CN106949015A - 一种具有调速功能的风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有调速功能的风力发电机，包括塔体、壳体、风扇机构、齿轮箱和发电机构,所述齿轮箱包括变速齿轮组件、左右调节组件、PLC和前后调节组件,所述变速齿轮组件包括变速转轴、第一变速齿轮和红外线接收器，所述左右调节组件包括红外线发射器、轴承、滑块、丝杆、固定块、第一电机、走位块和底座，所述前后调节组件包括第二电机、圆齿轮和条齿轮，该具有调速功能的风力发电机，通过发电机机构中的发电系统发送指令给PLC，PLC通过前后调节机构和左右调节结构能把发电机构中的高速齿轮移动至合适的变速齿轮相啮合，是发电机构保障在最稳定的发电状态，且在风力较大时能保护具有调速功能的风力发电机。

Description

一种具有调速功能的风力发电机
技术领域
本发明涉及风力发电机设备领域，特别涉及一种具有调速功能的风力发电机。
背景技术
风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机一般有风轮、发电机、调向器、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。广义地说，风能也是太阳能，所以也可以说风力发电机，是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发电机。
在风力发电机在风力较大时，风轮轴会旋转过快，容易对设备产生危害，而在风力较小时因齿轮间的阻力较大，导致扇叶不转轴，浪费风能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种具有调速功能的风力发电机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有调速功能的风力发电机，包括塔体、壳体、风扇机构、齿轮箱和发电机构,所述齿轮箱包括变速齿轮组件、左右调节组件、PLC和前后调节组件；
所述扇叶机构包括叶片、低速转轴和低速齿轮，所述低速齿轮与低速转轴同轴设置，所述发电机构内设有高速转轴和高速齿轮，所述高速转轴和高速齿轮同轴固定，所述扇叶机构通过齿轮箱与发电机构传动连接；
所述变速齿轮组件包括变速转轴、第一变速齿轮和红外线接收器，所述第一变速齿轮和变速转轴同轴固定，所述红外线接收器分别设置在第一变速齿轮两侧；
所述左右调节组件包括红外线发射器、轴承、滑块、丝杆、固定块、第一电机、走位块和底座，所述走位块通过前后调节组件与底座滑动连接，所述第一电机驱动丝杆旋转，所述滑块内设有与丝杆匹配的内螺纹，所述丝杆穿过滑块，所述丝杆穿过固定块，所述丝杆通过固定块固定设置在走位块上，所述轴承设置在滑块上，所述高速转轴通过轴承固定设置在滑块上，所述红外线发射器分别设置在高速齿轮的两侧；
所述前后调节组件包括第二电机、圆齿轮和条齿轮，所述第二电机驱动圆齿轮旋转，所述圆齿轮与条齿轮啮合，所述条齿轮固定设置在走位块的下方；
所述第一电机、第二电机、红外线发射器、红外线接收器均与PLC电连接，所述PLC与发电机构电连接，所述风扇机构通过齿轮箱与发电机构传动连接。
作为优选，为了适应多个变速环境，所述变速得比例更多，所述变速转轴上还设有第二变速齿轮和第三变速齿轮，所述第二变速齿轮和第三变速齿轮两侧均设有红外线接收器。
PLC根据高速转轴、变速转轴和低速转轴的旋转速度，使第一变速齿轮、第二变速齿轮和第三变速齿轮中的一个与高速转轴啮合，低速转轴始终与基准轮啮合。
