CN106762393A - 折叠式叶片风力发电装置 - Google Patents

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CN106762393A CN201710140439.8A CN201710140439A CN106762393A CN 106762393 A CN106762393 A CN 106762393A CN 201710140439 A CN201710140439 A CN 201710140439A CN 106762393 A CN106762393 A CN 106762393A
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Abstract

本发明公开了一种折叠式叶片风力发电装置，旨在实现根据风速的不同，自动调节风力发电装置中叶片的受风面积大小，保证风力发电装置在大风条件下正常工作，又能使风力发电装置在风力较小条件下保证对风能的充分利用。固定叶片与叶片安装轴固定联接，固定叶片与叶片销轴固定联接，活动叶片通过叶片销轴与固定叶片活动配合安装，复位弹簧套装在叶片销轴上活动配合安装在弹簧安装槽内，离心锤挡杆通过离心锤销轴活动安装在固定叶片上，活动叶片限位体设置在活动叶片上，离心锤挡杆复位弹簧套装在离心锤销轴上，离心锤挡杆复位弹簧使离心锤挡杆压入活动叶片限位体内空间最小的部位。本发明适用于风力发电装置的转速调整，减少刹车制动作用，节省能源。

Description

折叠式叶片风力发电装置
技术领域
本发明涉及一种风力发电装置，具体地说是一种折叠式叶片风力发电装置。
背景技术
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。并且风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染，是一种特别好的发电方式。因此，国内外都很重视利用风力来发电，而风力发电主要靠风力发电装置来实现。
风力发电的原理，是利用风力带动叶片旋转，再通过变速箱将旋转的速度提升，来促使发电机发电。由于风的速度不稳定，在大风的作用下，风车叶片会越转越快，如叶片转速不加限制，发电装置就有可能被毁坏；在风力较小时，风车叶片也会越转越慢，风能又不能够加以充分利用。现有的风力发电设备都会在变速箱的输入端和输出端设置制动装置，在风车叶片转速过高时进行制动。我国的风力资源极为丰富，绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上，特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿，平均风速更大，风力发电设备在这些地区工作，制动装置的工作负担会很大，这会减少制动装置的使用寿命，增加维修次数。现有风力发电装置的制动装置价格昂贵、维修困难，控制电路复杂，并且还要耗费一定的电能。目前国内风力发电装置中尚没有能够自身自动调节受风面积的叶片。
因此设计一种新型自动调节叶片受风面积的风力发电装置变得非常有必要，有利于推动风力发电设备机械调速的开发、研制与应用。
发明内容
本发明提供的折叠式叶片风力发电装置，能够根据风速的不同，自动调节风力发电装置中叶片的受风面积大小，保证风力发电装置在大风条件下正常工作，又能使风力发电装置在风力较小条件下保证对风能的充分利用。
