CN106523283A - 一种随风转向的风力发电风车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种随风转向的风力发电风车，包括有底柱、风车头、扇叶；所述扇叶的根部设有第一转轴，还包括有设于风车头内的第一旋转电机；所述第一旋转电机的动力输出端与第一转轴连接，用于驱动扇叶旋转；扇叶能够随时按照风向来适应性的转动，能遥控也能自主转动来获得最大的捕获风量，提高能源使用率、提高发电量。

Description

一种随风转向的风力发电风车
技术领域
本发明涉及一种随风转向的风力发电风车。
背景技术
风力发电越来越受到国家的重视，因此在全国各地都设立了众多的风力发电厂，这些风力发电车会按照组别进行放置，即一些朝向南、一些朝向北等，这样交错来设置，因为风力会随时改变，因此总有一些风力电车是不在运转的。因此浪费了大量的成本和能源，因此需要设计一种扇叶能够随时转动、能遥控也能自主转动来获得最大的捕风量的将是非常有市场的。
发明内容
本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种随风转向的风力发电风车。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：一种随风转向的风力发电风车，包括有底柱、风车头、扇叶；所述扇叶的根部设有第一转轴，还包括有设于风车头内的第一旋转电机；所述第一旋转电机的动力输出端与第一转轴连接，用于驱动扇叶旋转；
风车头内设有总控电路，所述总控电路包括有处理器，以及与处理器信号连接的风向风速测量器、用于通讯的信号收发模块；信号收发模块包括有抗电辐射天线；
还包括有与风车头固接的第二旋转电机，所述风车头套设底柱，第二旋转电机的动力输出端与底柱相连接，第一旋转电机与第二旋转电机均与处理器信号连接；
所述底柱与风车头之间设有轴承。
其中，所述扇叶为三个，围绕风车头间隔120度设置。
其中，所述风车头内设有屏蔽板，屏蔽板将风车头隔离出一个通信腔；所述抗电辐射天线设于通信腔内。
其中，屏蔽板为金属板，屏蔽板上设有多个圆形凸起；所述圆形凸起朝向抗辐射天线一侧。
其中，第一旋转电机的动力输出端于第一转轴连接处围绕设有轴承；风车头的前端为锥面。
其中，所述抗电辐射天线包括有矩形反射板，矩形反射板上设有上下对称的微带辐射阵，每个微带辐射振包括有两个左右对称的微带子阵以及连接两个微带子阵的阵桥；所述每个微带子阵包括有一个基臂，基臂两端分别设有桥支臂，两个桥支臂呈60度夹角；一个桥支臂上向垂直这个支臂的方向上延伸有Π形的过渡臂，另一个桥支臂上向与一个支臂平行的方向上延伸出有第一辐射臂，第一辐射臂向过渡臂一侧、且与第一辐射臂垂直的方向上延伸出F形的第二辐射臂，第二辐射臂与第一辐射臂垂直连接的一个辐射臂上还设有与第一辐射臂平行的第三辐射臂；另一个桥支臂还向外侧延伸出T形杆，T形杆未与另一个桥支臂连接的臂与桥支臂平行。
其中，所述另一个桥支臂自由端处还向内延伸出有等边三角形的耦合臂，基臂向第一辐射臂的一侧延伸出梯形的隔离臂，隔离臂与基臂之间、耦合臂与桥支臂之间均通过微带线连接；隔离臂远离基臂的一侧设有圆弧形凹陷。
本发明的有益效果为：扇叶能够随时按照风向来适应性的转动，能遥控也能自主转动来获得最大的捕获风量，提高能源使用率、提高发电量。
附图说明
图1是本发明的立体图；
图2是本发明的内部结构原理图；
图3是本发明的抗电辐射天线的平面图；
图4是本发明的微带子阵的结构示意图；
图5是本发明的屏蔽板的结构示意图；
图6是抗电辐射天线具体实施例的S11参数的仿真和测试曲线图。
图7是抗电辐射天线具体实施例的增益仿真测试曲线图和效率测试曲线图；
图8是抗电辐射天线具体实施例在5GHz的归一化辐射方向图。
图1至图8中的附图标记说明：
1-底柱；2-扇叶；3-风车头；4-第一旋转电机；5-屏蔽板；6-风向风速测量器；7-第二旋转电机；
b1-屏蔽板；b2-圆形凸起；
n1-矩形反射板；n2-阵桥；n3-基臂；n31-隔离臂；n4-桥支臂；n41-耦合臂；n5-T形杆；n7-过渡臂；n8-第一辐射臂；n9-第二辐射臂；n91-第三辐射臂。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。