作为优选，为了方便走位块滑动，在走位块不需要滑动时固定在底座上，所述底座上还设有固定组件，所述固定组件包括阻尼块、铁块、弹簧和电磁铁，所述电磁铁设置在底座内，所述电磁铁通过弹簧与铁块连接，所述阻尼块设置在铁块的上方，所述阻尼块与走位块下侧抵靠，所述电磁铁与PLC电连接。
在走位块需要走位时，PLC控制电磁铁开启，电磁铁吸附铁块使阻尼块离开走位块的下侧，方便走位块走位，在走位完成后，电磁铁关闭，弹簧退的阻尼块与走位块抵靠，从而防止走位块松动。
作为优选，为了增加阻尼系数，所述阻尼块的制作材料为橡胶块。
作为优选，为了给滑块导向，所述固定块上还设有限位杆，所述限位杆的一端固定设置在固定块上，所述限位块的另一端穿过滑块，所述限位杆与丝杆平行设置。
作为优选，为了更好的导向，所述限位杆有两个，两个限位杆关于丝杆对称设置。
作为优选，为了方便控制，所述第一电机和第二电机均为伺服电机。
作为优选，为了方便攀爬，所述塔体上还设有攀爬梯。
作为优选，为了调整叶片方向，所述壳体远离风扇的一侧还设有尾翼。
作为优选，为了给走位块组件，所述走位块上设有燕尾槽，所述燕尾榫位于燕尾槽内。
本发明的有益效果是，该具有调速功能的风力发电机结构设计巧妙，通过发电机机构中的发电系统发送指令给PLC，PLC通过前后调节机构和左右调节结构能把发电机构中的高速齿轮移动至合适的变速齿轮相啮合，是发电机构保障在最稳定的发电状态，且在风力较大时能保护具有调速功能的风力发电机。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的具有调速功能的风力发电机的结构示意图；
图2是本发明的具有调速功能的风力发电机的变速齿轮组件的结构示意图；
图3是本发明的具有调速功能的风力发电机的前后调节组件的结构示意图；
图4是本发明的具有调速功能的风力发电机的左右调节组件、走位块和底座的连接结构示意图；
图5是本发明的具有调速功能的风力发电机的低速转轴和低速齿轮的的连接结构示意图；
图6是本发明的具有调速功能的风力发电机的高速转轴和高速齿轮的的连接结构示意图；
图中：1.叶片，2.壳体，3.低速转轴，4.尾翼，5.发电机构，6.高速转轴，7.齿轮箱，8.塔体，9.攀爬梯，10.变速转轴，11.基准轮，12.第一变速齿轮，13.第二变速齿轮，14.第三变速齿轮，15.红外线接收器，16.轴承，17.高速齿轮，18.红外线发射器，19.滑块，20.限位杆，21.走位块，22.丝杆，23.固定块，24.电机，25.底座，26.弹簧，27.条齿轮，28.阻尼块，29.铁块，30.第二电机，31.圆齿轮，32.电磁铁，33.低速齿轮。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图6所示，一种具有调速功能的风力发电机，包括塔体8、壳体2、风扇机构、齿轮箱7和发电机构5,所述齿轮箱7包括变速齿轮组件、左右调节组件、PLC和前后调节组件；
所述扇叶机构包括叶片1、低速转轴3和低速齿轮33，所述低速齿轮33与低速转轴3同轴设置，所述发电机构5内设有高速转轴6和高速齿轮17，所述高速转轴6和高速齿轮17同轴固定，所述扇叶机构通过齿轮箱7与发电机构5传动连接；
所述变速齿轮组件包括变速转轴10、第一变速齿轮12和红外线接收器15，所述第一变速齿轮12和变速转轴10同轴固定，所述红外线接收器15分别设置在第一变速齿轮12两侧；
所述左右调节组件包括红外线发射器18、轴承16、滑块19、丝杆22、固定块23、第一电机24、走位块21和底座25，所述走位块21通过前后调节组件与底座25滑动连接，所述第一电机24驱动丝杆22旋转，所述滑块19内设有与丝杆22匹配的内螺纹，所述丝杆22穿过滑块19，所述丝杆22穿过固定块23，所述丝杆22通过固定块23固定设置在走位块21上，所述轴承16设置在滑块19上，所述高速转轴6通过轴承16固定设置在滑块19上，所述红外线发射器18分别设置在高速齿轮17的两侧；
