CN107299880A - 一种永磁直驱风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁直驱风力发电装置，属于风力发电装置领域。一种永磁直驱风力发电装置，包括外壳，所述外壳内安装有发电机，所述发电机输入端连接有连接轴。它可以实现当风力变化较大导致发电机输出电压变化大时，发电机的输出电压通过整流器和逆变器输送到电网，第二风力叶片带动第一转轴转速发生变化，通过传动机构和加速器使得吹风风扇的风力发生变化，滑板在风力的作用下发生滑动，滑板通过连接机构带动滑动变阻器上的滑片滑动，从而使得滑动变阻器电阻值变化，滑动变阻器穿插于整流器和逆变器输送电路中，能够自动控制调节发电装置的输出电压，使得发电装置的输出电压稳定的输入到电网。

Description

一种永磁直驱风力发电装置

技术领域

本发明涉及风力发电装置领域，更具体地说，涉及一种永磁直驱风力发电装置。

背景技术

随着煤炭资源的日渐枯竭，发电领域急需寻找新的清洁无污染能源予以代替。风能资源具有分布广泛、取之不尽、用之不竭、清洁等优点，受到了国内外学者的关注。随着技术的发展，直驱永磁式风力发电机得到应用，直驱永磁式风力发电机为采用永磁发电机且风轮与电机直接耦合的风力发电机，其取消了沉重的变速控制齿轮箱，具有高效率、低噪声、高寿命、减小机组体积、降低运行维护成本等诸多优点，由于取消了沉重的变速控制齿轮箱，使得叶片通过连接轴直接带动发电机转动，当叶片的受到的风力变化时，使得发电机输入端的转速变化较大，发电机的输出电压变化较大,难以自动控制调节发电装置的输出电压稳定的输入到电网。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的当叶片的受到的风力变化时，难以控制调节发电装置的输出电压稳定的输入到电网问题，本发明的目的在于提供一种永磁直驱风力发电装置，它可以实现当叶片的受到的风力变化时，能够自动控制调节发电装置的输出电压，使得发电装置的输出电压稳定的输入到电网。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种永磁直驱风力发电装置，包括外壳，所述外壳内安装有发电机，所述发电机输入端连接有连接轴，所述连接轴远离发电机的一端连接有第一风力叶片，所述发电机输出端连接整流器，所述整流器通过导线连接有逆变器，所述导线上穿插有滑动变阻器，所述滑动变阻器两端分别连接有第一立杆和第二立杆，所述滑动变阻器上的滑片上固定连接立板，且立板通过弹簧与第二立杆相连，所述第一立杆上滑动连接有推动杆，所述推动杆远离第一立杆的一端连接有推动板，且推动板与立板相抵，所述推动杆上通过连接杆连接有连接板，所述连接板上转动连接有动滑轮，所述外壳上通过支撑板转动连接有第一转轴，所述第一转轴一端连接有第二风力叶片，所述第一转轴另一端固定连接有第一主动圆锥齿轮，所述外壳上转动连接有第二转轴，所述第二转轴上端固定连接有与第一主动圆锥齿轮对应的第一从动圆锥齿轮，所述第二转轴下端固定连接有第二主动圆锥齿轮，所述外壳内还安装有加速器和风筒，所述加速器输入端固定连接有与第二主动圆锥齿轮对应的第二从动圆锥齿轮，所述加速器输出端连接有吹风风扇，且吹风风扇置于风筒中，所述风筒中滑动连接有滑板，所述滑板远离吹风风扇的一侧连接有移动杆，所述移动杆远离滑板的一端通过倾斜杆连接有牵引线，所述牵引线远离倾斜杆的一端绕过动滑轮并与第二立杆相连，当风力变化较大导致发电机输出电压变化大时，发电机的输出电压通过整流器和逆变器输送到电网，第二风力叶片带动第一转轴转速发生变化，通过传动机构和加速器使得吹风风扇的风力发生变化，滑板在风力的作用下发生滑动，滑板通过连接机构带动滑动变阻器上的滑片滑动，从而使得滑动变阻器电阻值变化，滑动变阻器穿插于整流器和逆变器输送电路中，确保了发电装置输出的电压稳定，能够自动控制调节发电装置的输出电压，使得发电装置的输出电压稳定的输入到电网。

