CN101413481B - 可折叠式风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风力发动机，本发明的可折叠式风力发电装置包括转子、减速电机、固定支架，转子与减速电机设置在固定支架上，转子包括中心转轴、固定环、导向滑块、支撑层、固定杆；中心转轴上通过销钉固定设置至少两个套在中心转轴上的固定环，每个固定环下方设置可沿中心转轴轴向滑动且套在中心转轴上的导向滑块，支撑层由与导向滑块铰接以导向滑块为中心且以相同间隔角度呈辐射状等长的支撑杆组成，支撑杆与固定杆铰接，支撑杆与固定环通过拉杆连接，拉杆分别与支撑杆、固定环铰接，支撑杆与导向滑块通过拉簧连接。本发明很好地解决了现有风车在强风情况下容易损坏的缺陷，其转子可以自由折叠，降低了强风对装置的破坏。

Description

可折叠式风力发电装置

技术领域

本发明涉及一种风力发动机，尤其涉及一种风力发动机的配合构件。

背景技术

随着能源危机的出现和环境的日益恶化，绿色清洁能源越来越受到世界各国的广泛重视，风能尤其成为开发利用可再生能源的焦点，利用风能发电是目前开发利用风能最有效的形式。虽然风力发电是真正的清洁性能源，但受到一次性投入较大、技术要求高、风能不稳定等因素制约，只是作为电能的辅助能源，推广有一定的难度。能不能降低风力发电的一次性投入，发明一种简单易行的小型发电装置，成为首要解决的问题。

目前利用风能的发电装置普遍采用螺旋桨式风车，风轮处在立杆的最高端，由三片螺旋桨式叶片组成，迎风旋转，在发电机的下部装有回转盘，保证风轮随着风向的改变而转动。由于风轮较大，风速太低时无法旋转，即启动风速较高。且其风轮必须朝向迎风面，整个发电机和风轮要通过回转盘调节，才能正常工作，一旦风向突然改变，回转盘如不能及时转向，可能会造成损坏。轮的叶片大多由玻璃钢等刚性材料加工而成，叶片边缘很薄，旋转时还可能会伤害到鸟类等，且存在噪音较大，金属易腐蚀等缺陷。

为了减小和避免这种破坏，现有技术中也有些风力发电装置采用叶片变倾角控制系统。如1987年3月4日授权公告的中国专利，公告号为CN85106119A，公开了一种伞式风力发动装置，其由可折叠的风扇叶片、可使风扇撑开和收拢的四连杆支撑机构和转动轴组成，风扇撑开后可如伞式固定并受风力作用转动做功，遇风灾时可人工或自动收拢紧贴立柱，以抗御风害。但这也只是叶片整体向内收缩减小了一部分阻力，不能从根本上解决问题，整个转子还会受到一定的破坏。如果发明一种可折叠的风轮，在超过工作风速的上限时折叠起来，就会大大降低对整个装置的破坏。

发明内容

本发明的技术效果可以克服上述缺陷，提供一种竖轴的、可以自由折叠的转子，其降低了强风对装置的破坏，在风速超过工作风速的上限时收拢，在风速达到工作风速时打开装置进行发电。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：包括转子、减速电机、固定支架，转子与减速电机设置在固定支架上；转子包括中心转轴、固定环、导向滑块、支撑层、固定杆；中心转轴上通过销钉固定设置至少两个套在中心转轴上的固定环，每个固定环下方设置可沿中心转轴轴向滑动且套在中心转轴上的导向滑块，支撑层由与导向滑块铰接以导向滑块为中心且以相同间隔角度呈辐射状等长的支撑杆组成，支撑杆与固定杆铰接，支撑杆与固定环通过拉杆连接，拉杆分别与支撑杆、固定环铰接，支撑杆与导向滑块通过拉簧连接。

固定杆、中心转轴和上下相邻的两支撑杆组成平行四边形结构。相邻的固定杆之间设置柔性叶片，柔性叶片相对于与之连接的两固定杆组成的平面可产生凹凸形变。可折叠式风轮参照伞的折叠方式，采用向上折叠，导向滑块在轴上滑动时可实现整个转子的张开与收拢。柔性叶片的采用是转子可自由折叠的前提条件。

为便于操作，实现自动化控制，在中心转轴内设有拉线机构，拉线机构包括轴承、轴承固定筒、拉头、连动螺钉、钢丝绳、绕线滚筒，轴承外圈和轴承固定筒过盈配合，轴承的内圈通过拉头与钢丝绳连接。轴承固定筒通过连动螺钉和套在中心转轴外面的下导向滑块连接，使轴承固定筒和下导向滑块在中心转轴的导向槽内沿轴向滑动而无相对运动。在风轮转动时轴承外圈和风轮一起转动，而轴承内圈不转动，这样钢丝绳就不会随着风轮转动而转动。钢丝绳的另一端固定在绕线滚筒上，绕线滚筒通过紧定螺钉固定在减速电机轴上。

为实现自动化控制，本装置还包括设置在固定支架上的电磁锁紧机构，电磁锁紧机构包括：风速传感器、电磁开关、行程开关和控制电路四部分，电磁锁紧机构不通电时电磁开关伸出，紧紧卡住下导向滑块，限制导向滑块的滑动；电磁锁紧机构通电时电磁开关吸合，与下导向滑块分离，不影响导向滑块的滑动。风速传感器检测到风速超过本装置工作风速的上限时，控制电路使拉线机构中的减速电机正转，风轮开始收拢，到达行程的最低位置时电磁开关锁紧最下端的导向滑块，触动行程开关，控制电路发出指令，减速电机停止工作。风速传感器检测到风速恢复至本装置的工作风速时，控制电路发出指令使电磁开关吸合，减速电机反转，最下端导向滑块在拉簧拉力的作用下沿轴向上滑动，风轮张开，恢复发电状态。到达行程的最高位置时触动行程开关，控制电路发出指令，减速电机停止工作。整个风轮的折叠过程都是在自动且无冲击的状态下完成的。