为了解决上述的技术问题，本发明采用下述技术方案：本装置主要由导流罩、转子、第一制动装置、变速箱输入轴、机箱安装座、塔架、变速箱输出轴、第二制动装置、机箱外壳、支撑架、连杆、风向舵、发电机、高速轴、变速箱、低速轴、中心轴、塔架安装座组成；所述导流罩固定联接在中心轴右端上，转子左端与中心轴右端固定联接，第一制动装置左端与低速轴右端固定联接，第一制动装置右端与中心轴左端固定联接，变速箱输入轴安装在变速 箱的右端，变速箱输入轴右端与低速轴左端固定联接，机箱安装座与机箱外壳固定联接，塔架与机箱安装座配合安装，变速箱输出轴安装在变速箱的左端，第二制动装置左端与高速轴右端固定联接，第二制动装置右端与变速箱输出轴左端固定联接，支撑架与机箱外壳内侧左侧壁和右侧壁固定联接，连杆右端与机箱外壳外侧固定联接，连杆左端与风向舵固定联接，发电机的输入轴与高速轴左端固定联接，发电机固定安装在支撑架上，变速箱固定安装在支撑架上，所述中心轴与机箱外壳动配合安装，所述塔架安装座与塔架固定安装；本装置还包括固定叶片、活动叶片、叶片安装轴、弹簧安装槽、复位弹簧、叶片销轴、叶片卡槽、活动叶片限位体、离心锤挡杆、离心锤挡杆复位弹簧、离心锤销轴；所述固定叶片与叶片安装轴固定联接，所述固定叶片与叶片销轴固定联接，所述活动叶片通过叶片销轴与固定叶片活动配合安装，所述叶片安装轴与转子固定联接，所述复位弹簧套装在叶片销轴上活动配合安装在弹簧安装槽内，所述离心锤挡杆的一端通过离心锤销轴活动安装在固定叶片上，所述活动叶片限位体设置在活动叶片上与离心锤挡杆配合工作的位置处，所述离心锤挡杆复位弹簧套装在离心锤销轴上，所述离心锤挡杆复位弹簧的一端固定在固定叶片上，所述离心锤挡杆复位弹簧的另一端抵压在离心锤挡杆上，所述离心锤挡杆复位弹簧作用力的方向是使离心锤挡杆压入活动叶片限位体内空间最小的部位，此时固定叶片和活动叶片不能相对转动。
所述固定叶片的数量为3个，所述固定叶片的结构尺寸相同，所述活动叶片的数量为3个，所述活动叶片的结构尺寸相同，所述固定叶片、活动叶片上各开有3个弹簧安装槽，所述固定叶片和活动叶片组成的叶片沿转子的圆周均匀分布。所述叶片安装轴的数量为3个，所述叶片安装轴沿转子的圆周均匀分布，所述叶片销轴的数量为3个，所述叶片销轴的结构尺寸相同。所述复位弹簧的数量共有9根，9根复位弹簧结构尺寸相同，并且在固定叶片、活动叶片上的每对弹簧安装槽内各装有1根，每根复位弹簧安装在弹簧安装槽内，复位弹簧的弹簧作用力方向是使固定叶片和活动叶片组成的叶片面积变成最大的状态。所述3个固定叶片上均设置有离心锤挡杆、离心锤挡杆复位弹簧和离心锤销轴，所述3个活动叶片上均设置有活动叶片限位体。所述活动叶片限位体形状为U形，开口端固定安装在活动叶片上，U形活动叶片限位体的卡槽宽度是相对开口端的另一端的宽度大于开口端的宽度。所述固定叶片上设置有叶片卡槽，并且每个固定叶片上设置有3个，每个叶片卡槽用于限定活动叶片的开合位置，使活动叶片在张开时与固定叶片有最大的受风面积。
采用本发明的有益效果是，能够根据风速的不同，自动调节风力发电装置中叶片的受风面积大小，保证风力发电装置在大风条件下安全有效地工作，又能使风力发电装置在风力较小条件下保证对风能的充分利用。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明所述折叠式叶片风力发电装置的主视图；
图2是本发明所述折叠式叶片风力发电装置的俯视图；
图3是折叠式叶片的局部剖视图；
图4是图3的局部放大图I
图5是图3的局部放大图II；
图6是图3的S向局部结构视图；
图7是图3的A—A剖视图；
图8是图3的B—B剖视图；
图9是本发明所述折叠式叶片风力发电装置的轴测图。