优选地，所述外壳转动连接在塔架上，所述塔架上端置于外壳内并固定套接有大齿轮，所述外壳内通过支撑架支撑有偏航电机和控制器，且偏航电机与控制器电性相连，所述偏航电机驱动端连接有与大齿轮啮合的小齿轮，所述外壳上连接有风向感应标，且风向感应标与控制器电性相连，当风力方向发生改变时，在偏航电机的作用下转动发电装置，使得发电装置平稳的对准风向，确保叶片受力稳定，避免因叶片受力不稳定导致的发电机输出电压不稳定。

优选地，所述偏航电机的数量为2-4个，且其均匀分布在支撑架上，多个偏航电机便于带动发电装置转动。

优选地，所述整流器与逆变器的连接导线上穿插连接有继电器，当发电机的输出电压变化超出调节范围时，继电器断开电路，有效的保护电路。

优选地，所述外壳内侧和外侧均固定连接有转轴稳定架，第二转轴转动时，转轴稳定架有效的稳定第二转轴。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案当风力变化较大导致发电机输出电压变化大时，发电机的输出电压通过整流器和逆变器输送到电网，第二风力叶片带动第一转轴转速发生变化，通过传动机构和加速器使得吹风风扇的风力发生变化，滑板在风力的作用下发生滑动，滑板通过连接机构带动滑动变阻器上的滑片滑动，从而使得滑动变阻器电阻值变化，滑动变阻器穿插于整流器和逆变器输送电路中，确保了发电装置输出的电压稳定，能够自动控制调节发电装置的输出电压，使得发电装置的输出电压稳定的输入到电网。

（2）当风力方向发生改变时，在偏航电机的作用下转动发电装置，使得发电装置平稳的对准风向，确保叶片受力稳定，避免因叶片受力不稳定导致的发电机输出电压不稳定。

（3）多个偏航电机便于带动发电装置转动。

（4）当发电机的输出电压变化超出调节范围时，继电器断开电路，有效的保护电路。

（5）第二转轴转动时，转轴稳定架有效的稳定第二转轴。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A处的结构示意图；

图3为图2中B处的结构示意图；

图4为本发明的整流器和逆变器回路的电路简图。

图中标号说明：

1外壳、2风向标、3逆变器、4偏航电机、5小齿轮、6大齿轮、7控制器、8塔架、9继电器、10整流器、11发电机、12连接轴、13第一风力叶片、14转轴稳定架、15第一从动圆锥齿轮、16第一主动圆锥齿轮、17支撑板、18第一转轴、19第二风力叶片、20第二转轴、21第二主动圆锥齿轮、22第二从动圆锥齿轮、23滑片、24加速器、25吹风风扇、26连接板、27风筒、28滑板、29动滑轮、30连接杆、31第一立杆、32推动杆、33推动板、34滑动变阻器、35弹簧、36第二立杆、37立板、38牵引线、39倾斜杆、40移动杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1-3，一种永磁直驱风力发电装置，包括外壳1，外壳1内安装有发电机11，发电机11输入端连接有连接轴12，连接轴12远离发电机11的一端连接有第一风力叶片13，发电机11输出端连接整流器10，整流器10通过导线连接有逆变器3，导线上穿插有滑动变阻器34，滑动变阻器34两端分别连接有第一立杆31和第二立杆36，滑动变阻器34上的滑片23上固定连接立板37，且立板37通过弹簧35与第二立杆36相连，第一立杆31上滑动连接有推动杆32，推动杆32远离第一立杆31的一端连接有推动板33，且推动板33与立板37相抵，推动杆32上通过连接杆30连接有连接板26，连接板26上转动连接有动滑轮29，通过推动杆32和推动板33便于推动立板37，通过弹簧35便于立板37复位，从而便于移动滑片23的位置，从而进行调节滑动变阻器34的电阻值。

