CN101050754A - 抗强风风力发电机 - Google Patents

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Abstract

一种抗强风风力发电机，包括支座、组装支座上的导风罩、叶轮组、尾部整流罩以及自动控制装置，其技术要点是：导风罩、叶轮组和尾部整流罩分别组装在支座的U形支架上；导风罩的扇形导风叠板的一端通过销轴铰接在叠板支架的周边，另一端设置有控制叠板张开、闭合的绳索，各绳索活动端穿过叠板上的固定环分别緾绕在各自的电动机的牵引轮上，叶轮组叶片的两端分别连接在中心轴套和传动齿圈上，中心轴套组装在叶轮组支撑套内的叶轮轴上，分别固定在支撑套外周的各发电机轴端的齿轮与传动齿圈相啮合。它结构设计合理，明显增强设备的机械强度，既能在风速较弱时聚风，提高风能效力，又能在强风时避风，有效地防止部件受损，提高抗强风性能。

Description

抗强风风力发电机
技术领域
本发明涉及一种风力发电装置，特别是一种既能缓冲如飓风等强风的破坏作用，又能增强弱风风力的抗强风风力发电机。它主要适用于有可能出现对现有风力发电装置产生破坏作用的强风的场所。
背景技术
目前，广泛应用的以风能为动力的风力发电装置，大多采用传统风车式结构。因其结构单一，风能利用率低，在超强风力下没有挡风功能，故对这种发电装置的改进已成为人们普遍研究的对象。本发明人曾设计一种风动机(专利公开号为CN1807876A)，该机采用带放风口和旋风导流道的聚风罩、风洞、叶轮及其带折角的叶片等多项技术，来提高风能效力。但因其存在传动结构复杂，叶轮设计还不够合理等缺陷，有待进一步改进。现有发电装置采用自我保护技术的较少，其对抗破坏性强风的能力较差。尤其是在我国新疆三十里风口、百里风区经常频发风灾，因此，这种破坏性强风很容易损坏叶片，而风力较弱时，风对叶片的作用力又小。若加宽、加大叶片，则风对叶片的作用力得以增强，但因叶片支撑点少，故易折损。专利公开号为EP1350952A1的“配备垂直旋转的风力装置”中公开了一套风力装备，它配备一个垂直转子、组装在转子底部以传动装置带动的一台发电机、组装转子上的大量用于驱动转子的叶片、围绕转子径向布置的导向元件系统，并利用导向元件外壳中的顶盖作为活门，通过调整盖上的配重的位置来自动控制活门开启程度，以调整聚风力大小达到最佳发电效果。该装置结构比较复杂，安装、调试很麻烦，特别是对活门配重的调整，必须要通过一个测量系统来测定最大估计风力和最中风暴才能进行匹配。若测量、估计有误，轻则影响发电效果，重则损坏叶片。CN1237270C的“带罩风力发动机”，它主要包括一个风力发电机以及用于在风速小时增大吹向发电机的风速的构件和在风速大时减少吹向发电机的风速的构件。它的主要作用是减少聚风量，而不是直接阻挡强风对叶轮叶片的冲击。因其采用移动方式调整发电机在导风件中的位置，一旦传动装置失灵，则无法移动发电机，就起不到调节风速的作用了。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗强风风力发电机，它结构设计合理，明显增强设备的机械强度，既能在风速较弱时聚风，提高风能效力，又能在强风时避风，有效地防止部件受损，提高抗强风性能。
本发明的目的是这样实现的：该机包括由支架和转盘式基座构成的支座、组装支座上的导风罩、叶轮组、尾部整流罩以及含有风力风向感应器的自动控制装置，其技术要点是：所述导风罩、叶轮组和尾部整流罩分别组装在所述支座的U形支架上；所述导风罩的扇形导风叠板的一端通过销轴铰接在叠板支架的周边，另一端设置有控制叠板绕销轴转动而张开、闭合的绳索，各绳索活动端穿过叠板上的固定环分别緾绕在各自的关闭电动机、开启电动机的牵引轮上，所述叶轮组叶片的两端分别连接在中心轴套和传动齿圈上，中心轴套组装在叶轮组支撑套内的叶轮轴上，分别固定在支撑套外周的各发电机轴端的齿轮与传动齿圈相啮合。
所述叶轮组叶片的两端分别直接固定在中心轴套和传动齿圈上。或通过辐条
所述叶轮组叶片的两端分别通过辐条固定在中心轴套和传动齿圈上。
所述的扇形导风叠板之间设置扇形连接面。
所述叶轮组支撑套后端与尾部整流罩前端连接在一起。
由于本发明的导风罩采用层叠式组合结构，其扇形导风叠板的一端通过销轴铰接在叠板支架的周边，另一端设置有启、闭电动机带动的控制扇形导风叠板绕销轴转动而张开、闭合的绳索，所以当风力风向感应器测出风力强弱及风向变化时，就能按照设定的程序分别发出相应的信号，分别驱动关闭电动机或开启电动机的牵引轮转动，带动緾绕在牵引轮上的绳索使扇形导风叠板张开或闭合，将导风罩调整成正漏斗型或调整成倒漏斗型，从而使导风罩既能在风速较弱时起聚风作用，提高风能效力，又能在强风时起避风作用，除可阻挡部分强风对叶片冲击外，还可兼顾对叶轮组支撑套外周上的发电机及传动齿圈的保护。另外因叶轮组叶片的两端分别连接在中心轴套和传动齿圈上，各发电机分别固定在支撑套外周，利用各发电机轴端的齿轮与传动齿圈相啮合，不仅无须增加变速装置，而且可为叶轮提供多个支点，是传统风力发电机超大型化难以寻找的多个支点。故该机的结构设计合理、简单，可明显增强设备的机械强度。因此，当导风罩的扇形导风叠板处于关闭状态时，能有效地防止叶轮组、发电机等部件受损，提高该机抗强风性能。
附图说明
以下结合附图对本发明作进一步描述。
图1是本发明的一种具体结构示意图。
图2是图1中的一种U形支架结构示意图。
图3是图2的侧视图。
图中序号说明：1扇形导风叠板、2销轴、3叠板支架、4叶片、5传动齿圈、6发电机、7支撑套、8叶轮轴、9中心轴套、10轴支架、11尾部整流罩、12U型支架、13转盘式基座、14绳索定位环、15关闭电动机、16开启电动机、17绳索。
具体实施方式
根据图1-3详细说明本发明的具体结构。该机包括由U型支架12和转盘式基座13构成的支座、组装支座上的导风罩、叶轮组、尾部整流罩11以及含有风力、风向感应器(图中未示出)的自动控制装置等件。该机中的导风罩、叶轮组和尾部整流罩的规格、型号应根据实际使用要求确定，并将它们分别组装在支座的U形支架12上。其中导风罩由多个扇形导风叠板1、销轴2和一个叠板支架3等构成。导风罩的扇形导风叠板1的一端通过销轴2铰接在叠板支架3的周边，另一端设置有控制叠板1绕销轴2转动而张开、闭合的两条绳索17。各绳索17的活动端穿过叠板1上的固定环14分别緾绕在各自的关闭电动机15、开启电动机16的牵引轮上。一个导风罩可保护多个叶轮组，因相邻的两个叶轮组的叶片4迎风角方向可以不同，故其旋转方向相反，能够互为作用，具有明显提高转速等优点。叶轮组叶片4的两端分别连接在中心轴套9和传动齿圈5上。一般情况下叶轮组可以根据实际需要和可能，将叶片4的两端分别直接固定在中心轴套9和传动齿圈5上；在经常发生强风的地区，也可以将叶轮组叶片4的两端分别通过辐条(图中未示出)固定在中心轴套9和传动齿圈5上。中心轴套9组装在叶轮组支撑套7内的利用轴支架10支撑的叶轮轴8上。多个发电机6分别对称固定在支撑套7的外周，并使各发电机6轴端的齿轮与传动齿圈5相啮合。当多个发电机6分布于支撑套7的周边，传动齿圈5与各发电机6轴端的齿轮直接传动的同时，还为叶片增加了支撑点，这是传统风力发电机超大型化叶片所不及的。前一叶轮组的支撑套7也可以起到风洞效应，为后一叶轮组提供无扩散的高效风能。扇形导风叠板1之间可以按照不同的需求设置扇形连接面(图中未示出)。在不经常发生强风地区，扇形导风叠板1之间可以不设置扇形连接面，扇形导风叠板1在关闭状态时有部分重叠，可起到增加强度的作用。当扇形导风叠板1之间需要设置扇形连接面时，扇形导风叠板1处于关闭状态，没有重叠现象，外形非常美观。实施时，扇形导风叠板1之间设不设置扇形连接面可任选其一。在强风地区也可以根据使用要求将叶轮组支撑套7的后端可以与尾部整流罩的前端连接在一起。该机的含有风力、风向感应器的自动控制系统，可以采用常用的群机智能、自动监控技术，利用风力、风向感应器测出风力强弱及风向变化，自动完成关闭电动机15、开启电动机16和调整转盘式基座13的任务。
该抗强风风力发电机可设置于高层建筑顶部、荒山、荒地、沙漠、海滩及近海等处。工作时，在群机智能、自动监控技术作用下，当风力接近破坏性风速时，扇形导风叠板1闭合处于避风状态，阻挡部分强风通过，叶片4及传动齿圈5、发电机6等在得以保护的同时，叶轮组可正常旋转，当风力较弱时，扇形导风叠板1张开处于聚风状态，可增强风力作用。当多个发电机6分布于支撑套7的外周，传动齿圈5与各发电机6轴端的齿轮直接传动的同时，还为叶片增加了支撑点，这是传统风力发电机超大型化叶片所不及的。前一叶轮组的支撑套7也可以起到风洞效应，为后一叶轮组提供无扩散的高效风能。