图中：固定叶片1 活动叶片2 叶片安装轴3 导流罩4 转子5 第一制动装置6 变速箱输入轴7 机箱安装座8 塔架9 变速箱输出轴10 第二制动装置11 机箱外壳12 支撑架13连杆14 风向舵15 发电机16 高速轴17 变速箱18 低速轴19 中心轴20 弹簧安装槽21 复位弹簧22 叶片销轴23 叶片卡槽24 塔架安装座25 叶片限位体26 离心锤挡杆27 离心锤挡杆复位弹簧28 离心锤销轴29
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
在图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9中，本装置主要由导流罩4、转子5、第一制动装置6、变速箱输入轴7、机箱安装座8、塔架9、变速箱输出轴10、第二制动装置11、机箱外壳12、支撑架13、连杆14、风向舵15、发电机16、高速轴17、变速箱18、低速轴19、中心轴20、塔架安装座25组成；所述导流罩4固定联接在中心轴20右端上，转子5左端与中心轴20右端固定联接，第一制动装置6左端与低速轴19右端固定联接，第一制动装置6右端与中心轴20左端固定联接，变速箱输入轴7安装在变速箱18的右端，变速箱输入轴7右端与低速轴19左端固定联接，机箱安装座8与机箱外壳12固定联接，塔架9与机箱安装座8配合安装，变速箱输出轴10安装在变速箱18的左端，第二制动装置11左端与高速轴17右端固定联接，第二制动装置11右端与变速箱输出轴10左端固定联接，支撑架13与机箱外壳12内侧左侧壁和右侧壁固定联接，连杆14右端与机箱外壳12外侧固定联接，连杆14左端与风向舵15固定联接，发电机16的输入轴与高速轴17左端固定联接， 发电机16固定安装在支撑架13上，变速箱18固定安装在支撑架13上，所述中心轴20与机箱外壳12动配合安装，所述塔架安装座25与塔架9固定安装；本装置还包括固定叶片1、活动叶片2、叶片安装轴3、弹簧安装槽21、复位弹簧22、叶片销轴23、叶片卡槽24、活动叶片限位体26、离心锤挡杆27、离心锤挡杆复位弹簧28、离心锤销轴29；所述固定叶片1与叶片安装轴3固定联接，所述固定叶片1与叶片销轴23固定联接，所述活动叶片2通过叶片销轴23与固定叶片1活动配合安装，所述叶片安装轴3与转子5固定联接，所述复位弹簧22套装在叶片销轴23上活动配合安装在弹簧安装槽21内，所述离心锤挡杆27的一端通过离心锤销轴29活动安装在固定叶片1上，所述活动叶片限位体26设置在活动叶片2上与离心锤挡杆27配合工作的位置处，所述离心锤挡杆复位弹簧28套装在离心锤销轴29上，所述离心锤挡杆复位弹簧28的一端固定在固定叶片1上，所述离心锤挡杆复位弹簧28的另一端抵压在离心锤挡杆27上，所述离心锤挡杆复位弹簧28作用力的方向是使离心锤挡杆27压入活动叶片限位体26内空间最小的部位，此时固定叶片1和活动叶片2不能相对转动。
所述固定叶片1的数量为3个，所述固定叶片1的结构尺寸相同，所述活动叶片2的数量为3个，所述活动叶片2的结构尺寸相同，所述固定叶片1、活动叶片2上各开有3个弹簧安装槽21，所述固定叶片1和活动叶片2组成的叶片沿转子5的圆周均匀分布，叶片安装的角度是在风力的作用下，从图1的右侧观察时叶片带动转子5逆时针旋转。所述叶片安装轴3的数量为3个，所述叶片安装轴3沿转子5的圆周均匀分布，所述叶片销轴23的数量为3个，所述叶片销轴23的结构尺寸相同。所述复位弹簧22的数量共有9根，9根复位弹簧结构尺寸相同，并且在固定叶片1、活动叶片2上的每对弹簧安装槽21内各装有1根，每根复位弹簧22安装在弹簧安装槽21内，复位弹簧22的弹簧作用力方向是使固定叶片1和活动叶片2组成的叶片面积变成最大的状态。所述3个固定叶片1上均设置有离心锤挡杆27、离心锤挡杆复位弹簧28和离心锤销轴29，所述3个活动叶片2上均设置有活动叶片限位体26。所述活动叶片限位体26形状为U形，开口端固定安装在活动叶片2上，U形活动叶片限位体26的卡槽宽度是相对开口端的另一端的宽度大于开口端的宽度。所述固定叶片1上设置有叶片卡槽24，并且每个固定叶片1上设置有3个，每个叶片卡槽24用于限定活动叶片2的开合位置，使活动叶片2在张开时与固定叶片1有最大的受风面积。