外壳1上通过支撑板17转动连接有第一转轴18，第一转轴18一端连接有第二风力叶片19，第一转轴18另一端固定连接有第一主动圆锥齿轮16，外壳1上转动连接有第二转轴20，第二转轴20上端固定连接有与第一主动圆锥齿轮16对应的第一从动圆锥齿轮15，第二转轴20下端固定连接有第二主动圆锥齿轮21，外壳1内还安装有加速器24和风筒27，加速器24输入端固定连接有与第二主动圆锥齿轮21对应的第二从动圆锥齿轮22，加速器24输出端连接有吹风风扇25，且吹风风扇25置于风筒27中，风筒27中滑动连接有滑板28，滑板28远离吹风风扇25的一侧连接有移动杆40，移动杆40远离滑板28的一端通过倾斜杆39连接有牵引线38，牵引线38远离倾斜杆39的一端绕过动滑轮29并与第二立杆36相连，通过第二风力叶片19带动第一转轴18转动，第二风力叶片19能够根据风力及时调整第一转轴18的转速，从而及时改变吹风风扇25的风力，同时在动滑轮29的省力作用下便于拉动推动杆32。

当风力变化较大导致发电机11输出电压变化大时，发电机11的输出电压通过整流器10和逆变器3输送到电网，第二风力叶片19带动第一转轴18转速发生变化，通过传动机构和加速器24使得吹风风扇25的风力发生变化，滑板28在风力的作用下发生滑动，滑板28通过连接机构带动滑动变阻器34上的滑片23滑动，从而使得滑动变阻器34电阻值变化，滑动变阻器34穿插于整流器10和逆变器3输送电路中，确保了发电装置输出的电压稳定，能够自动控制调节发电装置的输出电压，使得发电装置的输出电压稳定的输入到电网。

外壳1转动连接在塔架8上，塔架8上端置于外壳1内并固定套接有大齿轮6，外壳1内通过支撑架支撑有偏航电机4和控制器7，且偏航电机4与控制器7电性相连，偏航电机4驱动端连接有与大齿轮6啮合的小齿轮5，外壳1上连接有风向感应标2，且风向感应标2与控制器7电性相连，当风力方向发生改变时，在偏航电机4的作用下转动发电装置，使得发电装置平稳的对准风向，确保叶片受力稳定，避免因叶片受力不稳定导致的发电机输出电压不稳定，偏航电机4的数量为2-4个，且其均匀分布在支撑架上，多个偏航电机4便于带动发电装置转动，整流器10与逆变器3的连接导线上穿插连接有继电器9，当发电机11的输出电压变化超出调节范围时，继电器9断开电路，有效的保护电路，外壳1内侧和外侧均固定连接有转轴稳定架14，第二转轴20转动时，转轴稳定架14有效的稳定第二转轴20。

