CN105781890B - 一种水平翼风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种水平翼风力发电机，通过两个叶片的受风力上下运动，使得曲轴转动，曲轴发电机转动发电，电动缸调节叶片角度更好的迎风受力，可根据风场情况对风力机进行控制，整机转到到迎风的方向，以提高风力机的启动能力和发电效率。每组叶片独立运动，由电动缸调节叶片角度，受风力驱动后，沿滑轨上下往复运动，通过导杆与曲轴相连。两组叶片机构上下对称布置，共同驱动曲轴转动，能够起到重力补偿的效果。机架上端安装有风向风速传感器，感知风向，通过机架下端的电机来旋转整机，使得风机叶片能够更好的迎风受力运转。本发明可以根据风向调整整机，电动缸驱动叶片转动到更好的迎风角度，以实现较高的风能利用率。

Description

一种水平翼风力发电机

技术领域

本发明涉及的是一种发电机，具体地说是风力发电机。

背景技术

风力发电技术已经成为全球范围内解决能源短缺和环境、气候变化的有效手段，在新能源开发利用起到主要作用。虽然目前各种类型风力机机型很多，但是风力机发电性能有待提高，各类风力机的研发和制造成本较高，不利于风力机的推广。风力发电机在大的方面，根据主轴的空间位置可将风机分为两类，垂直轴风机和水平轴风机。

现在，各种形式的风机较多。专利ZL200820017859.3通过改变叶片翼型气动力外形，改变了风力机的气动参数，虽然改善了垂直轴风力机的启动性能，但是翼型气动力外形的变化，对高尖速比下风力机的发电效率有很大影响，而且特殊的叶片翼型无疑增加了风力机成本。专利200820091137.2“垂直轴半活半固组合型叶片风车”，由于只有一个叶片活动，结构上看似简单，但未能充分利用风力机风场资源，且加剧了固定叶片与活动叶片间湍流现象，恶化了叶片受力环境，提高了对叶片强度和刚度的要求，加剧风力机的振动，影响整体性能，实用性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种两组叶片迎风受力上下移动转变成曲轴回转，进而驱动发电机转动的一种水平翼风力发电机。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种水平翼风力发电机，其特征是：包括上叶片机构、下叶片机构、发电模块、机架；

所述机架包括上盖、立柱、底座，上盖固定在立柱上方，立柱安装在底座上方；

所述上叶片机构包括第一叶片、第二叶片、叶片连杆、电动缸、大滑座、上座、凸轮、铰链座和导杆，分别位于立柱两侧的第一叶片和第二叶片通过叶 片连杆固定在一起并通过连接法兰连接到大滑座上，上座安装在上盖下方，大滑座安装在上座上并沿上座上下移动，电动缸通过电动缸基座安装在大滑座上，凸轮与叶片连杆相固定，电动缸的推杆与凸轮铰接，大滑座下方铰接有导杆；

所述发电模块包括曲轴、第一大带轮、第一小带轮、第一同步带、发电机，曲轴安装在第一大带轮上，第一同步带缠绕在第一大带轮和第一小带轮上，第一小带轮连接发电机；

上叶片机构与发电模块通过导杆与曲轴相连的方式相连，所述下叶片叶机构与上叶片机构结构相同，对称安装在发电模块的上下两侧并以同样的方式与发电模块相连。

本发明还可以包括：

1、还包括回转模块，所述回转模块包括回转电机、第二小带轮、第二大带轮、第二同步带，回转电机安装在底座上，第二小带轮和第二大带轮安装在底座下方，第二同步带缠绕在第二小带轮和第二大带轮上，第一小带轮与回转电机相连，第二大带轮与立柱相连。

2、上盖的上方安装风力风向检测传感器。

本发明的优势在于：本发明由于叶片的对称结构，增加了迎风面积，降低了启动风速，提高了启动性能和风能利用率，应用场合广。

附图说明

图1为本发明的三维图；

图2是本发明去掉立柱后整体图示；

图3是本发明叶片机构局部放大图示；

图4是本发明底侧整体图示；

图5是本发明叶片及发电环节简图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～5，本发明一种水平翼风力发电机，它由两组叶片机构，发电模块，回转模块和机架组成。每组叶片机构包含两个叶片2及其叶片连杆12，一个电动缸17及其基座18，大滑座10，上座11，凸轮15，铰链座22和导杆3等组成。发电模块由曲轴5，大小带轮和皮带组成的同步带增速机构和发电机 24组成。回转模块由安装在上盖上的检测风力风向传感器1，安装在底座上的回转电机7及大小带轮组成的同步带减速机构组成。机架包含立柱9，底座8和上盖14等组成。