本发明很好地解决了现有风车在强风情况下容易损坏的缺陷，其转子可以自由折叠，在风速超过工作风速的上限时收拢，在风速达到工作风速时打开进行发电，降低了强风对装置的破坏。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作具体说明：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为转子展开时的结构示意图；

图3为转子折叠后的结构示意图；

图4为拉线机构局部放大图；

图5为拉线机构与减速电机结构示意图；

图6为电磁锁紧机构示意图。

具体实施方式

本可折叠式风力发电装置中的转子参照伞的折叠原理，采用向上折叠的方式。本装置包括转子、减速电机14、固定支架17，转子与减速电机14固定设置在固定支架17上，转子包括两个支撑层，支撑层由与导向滑块铰接以导向滑块为中心且以相同间隔角度呈辐射状等长的支撑杆3组成；固定环1通过螺栓固定在中心转轴6上，拉杆2的一端通过铰链与固定环1连接，另一端通过铰链与支撑杆3连接。导向滑块套在中心转轴6上可以沿轴向滑动，导向滑块分为上导向滑块5和下导向滑块7，上下层的支撑杆3的一端通过铰链分别与对应的上下导向滑块连接，另一端与固定杆4铰接。在相邻两个固定杆4之间设置柔性叶片。上下相邻的支撑杆3、固定杆4和中心转轴6组成平行四边形机构。上下导向滑块在中心转轴6上滑动时可实现整个转子的张开与收拢。

拉线机构设置在中心转轴6的内部，主要包括轴承8、轴承固定筒12、拉头9、连动螺钉10、钢丝绳11、绕线滚筒13，轴承8的外圈和轴承固定筒12过盈配合，钢丝绳11和轴承8的内圈通过拉头9连接。轴承固定筒12通过连动螺钉10和套在中心转轴6外面的下导向滑块7连接，使轴承固定筒12和下导向滑块7在中心转轴的导向槽内沿轴向滑动而无相对运动。在风轮转动时轴承8的外圈和风轮一起转动，而轴承8的内圈不转动，这样钢丝绳11就不会随着风轮转动而转动。钢丝绳11的另一端固定在绕线滚筒13上，绕线滚筒通过紧定螺钉固定在减速电机14轴上。

本可折叠式风力发电装置可以实现自动发电，正常工作状态为打开发电状态。本装置还包括设置在固定支架17上的电磁锁紧机构18，电磁锁紧机构18包括：风速传感器、电磁开关15、行程开关和控制电路四部分。当风速超过工作风速的上限时，风速传感器通过控制电路向拉线机构中的减速电机14发出信号，减速电机14正转带动钢丝绳11向下运动，向下运动的力通过连动螺钉10传递给下导向滑块7，下导向滑块7沿中心转轴6向下滑动，通过拉簧带动上导向滑块5沿中心转轴6向下滑动，从而带动整个风轮向下运动折叠起来，到达行程的最低位置时电磁开关锁紧下导向滑块7，触动行程开关，控制电路发出指令，减速电机14停止工作。当风速恢复工作风速时，风速传感器通过控制电路向减速电机14和电磁锁紧机构同时发出信号，减速电机14反转，电磁开关15通电吸合，上导向滑块5和下导向滑块7在拉簧16回复力的作用下沿中心转轴6向上滑动，进而带动整个风轮打开，恢复正常发电状态。当风轮到达行程的最高位置时触动行程开关，控制电路发出指令，减速电机14停止工作。

Claims (4)

1.一种可折叠式风力发电装置，包括转子、减速电机、固定支架，转子与减速电机设置在固定支架上，其特征在于转子包括中心转轴、固定环、导向滑块、支撑层、固定杆；中心转轴上通过销钉固定设置至少两个套在中心转轴上的固定环，每个固定环下方设置可沿中心转轴轴向滑动且套在中心转轴上的导向滑块，支撑层由与导向滑块铰接以导向滑块为中心且以相同间隔角度呈辐射状等长的支撑杆组成，支撑杆与固定杆铰接，支撑杆与固定环通过拉杆连接，拉杆分别与支撑杆、固定环铰接，支撑杆与导向滑块通过拉簧连接。

2.根据权利要求1所述的可折叠式风力发电装置，其特征在于固定杆、中心转轴和上下相邻的两支撑杆组成平行四边形结构。

3.根据权利要求2所述的可折叠式风力发电装置，其特征在于相邻的固定杆之间设置柔性叶片，柔性叶片相对于与之连接的两固定杆组成的平面可产生凹凸形变。

4.根据权利要求3所述的可折叠式风力发电装置，其特征在于中心转轴内部设置拉线机构，拉线机构包括轴承、轴承固定筒、拉头、连动螺钉、钢丝绳、绕线滚筒，轴承的外圈与轴承固定筒过盈配合，轴承的内圈通过拉头与钢丝绳连接，钢丝绳的另一端固定在绕线滚筒上，绕线滚筒固定在减速电机的轴上，轴承固定筒通过连动螺钉与导向滑块连接。

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