CN106762466A - 一种风力发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种结构合理，造价低廉的风力发电机。该风力发电机包括有立柱、主轴、发电机以及通过主轴驱动发电机发电的风轮机构，其特征在于：风轮机构包括有捕风单元与旋转座，捕风单元设有多个，并且一一相对安装在旋转座上，旋转座安装在主轴上；捕风单元包括有纵向捕风件与横向捕风件，纵向捕风件安装在横向捕风件的一端，横向捕风件的另一端安装在旋转座上；纵向捕风件具有纵向捕风槽，横向捕风件具有横向捕风槽，旋转座具有通流内腔，纵向捕风槽、横向捕风槽以及通流内腔相通；相对两个捕风单元的纵向捕风槽朝向相反。该风力发电机的风轮机构在捕获风力的同时能利用气流产生更大的推力，从而使能量转换率得以提升。
Description
技术领域
本发明涉及一种风力发电机。
背景技术
风力发电机是将风能转换为电能的动力机械，由于风能是一种可再生的，无污染的自然能源，因此在各个国家得到大力推广。在现有技术中，风轮部分的风轮一般采用螺旋桨式，这种风轮的设计与制造工艺复杂，对制作材料要求高，需要设置风向偏航系统，而且风能接受率（Dp）低，存在叶片失速问题。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明创新提供了一种结构合理，造价低廉的风力发电机，该风力发电机在捕获风力的同时能利用气流获得更多的能量转换。
该风力发电机包括有立柱、主轴、发电机以及通过主轴驱动发电机发电的风轮机构，其特征在于：所述风轮机构包括有捕风单元与旋转座，所述捕风单元设有多个，并且一一相对安装在旋转座上，所述旋转座安装在主轴上；所述捕风单元包括有纵向捕风件与横向捕风件，所述纵向捕风件安装在横向捕风件的一端，所述横向捕风件的另一端安装在旋转座上；所述纵向捕风件具有纵向捕风槽，所述横向捕风件具有横向捕风槽，所述旋转座具有通流内腔，所述纵向捕风槽、横向捕风槽以及通流内腔相通；相对两个捕风单元的纵向捕风槽朝向相反。
所述纵向捕风件呈半圆柱形，相对两个捕风单元的纵向捕风件的弧面朝向相反，捕风槽设置在纵向捕风件的平面上。
所述横向捕风件呈半圆柱形，相对两个捕风单元的横向捕风件的弧面朝向相反。
所述旋转座底部具有与外界相通的通风口。
所述主轴上安装有制动片，所述立柱上安装有制动机构，所述制动机构包括制动座以及安装在制动座上的上制动件与下制动件，所述下制动件可移动地安装在制动座上，并通过动力源的驱动可上下移动。
所述风轮机构的旋转座顶部设有防尘盖。
所述横向捕风件的导流槽入口设有安全网。
该风力发电机包括有立柱、主轴、发电电动机以及通过主轴驱动发电机发电的风轮机构，其特征在于：所述风轮机构包括有捕风单元与旋转座，所述捕风单元设有多个，并且一一相对安装在旋转座上，所述旋转座安装在主轴上；所述捕风单元包括有纵向捕风件与横向捕风件，所述纵向捕风件安装在横向捕风件的一端，所述横向捕风件的另一端安装在旋转座上；所述纵向捕风件具有纵向捕风槽，所述横向捕风件具有横向捕风槽，所述旋转座具有通流内腔，所述纵向捕风槽、横向捕风槽以及通流内腔相通；相对两个捕风单元的纵向捕风槽朝向相反；所述主轴通过增速机构与发电动机传动连接。
所述增速机构包括有第一大齿轮、第二大齿轮、第一小齿轮及第二小齿轮，所述第一大齿轮安装在主轴上，所述第一小齿轮与第二大齿轮安装在转轴上，所述第一大齿轮与第一小齿轮啮合， 所述第二小齿轮安装在发电电动机的输出轴上，所述第二大齿轮与第二小齿轮啮合。
按照本发明提供的一种风力发电机，其风轮机构在捕获风力的同时能利用气流产生更大的推力，从而使能量转换率得以提升。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大图；
图3为本发明的俯视图；
图4为捕风单元的立体图；
图5为旋转部分的结构示意图；
图6为单个风轮机构的结构示意图；
图7为制动机构的结构示意图；
图8为采用发电电动机的风力发电机结构示意图；
图9为图8中B处的局部放大图。
具体实施方式