工作原理：风力变化较大导致发电机11输出电压变化大时，第二风力叶片19受风力变化带动第一转轴18转速发生变化，第一转轴18通过第一主动圆锥齿轮16和第一从动圆锥齿轮15带动第二转轴20转速发生变化，第二转轴20通过第二主动圆锥齿轮21和第二从动圆锥齿轮22带动加速器24输出转速改变，从而吹风风扇25转速改变，加速器24对吹风风扇25起到加速转动作用，便于推动滑板28，滑板28在风力的作用下发生滑动，滑板28通过移动杆40和倾斜杆39拉动牵引线38，牵引线38在动滑轮29的作用下拉动推动杆32，从而推动杆32推动推动板33，推动板33推动立板37，立板37带动滑片23在滑动变阻器34上滑动，滑动一定距离后推动立板37在弹簧35的作用下维持平衡，从而使得滑动变阻器34维持在一定电阻值，从而使得滑动变阻器34电阻值变化，整流器10接收发电机11的交流电压并转换成直流电压，逆变器3接收整流器10的直流电压转换成交流电压并接入电网，滑动变阻器34的电阻值为：当风速V=0时，R=10Ω；当风速V>0时，R=60V/K+10，其中：K为弹簧的弹力系数；当风力变大时，第一风力叶片13转速变快，从而发电机产生的电压由U1上升到U2，从而整流器10输出的电压由U1上升到U2，整流器10输出电压的上升值为：U升=U2-U1；为保证逆变器3的输出到电网的电压U5稳定，而电网中的电阻值R3稳定，从而需要保证整流器10与逆变器3回路的电流I稳定，风力变大时第二风力叶片19转速变快，通过传动装置使得吹风风扇25的吹风风力变大，从而滑板28滑动一定距离，滑板28通过牵引装置拉动推动杆32，从而推动杆32推动推动板33移动一定距离，推动板33推动立板37，立板37带动滑片23在滑动变阻器34上滑动，从而使得滑动变阻器34的电阻值由R1上升到R2，即滑动变阻器34电阻的升值为：R=R2-R1；从而使得滑动变阻器34两端的电压值由U3上升到U4，各个数值之间的关系满足：U4-U2=U5=U3-U1；U5/I=R3；R升=R2-R1=（U4-U3）/I=（U2-U1）/I=U升/I；通过将滑动变阻器34的电阻值增加R升，确保了逆变器3两端电压及整流器10和逆变器3回路电流I的稳定，滑动一定距离后推动立板37在弹簧35的作用下维持平衡，从而使得滑动变阻器34电阻值维持在R2，滑动变阻器34穿插于整流器10和逆变器3输送电路中，从而确保了发电装置输出的电压稳定，通过第二风力叶片19根据风力改变调节自身转速，从而调节滑动变阻器34的电阻值，从而自动控制调节发电装置的输出电压，使得发电装置的输出电压稳定的输入到电网。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种永磁直驱风力发电装置，包括外壳（1），所述外壳（1）内安装有发电机（11），所述发电机（11）输入端连接有连接轴（12），所述连接轴（12）远离发电机（11）的一端连接有第一风力叶片（13），其特征在于：所述发电机（11）输出端连接整流器（10），所述整流器（10）通过导线连接有逆变器（3），所述导线上穿插有滑动变阻器（34），所述滑动变阻器（34）两端分别连接有第一立杆（31）和第二立杆（36），所述滑动变阻器（34）上的滑片（23）上固定连接立板（37），且立板（37）通过弹簧（35）与第二立杆（36）相连，所述第一立杆（31）上滑动连接有推动杆（32），所述推动杆（32）远离第一立杆（31）的一端连接有推动板（33），且推动板（33）与立板（37）相抵，所述推动杆（32）上通过连接杆（30）连接有连接板（26），所述连接板（26）上转动连接有动滑轮（29），所述外壳（1）上通过支撑板（17）转动连接有第一转轴（18），所述第一转轴（18）一端连接有第二风力叶片（19），所述第一转轴（18）另一端固定连接有第一主动圆锥齿轮（16），所述外壳（1）上转动连接有第二转轴（20），所述第二转轴（20）上端固定连接有与第一主动圆锥齿轮（16）对应的第一从动圆锥齿轮（15），所述第二转轴（20）下端固定连接有第二主动圆锥齿轮（21），所述外壳（1）内还安装有加速器（24）和风筒（27），所述加速器（24）输入端固定连接有与第二主动圆锥齿轮（21）对应的第二从动圆锥齿轮（22），所述加速器（24）输出端连接有吹风风扇（25），且吹风风扇（25）置于风筒（27）中，所述风筒（27）中滑动连接有滑板（28），所述滑板（28）远离吹风风扇（25）的一侧连接有移动杆（40），所述移动杆（40）远离滑板（28）的一端通过倾斜杆（39）连接有牵引线（38），所述牵引线（38）远离倾斜杆（39）的一端绕过动滑轮（29）并与第二立杆（36）相连。

2.根据权利要求1所述的一种永磁直驱风力发电装置，其特征在于：所述外壳（1）转动连接在塔架（8）上，所述塔架（8）上端置于外壳（1）内并固定套接有大齿轮（6），所述外壳（1）内通过支撑架支撑有偏航电机（4）和控制器（7），且偏航电机（4）与控制器（7）电性相连，所述偏航电机（4）驱动端连接有与大齿轮（6）啮合的小齿轮（5），所述外壳（1）上连接有风向感应标（2），且风向感应标（2）与控制器（7）电性相连。

3.根据权利要求2所述的一种永磁直驱风力发电装置，其特征在于：所述偏航电机（4）的数量为2-4个，且其均匀分布在支撑架上。

4.根据权利要求1所述的一种永磁直驱风力发电装置，其特征在于：所述整流器（10）与逆变器（3）的连接导线上穿插连接有继电器（9）。

5.根据权利要求1或2所述的一种永磁直驱风力发电装置，其特征在于：所述外壳（1）内侧和外侧均固定连接有转轴稳定架（14）。