所述前后调节组件包括第二电机30、圆齿轮31和条齿轮27，所述第二电机30驱动圆齿轮31旋转，所述圆齿轮31与条齿轮27啮合，所述条齿轮27固定设置在走位块21的下方；
所述第一电机24、第二电机30、红外线发射器18、红外线接收器15均与PLC电连接，所述PLC与发电机构5电连接，所述风扇机构通过齿轮箱7与发电机构5传动连接。
作为优选，为了适应多个变速环境，所述变速得比例更多，所述变速转轴10上还设有第二变速齿轮13和第三变速齿轮14，所述第二变速齿轮13和第三变速齿轮14两侧均设有红外线接收器15。
PLC根据高速转轴6、变速转轴10和低速转轴3的旋转速度，使第一变速齿轮12、第二变速齿轮13和第三变速齿轮14中的一个与高速转轴6啮合，低速转轴3始终与基准轮11啮合。
作为优选，为了方便走位块21滑动，在走位块21不需要滑动时固定在底座25上，所述底座25上还设有固定组件，所述固定组件包括阻尼块28、铁块29、弹簧26和电磁铁32，所述电磁铁32设置在底座25内，所述电磁铁32通过弹簧26与铁块29连接，所述阻尼块28设置在铁块29的上方，所述阻尼块28与走位块21下侧抵靠，所述电磁铁32与PLC电连接。
在走位块21需要走位时，PLC控制电磁铁32开启，电磁铁32吸附铁块29使阻尼块28离开走位块21的下侧，方便走位块21走位，在走位完成后，电磁铁32关闭，弹簧26退的阻尼块28与走位块21抵靠，从而防止走位块21松动。
作为优选，为了增加阻尼系数，所述阻尼块28的制作材料为橡胶块。
作为优选，为了给滑块19导向，所述固定块23上还设有限位杆20，所述限位杆20的一端固定设置在固定块23上，所述限位块的另一端穿过滑块19，所述限位杆20与丝杆22平行设置。
作为优选，为了更好的导向，所述限位杆20有两个，两个限位杆20关于丝杆22对称设置。
作为优选，为了方便控制，所述第一电机24和第二电机30均为伺服电机。
作为优选，为了方便攀爬，所述塔体8上还设有攀爬梯9。
作为优选，为了调整叶片1方向，所述壳体2远离风扇的一侧还设有尾翼4。
作为优选，为了给走位块21组件，所述走位块21上设有燕尾槽，所述燕尾榫位于燕尾槽内。
在需要调节高速齿轮17啮合位置时，PLC首先控制第二电机30开启，第二电机30驱动圆齿轮31旋转，因圆齿轮31和条齿轮27啮合，是走位块21在底座25上滑动，使高速转轴6离开第一变速齿轮12，再控制第一电机24开启，第一电机24驱动丝杆22旋转，从而使滑块19在丝杆22上滑动，当移动到第二变速齿轮13或第三变速齿轮14时，红外线接收器15接收到红外线发射器18的信号，表示位置匹配，在开启第二电机30反转，是高速齿轮17与第二变速齿轮13或者第三变速齿轮14啮合。
与现有技术相比，该具有调速功能的风力发电机结构设计巧妙，通过发电机机构中的发电系统发送指令给PLC，PLC通过前后调节机构和左右调节结构能把发电机构5中的高速齿轮17移动至合适的变速齿轮相啮合，是发电机构5保障在最稳定的发电状态，且在风力较大时能保护具有调速功能的风力发电机。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种具有调速功能的风力发电机，其特征在于，包括塔体(8)、壳体(2)、风扇机构、齿轮箱(7)和发电机构(5),所述齿轮箱(7)包括变速齿轮组件、左右调节组件、PLC和前后调节组件；
