片411与活动拨片412通过转动件413连接，转动件413位于固定拨片411端面与活动拨片412端面的衔接面的一侧，且转动件413的转动轴与活动轴2的转动方向垂直，活动拨片412可绕转动件413的转动轴旋转一定角度θ，需要说明的是，角度θ是指固定拨片411的下端面与活动拨片412的上端面所形成的夹角。当活动拨片412与第二拨动件42接触时，角度θ＝0°，即活动拨片412与固定拨片411保持竖直，第二拨动件42抵挡在活动拨片412靠近转动件413的一侧，给活动拨片412施加作用力，同时由于风力的作用，扇叶1带动活动轴2运动，活动轴2将作用力传递至固定拨片411上，而活动拨片412的上端面抵挡在固定拨片411的下端面上，活动拨片412受到固定拨片411传递过来的作用力，并将此作用力施加在与其相接触的第二拨动件42上，当活动拨片412施加在第二拨动件42上的作用力大于第二拨动件42的反作用力时，活动拨片412即可推动第二拨动件42运动。当风力大小提供的作用力不足以推动第二拨动件42运动时，活动拨片412将与第二拨动件42发生分离，活动拨片412则失去第二拨动件42在其一侧提供的反作用力，同时活动拨片412受其自身重力的作用，活动拨片412的端面与固定拨片411端面脱离接触状态，并形成角度θ。
在另一些实施例中，如图9所示，单向拨动组件4还包括连接固定拨片411和活动拨片412的合页414，合页414设置在靠近扇叶1的背风侧。优选的，采用合页414连接固定拨片411和活动拨片412，合页414上与转轴4141连接的两块钣金4142分别通过螺栓4143与固定拨片411和活动拨片412固定连接，合页414可为预制件，与第一拨动件41仅通过简单的组装即可形成本发明实施例中的传动系统。
下面将根据具体示意图阐明背风侧的含义，如图10所示，当风扇接受左侧的来风w时，扇叶1靠近来风的左侧面直接接受风的作用力，那么，与扇叶1左侧面相对的右侧面即为背风侧。如图11所示，当风扇接受右侧的来风w时，扇叶1靠近来风的右侧面直接接受风的作用力，那么，与扇叶1右侧面相对的左侧面即为背风侧。
以图11的右侧来风w为例，合页414则需设置在第一拨动件41的左侧，风力施加在扇叶1的右侧面上，扇叶1、活动轴2和第一拨动件41在风w的作用力下准备开始做逆时针旋转运动，原本端面处于分离状态的固定拨片411和活动拨片412，在逆时针旋转前进的过程中，活动拨片412的下端部触碰到第二拨动件42的上端部，活动拨片412的下端部会受到第二拨动件42上端部的反作用力，该反作用力使端面处于分离状态的固定拨片411和活动拨片412逐渐合并成竖直状态，即固定拨片411与活动拨片412处于锁定状态，当风的作用力大于第二拨动件42的反作用力时，活动拨片412会继续推动第二拨动件42共同逆时针旋转，当风停止或者风力大小提供的作用力不足以推动第二拨动件42运动时，活动拨片412将与第二拨动件42发生分离，活动拨片412则失去第二拨动件42在其一侧提供的反作用力，同时活动拨片412受其自身重力的作用，活动拨片412的端面与固定拨片411端面脱离接触状态，即固定拨片411与活动拨片412处于非锁定状态，在图11所示的结构下，即使有外力迫使扇叶1和活动轴2顺时针旋转，由于活动拨片412处于自由状态，当活动拨片412接触第二拨动件42时，第二拨动件42施加在活动拨片412的反作用力会使活动拨片412绕合页414的转轴顺时针旋转形成开角，使得活动拨片412滑过第二拨动件42的上端部，因此，自由状态下的活动拨片412无法通过推动第二拨动件42带动转动轴3共同旋转。将合页414设置在背风侧的目的是为了实现单向传动，使转动轴3仅可以沿一个方向旋转，避免反转导致发电机p或风扇故障。
在另一些实施例中，如图12所示，固定拨片411靠近活动拨片412的一端设置有第一磁铁4111，活动拨片412靠近固定拨片411的一端设置有第二磁铁4121，第一磁铁4111与第二磁铁4121可相互吸引。具体的，第一磁铁4111下端面的磁极与第二磁铁4121上端面的磁极相反，由于本发明实施例中所提到的风w是自然界中的风，其风力大小不受人为控制，风扇在工作状态下时所受的风力大小会有一定程度的波动，为了避免此波动导致固定拨片411与活动拨片412的接触面出现开合不稳定的情况，利用端面的第一磁铁4111与第二磁铁4121相互吸引，可以加强风扇在工作状态下时固定拨片411与活动拨片412接触面的连接。
在一些实施例中，如图13所示，转动轴3包括间隔设置的第一转动轴31和第二转动轴32，活动轴3包括设置在第一转动轴31外的第一活动轴23和设置在第二转动轴32外的第二活动轴24，第一活动轴23的转动方向与第二活动轴24的转动方向相反。具体的，风扇可应用到地铁格栅5装置中，第一转动轴31和第二转动轴32可代替传统格栅5结构中的横向骨架，第一转动轴31和第二转动轴32的数量可有多个，视格栅5的具体面积而定。第一活动轴23间隔设置在第一转动轴31上，第二活动轴24间隔设置在第二转动轴32上，第一活动轴23与第二活动轴24的数量若干，同样根据格栅5的具体面积而定。活动轴2和扇叶1结构可代替传统格栅5结构中的竖向骨架。