如图1至图8所示：
实施例1。
本实施例所述的一种随风转向的风力发电风车，包括有底柱1、风车头3、扇叶2；所述扇叶2的根部设有第一转轴，还包括有设于风车头3内的第一旋转电机4；所述第一旋转电机4的动力输出端与第一转轴连接，用于驱动扇叶2旋转；风车头3内设有总控电路，所述总控电路包括有处理器，以及与处理器信号连接的风向风速测量器6、用于通讯的信号收发模块；信号收发模块包括有抗电辐射天线。扇叶2能够随时按照风向来适应性的转动，能遥控也能自主转动来获得最大的捕获风量，提高能源使用率、提高发电量；第一旋转电机4与处理器信号连接；风向风速测量器6通过随时测量风向和风速来自主调节扇叶2的角度，来适应风向，来提高发电量，降低能源损耗；也可通过信号收发模块来实现远程控制。
实施例2。
还包括有与风车头3固接的第二旋转电机7，所述风车头3套设底柱1，第二旋转电机7的动力输出端与底柱1相连接，第二旋转电机7与处理器信号连接；还可以通过旋转风车头3来实现朝向的调节，能有效来适应风向，来提高发电量，降低能源损耗。
所述底柱1与风车头3之间设有轴承；可以减少摩擦，降低损耗。本实施例所述的一种随风转向的风力发电风车，所述扇叶2为三个，围绕风车头3间隔120度设置。本实施例所述的一种随风转向的风力发电风车，第一旋转电机4的动力输出端于第一转轴连接处围绕设有轴承；风车头3的前端为锥面。
本实施例所述的一种随风转向的风力发电风车，所述抗电辐射天线包括有矩形反射板n1，矩形反射板n1上设有上下对称的微带辐射阵，每个微带辐射振包括有两个左右对称的微带子阵以及连接两个微带子阵的阵桥n2；所述每个微带子阵包括有一个基臂n3，基臂n3两端分别设有桥支臂n4，两个桥支臂n4呈60度夹角；一个桥支臂n4上向垂直这个支臂的方向上延伸有Π形的过渡臂n7，另一个桥支臂n4上向与一个支臂平行的方向上延伸出有第一辐射臂n8，第一辐射臂n8向过渡臂n7一侧、且与第一辐射臂n8垂直的方向上延伸出F形的第二辐射臂n9，第二辐射臂n9与第一辐射臂n8垂直连接的一个辐射臂上还设有与第一辐射臂n8平行的第三辐射臂n91；另一个桥支臂n4还向外侧延伸出T形杆N5，T形杆N5未与另一个桥支臂n4连接的臂与桥支臂n4平行。
为达到较优的抗电磁场特性，且又要满足远距离通信的辐射要求，设计的通信天线经过不下2000次的调整和修改设计出该天线，具体的测试结果如下：如图6，本天线的仿真与测试的|S11|参数标准一致，测试的10-11dB阻抗带宽是28.5％，阻带|S11|接近于0。如图,7，本天线的增益曲线比较吻合，测试通带内平均增益8.2dBi,并且在通带边沿有很高的滚降度，在很宽的阻带内带外抑制超过20dBi，0～10GHz范围内有较好的滤波效果，因此可以得到其具备较强的抗电磁场能力；本发明实施例的带内效率高达95％。参阅图8，中心频率5GHz的归一化方向图；最大辐射方向在辐射体的正上方，主极化比交叉极化大25dBi以上。通带内其他频率的方向图与5GHz的方向图类似，整个通带内方向图稳定，证明其通信性能较高；上述天线为非尺寸要求天线，只要在弯折方向上、设置的孔、洞的方式上达到上述要求，均可达到上述实验结果；上述测试均是在模拟10KV的风力车1m范内环境下进行测试。
本实施例所述的一种随风转向的风力发电风车，所述另一个桥支臂n4自由端处还向内延伸出有等边三角形的耦合臂n41，基臂n3向第一辐射臂n8的一侧延伸出梯形的隔离臂n31，隔离臂n31与基臂n3之间、耦合臂n41与桥支臂n4之间均通过微带线连接；隔离臂n31远离基臂n3的一侧设有圆弧形凹陷。如此设计对电流进行了二次整形，提高了辐射效率，测试通带内平均增益可达到9.25dBi的水平。
