CN108425805B - 功率可调式立轴风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明具体为一种功率可调式立轴风力发电机，解决了现有风力发电机存在发电效率低、发电功率无法调节且易发生事故危险的问题。底座上设置有发电机，发电机的输入轴上方设置有回转轴，回转轴上均布设置有若干叶轮框架，且回转轴上套接有控制电源接口，每个叶轮框架上均设置有叶片框架，叶片框架内设置有若干叶片，且所有叶片上设置有一根叶片提升杆，回转轴周围设置有同步移动机构和提升机构。本发明通过风门调节配合调幅程度调节，不仅可满足在微风及小风的情况下高效发电，而且风力不变时可根据发电的满负荷调节从风力摄取的能量，同时可在灾难性气候条件下自动避灾，确保安全发电，在风力发电机正常工作时，随时可进行功率调节。

Description

功率可调式立轴风力发电机
技术领域
本发明涉及新型清洁能源领域，尤其涉及风力发电技术，具体为一种功率可调式立轴风力发电机。
背景技术
风力发电机中，凡风轮转轴与地面呈垂直状态的风力发电机叫立轴风力发电机。立轴风力发电机的力学性能好，结构简单，成本低，具有一定的竞争优势，立轴风力发电机主动出力的受风面积和阻力的受风面积相等，基本是通过风阻系数的差值产生机械能进行发电。
然而立轴风力发电机在风力小的时候发电效率特别低，并且风力不变时发电功率无法调节，而且风大了易发生事故危险，无法应用于实际生产中。
发明内容
本发明为了解决现有风力发电机存在发电效率低、发电功率无法调节且易发生事故危险的问题，提供了一种功率可调式立轴风力发电机。
本发明是采用如下技术方案实现的：功率可调式立轴风力发电机，包括底座，底座上设置有发电机，发电机的输入轴上方设置有与其连接的回转轴，回转轴上均布设置有若干径向放置的叶轮框架，且回转轴上套接有位于叶轮框架下方的控制电源接口，每个叶轮框架上均设置有沿其径向滑动的叶片框架，叶片框架内设置有若干上下分布的叶片，每个叶片框架上的所有叶片组成的形状为百叶窗状，且所有叶片上设置有与其铰接的一根叶片提升杆，回转轴周围设置有同步移动机构和提升机构。
该结构设计中，叶片框架有半圈处于顺风状态，另外半圈处于逆风状态，叶片框架逆风半圈的叶片在阻力作用下自由开起，而叶片框架顺风半圈的叶片在推力的作用下自动关闭，但为了控制力矩大小，可通过提升机构拉动叶片提升杆，进而控制顺风半圈叶片的开启程度，实现风门调节；通过同步移动机构驱动叶片框架沿叶轮框架径向移动，调整叶片框架中心到回转轴轴心的距离实现调辐，即调整叶片框架受力中心的半径大小，叶片框架受力中心半径越大产生的力矩越大，叶片框架受力中心半径越小产生的力矩越小；通过风门调节或调幅程度调节或两者的结合，实现对风力发电机的功率调节，不仅可满足在微风和小风的情况下高效发电，而且风力不变时可根据发电的满负荷调节从风力摄取的能量，同时可在灾难性气候条件下自动避灾，确保安全发电。克服了现有风力发电机存在发电效率低、发电功率无法调节且易发生事故危险的问题。
回转轴与发电机之间设置有增速器，增速器的输入轴与回转轴下端连接，增速器的输出轴与发电机的输入轴连接。
通过设置增速器，进一步提高了发电效果。
回转轴的周围设置有回转框架，回转框架与叶轮框架连接，且同步移动机构和提升机构设置于回转框架内。
通过设置回转框架使得结构更加合理可靠，同时保证了叶轮框架的连接稳定性能。