如图1与2所示，该风力发电机包括有立柱1、主轴4、发电机3以及风轮机构2，风轮机构2在风力的作用下转动，再通过主轴4驱动发电机3发电，这些都为现有技术，本发明的创新部分在于风轮机构2，风轮机构2的结构设计直接关系到风力发电机的性能，因此风轮机构2的结构对于整个风力发电机来说显得十分重要。
本发明提供的风轮机构2包括有捕风单元与旋转座20，捕风单元设有多个，并且一一相对安装在旋转座20上，旋转座20安装在主轴4上，这样捕风单元在风力的作用下就能驱动主轴4转动，从而使发电机3发电；如图3-5所示，捕风单元包括有纵向捕风件21与横向捕风件22，纵向捕风件21设置在横向捕风件22的一端（可以一体结构，也可通过连接方式安装），横向捕风件22的另一端通过连接底板23安装在旋转座20上，纵向捕风件21纵向设置，横向捕风件22横向设置，气流作用在纵向捕风件21与横向捕风件22上就能使捕风单元转动；另外，纵向捕风件21具有捕风槽210，横向捕风件22具有导流槽220，旋转座20具有通流腔，捕风槽210、导流槽220以及通流腔相通，而相对两个捕风单元的捕风槽210朝向相反。
其具体工作原理如下：当风作用在捕风单元上时，风轮机构2受到推力便能转动起来，这是风轮机构2受到的一股推力；如图4所示，当气流作用在纵向捕风件21上时，气流就从纵向捕风件21的捕风槽210进入，再通过横向捕风件22的导流槽220进入到旋转座20的通流腔内，然后再流入其相对的横向捕风件22的导流槽220内，最后从其相对的纵向捕风件21的捕风槽210排出；如图3所示，由于相对两个捕风单元的捕风槽210朝向相反，因此进入捕风槽210、导流槽220以及通流腔内的气流又形成另一股推力，这样风轮机构2便能获得更大的动力，从而提高了风力发电机的能量转化率。
如图3所示，本发明的捕风单元相对设置，当转动时，一侧的捕风单元受力，另一侧的捕风单元就会形成阻力，为了减小这一侧的阻力，本发明的纵向捕风件21呈半圆柱形，相对两个捕风单元的纵向捕风件21的弧面朝向相反，捕风槽210就设置在纵向捕风件21的平面上。通过这种结构，一侧捕风单元的纵向捕风件21其平面用于捕风，另一侧捕风单元的纵向捕风件21其弧面减少风的阻力。同样，本发明的横向捕风件22呈半圆柱形，相对两个捕风单元的横向捕风件22的弧面朝向相反，其原理与纵向捕风件一样，这里不再重复。
由于气流的复杂性与随机性，气流不一定能在捕风槽210、导流槽220以及通流腔内形成推力，在特殊情况下反而会形成阻力，为了解决这个问题，本发明在旋转座20底部具有与外界相通的通风口7。由于旋转座20底部设有通风口7，因此可以使捕风槽210、导流槽220以及通流腔内的气流得以循环流通，从而减少内部气流的阻力。
为了使风力电机在风小的情况下也能获得较大的输出功率，本发明的风轮机构2可以采用多组，多组风轮机构2通过旋转座20上的安装底板24连接在一起（如图1与图6所示），由此形成重叠式风轮机构2，重叠式风轮机构2的受风面积更大，风力发电机的输出功率更大。
在需要停机时，为了使风轮机构2固定，本发明在主轴4上安装有制动片5，在立柱1上安装有制动机构6，如图7所示，该制动机构6包括制动座60以及安装在制动座60上的上制动件61与下制动件62，下制动件62可移动地安装在制动座60上，并通过动力源（液压机构）的驱动可上下移动。需要停机固定风轮机构2时，动力源驱动下制动件62向上移动，下制动件62与上制动件61配合夹住制动片5，由此实现风轮机构2的固定。
发电机发电后，需要整流逆变系统，而该整流逆变系统成本昂贵，为了节省制造成本，可以直接采用发电电动机10用于发电，如图8所示，这种结构的风力发电机是利用风轮机构2传动增速机构带动发电电动机10发电，当增速机构的输出转速超出发电电动机10的额定转速时发电电动机10发电，由于发电电动机10输出的电流特性与本身发电电动机10需要的电流特性相一致，因此该风力发电机就不需要整流逆变系统，从而大大节省了制造成本。