当风力发电装置工作时，固定叶片1、活动叶片2在风力的作用下带动导流罩4与转子5沿中心轴20逆时针旋转，通过中心轴20把旋转动力传递给第一制动装置6，当转速超过安全转速范围时第一制动装置6进行刹车制动，经过制动后把旋转动力传递给低速轴19，低速轴19又把旋转动力传递给变速箱18的输入轴，经过变速箱18增速后，又把旋转动力传递给变速箱18的输出轴，变速箱18的输出轴把旋转动力传递给第二制动装置11，当转速超过安 全转速范围时第二制动装11置根进行刹车制动，经过制动后把旋转动力传递给高速轴17，同时通过高速轴把旋转动力传递给发电机16，使发电机16工作，发电机16又通过导线把电能传输给蓄电装置。当工作在正常的风力条件下，导流罩4与转子5沿中心轴逆时针旋转时，离心锤挡杆27的离心力小于离心锤挡杆复位弹簧28的弹簧力，所述离心锤挡杆复位弹簧28作用力使离心锤挡杆27压入活动叶片限位体26内空间最小的部位，此时固定叶片1和活动叶片2不能相对转动，活动叶片与固定叶片组成的叶片处于最大的受风面积，能够充分有效地利用风能，此时风力发电装置正常工作；风速很大时，固定叶片1和活动叶片2组成的叶片转速就会加快，离心锤挡杆27的离心力克服离心锤挡杆复位弹簧28的弹簧力时，离心锤挡杆27以离心锤销轴29为中心转动使离心锤挡杆27进入活动叶片限位体26内空间最大的部位，所述活动叶片1在风压力作用下克服复位弹簧22的弹簧力，活动叶片1沿叶片销轴23转动使叶片的受风面积减小，则转子和中心轴转速将会减小，保证了制动装置在安全转速范围内工作，从而保证风力发电装置在风速很大条件下正常工作，减少刹车的作用节省能源；当风速恢复正常时，复位弹簧22的弹簧力大于活动叶片1上的风压力，活动叶片2沿叶片销轴23转动使叶片的受风面积加大，同时由于离心锤挡杆复位弹簧28的作用，使离心锤挡杆27又压回活动叶片限位体26内的空间最小部位，同时固定叶片1上叶片卡槽对活动叶片2的限定作用，使固定叶片1和活动叶片2组成的叶片有最大受风面积时，活动叶片2不能相对固定叶片1继续转动，此时转子和中心轴转速加快，并且制动装置在安全转速范围内工作，从而实现了风力发电装置在风力较小条件下对风能的充分利用。

Claims (7)

1.一种折叠式叶片风力发电装置，主要由导流罩(4)、转子(5)、第一制动装置(6)、变速箱输入轴(7)、机箱安装座(8)、塔架(9)、变速箱输出轴(10)、第二制动装置(11)、机箱外壳(12)、支撑架(13)、连杆(14)、风向舵(15)、发电机(16)、高速轴(17)、变速箱(18)、低速轴(19)、中心轴(20)、塔架安装座(25)组成；所述导流罩(4)固定联接在中心轴(20)右端上，转子(5)左端与中心轴(20)右端固定联接，第一制动装置(6)左端与低速轴(19)右端固定联接，第一制动装置(6)右端与中心轴(20)左端固定联接，变速箱输入轴(7)安装在变速箱(18)的右端，变速箱输入轴(7)右端与低速轴(19)左端固定联接，机箱安装座(8)与机箱外壳(12)固定联接，塔架(9)与机箱安装座(8)配合安装，变速箱输出轴(10)安装在变速箱(18)的左端，第二制动装置(11)左端与高速轴(17)右端固定联接，第二制动装