所述扇叶机构包括叶片(1)、低速转轴(3)和低速齿轮(33)，所述低速齿轮(33)与低速转轴(3)同轴设置，所述发电机构(5)内设有高速转轴(6)和高速齿轮(17)，所述高速转轴(6)和高速齿轮(17)同轴固定，所述扇叶机构通过齿轮箱(7)与发电机构(5)传动连接；
所述变速齿轮组件包括变速转轴(10)、第一变速齿轮(12)和红外线接收器(15)，所述第一变速齿轮(12)和变速转轴(10)同轴固定，所述红外线接收器(15)分别设置在第一变速齿轮(12)两侧；
所述左右调节组件包括红外线发射器(18)、轴承(16)、滑块(19)、丝杆(22)、固定块(23)、第一电机(24)、走位块(21)和底座(25)，所述走位块(21)通过前后调节组件与底座(25)滑动连接，所述第一电机(24)驱动丝杆(22)旋转，所述滑块(19)内设有与丝杆(22)匹配的内螺纹，所述丝杆(22)穿过滑块(19)，所述丝杆(22)穿过固定块(23)，所述丝杆(22)通过固定块(23)固定设置在走位块(21)上，所述轴承(16)设置在滑块(19)上，所述高速转轴(6)通过轴承(16)固定设置在滑块(19)上，所述红外线发射器(18)分别设置在高速齿轮(17)的两侧；
所述前后调节组件包括第二电机(30)、圆齿轮(31)和条齿轮(27)，所述第二电机(30)驱动圆齿轮(31)旋转，所述圆齿轮(31)与条齿轮(27)啮合，所述条齿轮(27)固定设置在走位块(21)的下方；
所述第一电机(24)、第二电机(30)、红外线发射器(18)、红外线接收器(15)均与PLC电连接，所述PLC与发电机构(5)电连接，所述风扇机构通过齿轮箱(7)与发电机构(5)传动连接。
2.如权利要求1所述的具有调速功能的风力发电机，其特征在于，所述变速转轴(10)上还设有第二变速齿轮(13)和第三变速齿轮(14)，所述第二变速齿轮(13)和第三变速齿轮(14)两侧均设有红外线接收器(15)。
3.如权利要求1所述的具有调速功能的风力发电机，其特征在于，所述底座(25)上还设有固定组件，所述固定组件包括阻尼块(28)、铁块(29)、弹簧(26)和电磁铁(32)，所述电磁铁(32)设置在底座(25)内，所述电磁铁(32)通过弹簧(26)与铁块(29)连接，所述阻尼块(28)设置在铁块(29)的上方，所述阻尼块(28)与走位块(21)下侧抵靠，所述电磁铁(32)与PLC电连接。
4.如权利要求3所述的具有调速功能的风力发电机，其特征在于，所述阻尼块(28)的制作材料为橡胶块。
5.如权利要求1所述的具有调速功能的风力发电机，其特征在于，所述固定块(23)上还设有限位杆(20)，所述限位杆(20)的一端固定设置在固定块(23)上，所述限位块的另一端穿过滑块(19)，所述限位杆(20)与丝杆(22)平行设置。
6.如权利要求5所述的具有调速功能的风力发电机，其特征在于，所述限位杆(20)有两个，两个限位杆(20)关于丝杆(22)对称设置。
7.如权利要求1所述的具有调速功能的风力发电机，其特征在于，所述第一电机(24)和第二电机(30)均为伺服电机(24)。
8.如权利要求1所述的具有调速功能的风力发电机，其特征在于，所述塔体(8)上还设有攀爬梯(9)。
9.如权利要求1所述的具有调速功能的风力发电机，其特征在于，所述壳体(2)远离风扇的一侧还设有尾翼(4)。
10.如权利要求1所述的具有调速功能的风力发电机，其特征在于，所述滑块(19)上设有燕尾榫，所述走位块(21)上设有燕尾槽，所述燕尾榫位于燕尾槽内。
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