如图14所示，相邻的第一活动轴23上的扇叶1布置方向需与第二活动轴24上的扇叶1布置方向相反，如图14所示的第一活动轴23上的扇叶1的背风侧为右侧，第一活动轴23沿第一方向ω1转动，第二活动轴24上的扇叶1背风侧为左侧，第二活动轴24沿与第一方向ω1相反的第二方向ω2转动，这样可以避免相邻的第一转动轴31上的扇叶1与第二转动轴32上的扇叶1在运转过程中产生气流干扰，影响风扇的发电效率。由于传统格栅5结构中的竖向骨架被活动轴2和扇叶1结构代替，且活动轴2和扇叶1结构可在风的作用下旋转运动，因此，相较于传统格栅，本发明实施例中的格栅5所受风阻更小，通风性能更佳。
在一些实施例中，如图13所示，扇叶1的长度小于第一转动轴31和第二转动轴32间距的一半。其目的是为了相邻的第一转动轴31上的扇叶1与第二转动轴32上的扇叶1在运转过程中发生干涉。
在一些实施例中，如图13所示，在第一转动轴31和第二转动轴32之间设置固定杆51，固定杆51与第一转动轴31的间距与第二转动轴32的间距相等。具体的，固定杆51设置在相邻的第一转动轴31上的扇叶1与第二转动轴32上的扇叶1之间，两端固定连接在格栅5上。其功能与传统格栅5结构中的横向固定骨架相同，在本发明实施例中的作用是为了加密格栅5的第一转动轴31与第二转动轴32。
在一些实施例中，如图13所示，转动轴3的长度大于活动轴2的长度。
在一些实施例中，如图15所示，风扇还包括设置在转动轴3外的固定轴6，固定轴6与转动轴3共轴线。具体的，转动轴3裸露在外的部分均设置有固定轴6，避免转动轴3的锈蚀和老化，延长使用寿命。
在一些实施例中，如图16所示，风扇还包括与发电机p连接的照明装置7，具体的，格栅5可以安装在天花板8上，为了给室内环境提供照明，可以在格栅5的四周布置数量若干的照明装置7，照明装置7的接线端与发电机p的输出端相连接，发电机p通过输出端将电流输送给照明装置7使用。本发明实施例中的格栅风扇既可以实现格栅传统意义上的防坠物和通风性，同时还可以利用地铁内列车行驶所产生的活塞风进行风力发电，产生的电能最终可以供地铁车站内照明使用。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
1.一种风扇，其特征在于，包括：
活动轴，沿所述活动轴的一端至相对的另一端设置通孔；
多个扇叶，所述扇叶沿所述活动轴的转动方向等间距间隔设置，且所述扇叶的一端与所述活动轴外表面固定连接；
转动轴，所述转动轴设置在所述通孔中，并与所述通孔共轴线；
单向拨动组件，包括固定在所述活动轴内表面的第一拨动件和固定在所述转动轴外表面的第二拨动件，所述第一拨动件可沿第一方向转动以带动所述第二拨动件转动且可沿与第一方向相反的第二方向转动以与第二拨动件分离；
发电机，所述发电机与所述转动轴的端部连接。
2.如权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述第一拨动件包括：
固定拨片，一端与所述活动轴的内表面固定连接；
活动拨片，一端与所述固定拨片的另一端可转动的连接，另一端能够与所述第二拨动件接触或分离。
3.如权利要求2所述的风扇，其特征在于，所述单向拨动组件还包括连接所述固定拨片和所述活动拨片的合页，所述合页设置在靠近所述扇叶的背风侧。
4.如权利要求2所述的风扇，其特征在于，所述固定拨片靠近所述活动拨片的一端设置有第一磁铁，所述活动拨片靠近所述固定拨片的一端设置有第二磁铁，所述第一磁铁与所述第二磁铁可相互吸引。
5.如权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述转动轴包括间隔设置的第一转动轴和第二转动轴，所述活动轴包括设置在第一转动轴外的第一活动轴和设置在第二转动轴外的第二活动轴，所述第一活动轴的转动方向与所述第二活动轴的转动方向相反。
6.如权利要求5所述的电扇，其特征在于，所述扇叶的长度小于所述第一转动轴和第二转动轴间距的一半。
7.如权利要求5所述的电扇，其特征在于，在所述第一转动轴和所述第二转动轴之间设置固定杆，所述固定杆与所述第一转动轴的间距与所述第二转动轴的间距相等。
8.如权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述转动轴的长度大于所述活动轴的长度。
9.如权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述风扇还包括设置在所述转动轴外的固定轴，所述固定轴与所述转动轴共轴线。
10.如权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述风扇还包括与所述发电机连接的照明装置。
技术总结