结合图1、图2，本发明的风力机底座8通过与地面固定，回转电机7固定在底座8上，通过同步带减速机构驱动上侧整机转动。上下两组对称的叶片机构连接到立柱9以及上盖14构成了上侧整机部分。每组叶片包含两个半叶片，并通过电动缸17推动一组叶片转动，叶片机构通过导杆3与曲轴5相连，叶片受风力作用后上下沿滑轨往复移动，推动曲轴5转动，继而通过同步带带增速，使得发电机24转动。

结合图3，每组叶片机构的详细图示。两个半叶片2由叶片连杆12固定在一起，通过连接法兰16连接到大滑座10上，使得两个叶片能够同步的沿着所述大滑座10转动。大滑座10通过上座11上的滑轨能够上下移动，所述上座11固连着上盖14。通过电动缸基座18连接到大滑座10上的电动缸17的推杆与凸轮15铰接。所述凸轮固连接叶片连杆。上座下面固定着铰链座，连接着导杆3。

整个运动过程如下，电动缸17推杆通过凸轮15推动叶片连杆12摆动一定角度，带动叶片沿着大滑座10摆动一个角度，叶片2受风力作用驱动着整个上滑座10沿着上座滑轨上下往复运动，从而使得导杆3上下往复运动。

结合图5，叶片机构的铰链座22连接着导杆3，上述的滑座上下运动使得导杆上下运动。同时所述导杆3与曲轴5铰接，所述曲轴固连着第一大带轮4，通过第一同步带6将运动传递到第一小带轮23，使得与所述小带轮连接的发电机24随着曲轴5转动。同时两组叶片机构上下对称布置，共同驱动一个曲轴和一个发电机转动。

结合图1和图4，风力风向检测传感器1固定在上盖14上，用于检测风力和风向。底座8固连着一个同步带减速传动机构。所述电机固连在底座8上面，连接着第二小带轮21，通过第二同步带20，将动力和运动传递给大带轮，大带轮固连着上侧整机，从而带动上侧整机的回转。风力风向检测传感器1检测风力风向，通过底座第二电机7及减速机构带动整机回转到最佳迎风方向，从而使得风机能够更好的运转发电。

该风力发电机由两组叶片机构组成，每组叶片包含两个半叶片2，并通过电动缸17推动一组叶片转动，叶片机构通过导杆3与曲轴5相连，叶片受风力作用后沿滑轨上下往复移动，推动曲轴转动，继而通过同步带带增速，使得发电机24转动；叶片转动角度由电动缸17调节继而完成运动，使得整个机构上下移动过程中，实时调整叶片角度，更好的受力。两组叶片机构上下对称布置，重力补偿，并且使得曲轴5持续受力转动，带动发电机发电。根据风速风向传感器1，通过底座8上的同步带驱动整机转到迎风方向，可有效提高风力机的启动能力和风能利用率。

本发明的目的是这样实现的：

一种水平翼风力发电机，它由两组叶片机构，发电模块，回转模块和机架组成。每组叶片机构包含两个叶片及其连杆，一个电动缸及其基座，大滑座，上座，凸轮，铰链座和导杆等组成。发电模块由曲轴，大小带轮和皮带组成的同步带增速机构和发电机组成。回转模块由安装在上盖上的检测风力风向传感器，安装在底座上的回转电机及大小带轮组成的同步带减速机构组成。机架包含立柱，底座和上盖等组成。每组叶片机构中两个叶片通过一个叶片连杆固连到一起，通过法兰连接到大滑座上，使其能够沿着大滑座转动。大滑座上固定着电动缸基座，铰接电动缸。电动缸推杆连接凸轮，所述凸轮与叶片连杆固定，使得电动缸能够通过凸轮使得叶片连杆转动，继而使得叶片能够转动一定的角度。大滑座通过上座上的导轨，沿其上下运动。大滑座下面由铰链座铰接的导杆，使其随着大滑座上下运动。导杆连接曲轴，使得曲轴能够转动，从而带动同步带增速机构回转，带动小带轮上连接的发电机转动发电。叶片机构通过导杆与曲轴相连，叶片受风力作用后上下沿滑轨往复移动，通过电动缸推动一组叶片实时转动，调整到最佳角度，推动曲轴转动，继而通过同步带带增速，使得发电机转动。

工作原理如下：通过风力风向检测传感器检测风向，整机下端回转机构调节到迎风的方向，每组叶片由电动缸实时调节迎风角度，受风力驱动叶片机构沿着滑轨上下往复运动，经由导杆驱动下端曲轴回转，进而由同步带增速机构传递到发电机。两组两片机构上下对称布置，重力补偿，同时使得曲轴回转更加流畅。