本实施例所述的一种随风转向的风力发电风车，所述风车头3内设有屏蔽板b15，屏蔽板b15将风车头3隔离出一个通信腔；所述抗电辐射天线设于通信腔内。屏蔽板b15为金属板，屏蔽板b15上设有多个圆形凸起b2；所述圆形凸起b2朝向抗辐射天线一侧。该结构的设置性能非常突出，屏蔽板b15的结构能有效实现屏蔽效果的同时，对天线还达到了降低驻波比的效果，实验发现，在强电磁环境下，当设置屏蔽板b15，不仅天线的隔离度有一定增加，而且驻波比降低了10%，当屏蔽板b15设置在相同位置，但是采用其他单极性天线不会产生该促进效果，因此本屏蔽板b15与本设计的天线产生了更加优异的电气性能。如需获得上述稳定性能，本天线的尺寸具体可以优化为：矩形反射板的宽为42mm，高为49mm；基臂的宽为1.7mm，高为：4.7mm；本文中记载的标准线宽设定为0.85mm；桥支臂的线宽为标准线宽，最长边为14.5mm；过渡臂的线宽为：0.7mm；高为2.1mm，两个纵臂距离：2.9mm；第一辐射臂的线宽为标准线宽，其最长边为7.62，第二辐射臂的线宽为标准线宽，与第一辐射臂连接的纵臂长为6.0mm，两个横臂最长边均为4.2mm；第三辐射臂线宽为标准线宽，最长边为4.2mm；T形杆的线宽为标准线宽，纵臂最长边为0.9,mm，横臂为平行四边形，因此其长边为5.8mm；耦合臂的线宽为二分之一的标准线宽，并且边外边的边长为4.0mm；隔离臂的底边边长为：2.85mm；顶边边长为：3.8mm；高为：2.1mm。圆弧形凹陷的半径为0.8mm。微带连接线均不做要求。其中，桥支臂、第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂的自由端为楔形角锐角为30度。圆形凸起的直接不超过:0.8mm,两个圆形凸起的中心距离不超过1.2mm。
以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。

Claims (7)

1.一种随风转向的风力发电风车，其特征在于：包括有底柱（1）、风车头（3）、扇叶（2）；所述扇叶（2）的根部设有第一转轴，还包括有设于风车头（3）内的第一旋转电机（4）；所述第一旋转电机（4）的动力输出端与第一转轴连接，用于驱动扇叶（2）旋转；
风车头（3）内设有总控电路，所述总控电路包括有处理器，以及与处理器信号连接的风向风速测量器（6）、用于通讯的信号收发模块；信号收发模块包括有抗电辐射天线；
还包括有与风车头（3）固接的第二旋转电机（7），所述风车头（3）套设底柱（1），第二旋转电机（7）的动力输出端与底柱（1）相连接，第一旋转电机（4）与第二旋转电机（7）均与处理器信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种随风转向的风力发电风车，其特征在于：所述底柱（1）与风车头（3）之间设有轴承。
3.根据权利要求1所述的一种随风转向的风力发电风车，其特征在于：所述扇叶（2）为三个，围绕风车头（3）间隔120度设置。
4.根据权利要求1所述的一种随风转向的风力发电风车，其特征在于：所述风车头（3）内设有屏蔽板（5），屏蔽板（5）将风车头（3）隔离出一个通信腔；所述抗电辐射天线设于通信腔内。
5.根据权利要求4所述的一种随风转向的风力发电风车，其特征在于：屏蔽板（5）为金属板，屏蔽板（5）上设有多个圆形凸起；所述圆形凸起朝向抗辐射天线一侧。
6.根据权利要求1所述的一种随风转向的风力发电风车，其特征在于：第一旋转电机（4）的动力输出端于第一转轴连接处围绕设有轴承；风车头（3）的前端为锥面。
7.根据权利要求1所述的一种随风转向的风力发电风车，其特征在于：所述抗电辐射天线包括有矩形反射板（n1），矩形反射板（n1）上设有上下对称的微带辐射阵，每个微带辐射振包括有两个左右对称的微带子阵以及连接两个微带子阵的阵桥（n2）；所述每个微带子阵包括有一个基臂（n3），基臂（n3）两端分别设有桥支臂（n4），两个桥支臂（n4）呈60度夹角；一个桥支臂（n4）上向垂直这个支臂的方向上延伸有Π形的过渡臂（n7），另一个桥支臂（n4）上向与一个支臂平行的方向上延伸出有第一辐射臂（n8），第一辐射臂（n8）向过渡臂（n7）一侧、且与第一辐射臂（n8）垂直的方向上延伸出F形的第二辐射臂（n9），第二辐射臂（n9）与第一辐射臂（n8）垂直连接的一个辐射臂上还设有与第一辐射臂（n8）平行的第三辐射臂（n91）；另一个桥支臂（n4）还向外侧延伸出T形杆（N5），T形杆（N5）未与另一个桥支臂（n4）连接的臂与桥支臂（n4）平行。
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