Claims (5)

1、一种抗强风风力发电机，包括由支架和转盘式基座构成的支座、组装支座上的导风罩、叶轮组、尾部整流罩以及含有风力风向感应器的自动控制装置，其特征在于：所述导风罩、叶轮组和尾部整流罩分别组装在所述支座的U形支架上；所述导风罩的扇形导风叠板的一端通过销轴铰接在叠板支架的周边，另一端设置有控制叠板绕销轴转动而张开、闭合的绳索，各绳索活动端穿过叠板上的固定环分别緾绕在各自的关闭电动机、开启电动机的牵引轮上，所述叶轮组叶片的两端分别连接在中心轴套和传动齿圈上，中心轴套组装在叶轮组支撑套内的叶轮轴上，分别固定在支撑套外周的各发电机轴端的齿轮与传动齿圈相啮合。
2、根据权利要求1所述的抗强风风力发电机，其特征在于：所述叶轮组叶片的两端分别直接固定在中心轴套和传动齿圈上。
3、根据权利要求1所述的抗强风风力发电机，其特征在于：所述叶轮组叶片的两端分别通过辐条固定在中心轴套和传动齿圈上。(经常发生强风时)
4、根据权利要求1所述的抗强风风力发电机，其特征在于：所述扇形导风叠板之间设置扇形连接面。
5、根据权利要求1所述的抗强风风力发电机，其特征在于：所述叶轮组支撑套后端与尾部整流罩前端连接在一起。
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