水平翼风力发电机包含两组叶片机构，每组叶片机构由两个叶片，叶片连杆，大滑座和上座及电动缸机构组成。电动缸经由凸轮推动连接叶片的叶片连杆沿着大滑座摆动特定的角度。迎风受力后，叶片随着大滑座沿上座的滑轨上下运动，进而带动下端导杆及曲轴转动。运动过程中，电动缸实时调节叶片转角。

导杆与曲轴铰接，曲轴上对称连接两个导杆，进而两个对称的叶片机构共同驱动曲轴回转。两组叶片机构上下运动，重力补偿。曲轴连接同步带增速机构，进而连接发电机，将运动和能量传递到发电机中。

风速风向传感器位于机架顶部，并在风速风向传感器下安装导电滑环和位置编码器，风速和风向信息、升力叶片伺服电机编码器反馈信号、阻力型叶片驱动电机编码器反馈信号等通过导电滑环将信息传递到控制器，同时动力电源也通过导电滑环传到各传感器和各电机，实现叶片的位置伺服控制。

整机底座在上侧布置了一个电机，底座布置了一个同步带机构。机架与大带轮相连，所述电机通过同步带减速机构带动机架转动。

本发明一种水平翼风力发电机，它由两组叶片机构，发电模块，回转模块和机架组成。每组叶片机构包含两个叶片及其连杆，一个电动缸及其基座，大滑座，上座，凸轮，铰链座和导杆等组成。发电模块由曲轴，大小带轮和皮带组成的同步带增速机构和发电机组成。回转模块由安装在上盖上的检测风力风向传感器，安装在底座上的回转电机及大小带轮组成的同步带减速机构组成。机架包含立柱，底座和上盖等组成。每组叶片机构中两个叶片通过一个叶片连杆固连到一起，通过法兰连接到大滑座上，使其能够沿着大滑座转动。大滑座上固定着电动缸基座，铰接电动缸。电动缸推杆连接凸轮，所述凸轮与叶片连杆固定，使得电动缸能够通过凸轮使得叶片连杆转动，继而使得叶片能够转动一定的角度。大滑座通过上座上的导轨，沿其上下运动。大滑座下面由铰链座铰接的导杆，使其随着大滑座上下运动。导杆连接曲轴，使得曲轴能够转动，从而带动同步带增速机构回转，带动小带轮上连接的发电机转动发电。叶片机构通过导杆与曲轴相连，叶片受风力作用后上下沿滑轨往复移动，通过电动缸推动一组叶片实时转动，调整到最佳角度，推动曲轴转动，继而通过同步带带增速，使得发电机转动。两组叶片机构上下对称布置，重力补偿，并且使得曲 轴持续受力转动，带动发电机发电。根据风速风向传感器，通过机座上的同步带驱动整机转到迎风方向，可有效提高风力机的启动能力和风能利用率。另外，机架两侧立板成圆弧形，迎风后，将风传导到叶片上。

Claims (3)

1.一种水平翼风力发电机，包括上叶片机构、下叶片机构、发电模块、机架；所述机架包括上盖、立柱、底座，上盖固定在立柱上方，立柱安装在底座上方；其特征是：

所述上叶片机构包括第一叶片、第二叶片、叶片连杆、电动缸、大滑座、上座、凸轮、铰链座和导杆，分别位于立柱两侧的第一叶片和第二叶片通过叶片连杆固定在一起并通过连接法兰连接到大滑座上，上座安装在上盖下方，大滑座安装在上座上并沿上座上下移动，电动缸通过电动缸基座安装在大滑座上，凸轮与叶片连杆相固定，电动缸的推杆与凸轮铰接，大滑座下方铰接有导杆；

所述发电模块包括曲轴、第一大带轮、第一小带轮、第一同步带、发电机，曲轴安装在第一大带轮上，第一同步带缠绕在第一大带轮和第一小带轮上，第一小带轮连接发电机；

上叶片机构与发电模块通过导杆与曲轴相连的方式相连，所述下叶片叶机构与上叶片机构结构相同，对称安装在发电模块的上下两侧并以同样的方式与发电模块相连。

2.根据权利要求1所述的一种水平翼风力发电机，其特征是：还包括回转模块，所述回转模块包括回转电机、第二小带轮、第二大带轮、第二同步带，回转电机安装在底座上，第二小带轮和第二大带轮安装在底座下方，第二同步带缠绕在第二小带轮和第二大带轮上，第一小带轮与回转电机相连，第二大带轮与立柱相连。

3.根据权利要求1或2所述的一种水平翼风力发电机，其特征是：上盖的上方安装风力风向检测传感器。