置(11)右端与变速箱输出轴(10)左端固定联接，支撑架(13)与机箱外壳(12)内侧左侧壁和右侧壁固定联接，连杆(14)右端与机箱外壳(12)外侧固定联接，连杆(14)左端与风向舵(15)固定联接，发电机(16)的输入轴与高速轴(17)左端固定联接，发电机(16)固定安装在支撑架(13)上，变速箱(18)固定安装在支撑架(13)上，所述中心轴(20)与机箱外壳(12)动配合安装，所述塔架安装座(25)与塔架(9)固定安装；其特征是：还包括固定叶片(1)、活动叶片(2)、叶片安装轴(3)、弹簧安装槽(21)、复位弹簧(22)、叶片销轴(23)、叶片卡槽(24)、活动叶片限位体(26)、离心锤挡杆(27)、离心锤挡杆复位弹簧(28)、离心锤销轴(29)；所述固定叶片(1)与叶片安装轴(3)固定联接，所述固定叶片(1)与叶片销轴(23)固定联接，所述活动叶片(2)通过叶片销轴(23)与固定叶片(1)活动配合安装，所述叶片安装轴(3)与转子(5)固定联接，所述复位弹簧(22)套装在叶片销轴(23)上活动配合安装在弹簧安装槽(21)内，所述离心锤挡杆(27)的一端通过离心锤销轴(29)活动安装在固定叶片(1)上，所述活动叶片限位体(26)设置在活动叶片(2)上与离心锤挡杆(27)配合工作的位置处，所述离心锤挡杆复位弹簧(28)套装在离心锤销轴(29)上，所述离心锤挡杆复位弹簧(28)的一端固定在固定叶片(1)上，所述离心锤挡杆复位弹簧(28)的另一端抵压在离心锤挡杆(27)上，所述离心锤挡杆复位弹簧(28)作用力的方向是使离心锤挡杆(27)压入活动叶片限位体(26)内空间最小的部位，此时固定叶片(1)和活动叶片(2)不能相对转动。
2.根据权利要求1所述折叠式叶片风力发电装置，其特征是：所述固定叶片(1)的数量为3个，所述固定叶片(1)的结构尺寸相同，所述活动叶片(2)的数量为3个，所述活动叶片(2)的结构尺寸相同，所述固定叶片(1)、活动叶片(2)上各开有3个弹簧安装 槽(21)，所述固定叶片(1)和活动叶片(2)组成的叶片沿转子(5)的圆周均匀分布。
3.根据权利要求1所述折叠式叶片风力发电装置，其特征是：所述叶片安装轴(3)的数量为3个，所述叶片安装轴(3)沿转子(5)的圆周均匀分布，所述叶片销轴(23)的数量为3个，所述叶片销轴(23)的结构尺寸相同。
4.根据权利要求1所述折叠式叶片风力发电装置，其特征是：所述复位弹簧(22)的数量共有9根，9根复位弹簧结构尺寸相同，并且在固定叶片(1)、活动叶片(2)上的每对弹簧安装槽(21)内各装有1根，每根复位弹簧(22)安装在弹簧安装槽(21)内，复位弹簧(22)的弹簧作用力方向是使固定叶片(1)和活动叶片(2)组成的叶片面积变成最大的状态。
5.根据权利要求1所述折叠式叶片风力发电装置，其特征是：所述3个固定叶片(1)上均设置有离心锤挡杆(27)、离心锤挡杆复位弹簧(28)和离心锤销轴(29)，所述3个活动叶片(2)上均设置有活动叶片限位体(26)。
6.根据权利要求1所述折叠式叶片风力发电装置，其特征是：所述活动叶片限位体(26)形状为U形，开口端固定安装在活动叶片(2)上，U形活动叶片限位体(26)的卡槽宽度是相对开口端的另一端的宽度大于开口端的宽度。
7.根据权利要求1所述折叠式叶片风力发电装置，其特征是：所述固定叶片(1)上设置有叶片卡槽(24)，并且每个固定叶片(1)上设置有3个，每个叶片卡槽(24)用于限定活动叶片(2)的开合位置，使活动叶片(2)在张开时与固定叶片(1)有最大的受风面积。
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