如图9所示，增速机构包括有第一大齿轮11、第二大齿轮13、第一小齿轮12及第二小齿轮14，第一大齿轮11安装在主轴4上，第一小齿轮12与第二大齿轮13安装在转轴15上，第一大齿轮11与第一小齿轮12啮合，第二小齿轮14安装在发电电动机10的输出轴16上，第二大齿轮13与第二小齿轮14啮合。通过第一大齿轮11传动第一小齿轮12实现一级增速，然后再通过第二大齿轮13传动第二小齿轮14实现二级增速，由此达到发电电动机10所需转速。
最后值得一提的是，为防止鸟类在横向捕风件22的导流槽220内筑巢，本发明在导流槽220的入口设有安全网。另外，本发明在风轮机构的旋转座顶部设有防尘盖，以防雨雪灰尘进入机箱内，起到良好的保护作用。
Claims (9)
1.一种风力发电机，包括有立柱（1）、主轴（4）、发电机（3）以及通过主轴（4）驱动发电机（3）发电的风轮机构（2），其特征在于：所述风轮机构（2）包括有捕风单元与旋转座（20），所述捕风单元设有多个，并且一一相对安装在旋转座（20）上，所述旋转座（20）安装在主轴（4）上；所述捕风单元包括有纵向捕风件（21）与横向捕风件（22），所述纵向捕风件（21）设置在横向捕风件（22）的一端，所述横向捕风件（22）的另一端安装在旋转座（20）上；所述纵向捕风件（21）具有捕风槽（210），所述横向捕风件（22）具有导流槽（220），所述旋转座（20）具有通流腔，所述捕风槽（210）、导流槽（220）以及通流腔相通；相对两个捕风单元的捕风槽（210）朝向相反。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机，其特征在于：所述纵向捕风件（21）呈半圆柱形，相对两个捕风单元的纵向捕风件（21）的弧面朝向相反。
3.根据权利要求1或2所述的一种风力发电机，其特征在于：所述横向捕风件（22）呈半圆柱形，相对两个捕风单元的横向捕风件（22）的弧面朝向相反，捕风槽（210）设置在纵向捕风件（21）的平面上。
4.根据权利要求1所述的一种风力发电机，其特征在于：所述旋转座（20）底部具有与外界相通的通风口（7）。
5.根据权利要求1所述的一种风力发电机，其特征在于：所述主轴（4）上安装有制动片（5），所述立柱上安装有制动机构（6），所述制动机构（6）包括制动座（60）以及安装在制动座（60）上的上制动件（61）与下制动件（62），所述下制动件（62）可移动地安装在制动座（60）上，并通过动力源的驱动可上下移动。
6.根据权利要求1所述的一种风力发电机，其特征在于：所述风轮机构（2）的旋转座（20）顶部设有防尘盖（9）。
7.根据权利要求1所述的一种风力发电机，其特征在于：所述横向捕风件（22）的导流槽（220）入口设有安全网。
8.一种风力发电机，包括有立柱（1）、主轴（4）、发电电动机（10）以及通过主轴（4）驱动发电机（3）发电的风轮机构（2），其特征在于：所述风轮机构（2）包括有捕风单元与旋转座（20），所述捕风单元设有多个，并且一一相对安装在旋转座（20）上，所述旋转座（20）安装在主轴（4）上；所述捕风单元包括有纵向捕风件（21）与横向捕风件（22），所述纵向捕风件（21）设置在横向捕风件（22）的一端，所述横向捕风件（22）的另一端安装在旋转座（20）上；所述纵向捕风件（21）具有捕风槽（210），所述横向捕风件（22）具有导流槽（220），所述旋转座（20）具有通流腔，所述捕风槽（210）、导流槽（220）以及通流腔相通；相对两个捕风单元的捕风槽（210）朝向相反；所述主轴（4）通过增速机构与发电动机传动（10）连接。
9.根据权利要求8所述的一种风力发电机，其特征在于：所述增速机构包括有第一大齿轮（11）、第二大齿轮（13）、第一小齿轮（12）及第二小齿轮（14），所述第一大齿轮（11）安装在主轴（4）上，所述第一小齿轮（12）与第二大齿轮（13）安装在转轴（15）上，所述第一大齿轮（11）与第一小齿轮（12）啮合， 所述第二小齿轮（14）安装在发电电动机（10）的输出轴（16）上，所述第二大齿轮（13）与第二小齿轮（14）啮合。
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