同步移动机构包括调幅动力机构和与叶片框架一一对应的连接短销，连接短销的两端设置有调幅滚筒和带轮，所有带轮之间外接有同步传动带，叶片框架下端设置有叶片框架拉线座，叶轮框架外侧下端设置有调幅定滑轮，每个调幅定滑轮和与其对应的调幅滚筒之间均绕有两端与叶片框架拉线座连接的调幅钢绞线，调幅动力机构的动力输出端与任一连接短销连接；提升机构包括风门调节动力机构，风门调节动力机构的两个动力输出端连接有位置对应的两个提升滚筒，每个提升滚筒下方设置有与其位置对应的提升定滑轮，回转轴周围设置有若干上下滑动的导向杆，导向杆上设置有导向杆拉线座，每个提升滚筒和与其对应的提升定滑轮之间绕有两端与导向杆拉线座连接的提升钢绞线，导向杆的上端设置有提升架，提升架的下端面设置有与每根叶片提升杆配合的卡槽。
进行调幅作业时，调幅动力机构带动一个连接短销转动，进而在带轮及同步传动带的作用下，带动所有连接短销及所有调幅滚筒转动，调幅滚筒和与其对应的调幅定滑轮的作用下带动调幅钢绞线及叶片框架拉线座移动，实现叶片框架的径向移动，完成调幅作业；进行风门调节作业时，将叶片框架移动到距回转轴最近位置处，此时叶片提升杆插入提升架的卡槽内，风门调节动力机构带动提升滚筒转动，提升滚筒和与其对应的提升定滑轮带动提升钢绞线及导向杆拉线座上下移动，导向杆拉线座带动导向杆及导向架上下移动，进而实现叶片提升杆的上下移动，叶片实现任意角度的调节，完成风门调节。
本发明结构设计合理可靠，通过风门调节配合调幅程度调节，不仅可满足在微风及小风的情况下高效发电，而且风力不变时可根据发电的满负荷调节从风力摄取的能量，同时可在灾难性气候条件下自动避灾，确保安全发电，进一步的，在风力发电机正常工作时，随时可进行功率调节，具有结构简单、加工方便且成本低的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的俯视示意图。
图中：1-底座，2-发电机，3-回转轴，4-叶轮框架，5-控制电源接口，6-叶片框架，7-叶片，8-叶片提升杆，9-增速器，10-调幅动力机构，11-连接短销，12-调幅滚筒，13-带轮，14-同步传动带，15-叶片框架拉线座，16-调幅定滑轮，17-调幅钢绞线，18-风门调节动力机构，19-提升滚筒，20-提升定滑轮，21-导向杆，22-导向杆拉线座，23-提升钢绞线，24-提升架，25-回转框架。
具体实施方式
功率可调式立轴风力发电机，包括底座1，底座1上设置有发电机2，发电机2的输入轴上方设置有与其连接的回转轴3，回转轴3上均布设置有若干径向放置的叶轮框架4，且回转轴3上套接有位于叶轮框架4下方的控制电源接口5，每个叶轮框架4上均设置有沿其径向滑动的叶片框架6，叶片框架6内设置有若干上下分布的叶片7，每个叶片框架6上的所有叶片组成的形状为百叶窗状，且所有叶片7上设置有与其铰接的一根叶片提升杆8，回转轴3周围设置有同步移动机构和提升机构。
回转轴3与发电机2之间设置有增速器9，增速器9的输入轴与回转轴3下端连接，增速器9的输出轴与发电机2的输入轴连接。
回转轴3的周围设置有回转框架25，回转框架25与叶轮框架4连接，且同步移动机构和提升机构设置于回转框架25内。
同步移动机构包括调幅动力机构10和与叶片框架6一一对应的连接短销11，连接短销11的两端设置有调幅滚筒12和带轮13，所有带轮13之间外接有同步传动带14，叶片框架6下端设置有叶片框架拉线座15，叶轮框架4外侧下端设置有调幅定滑轮16，每个调幅定滑轮16和与其对应的调幅滚筒12之间均绕有两端与叶片框架拉线座15连接的调幅钢绞线17，调幅动力机构10的动力输出端与任一连接短销11连接；提升机构包括风门调节动力机构18，风门调节动力机构18的两个动力输出端连接有位置对应的两个提升滚筒19，每个提升滚筒19下方设置有与其位置对应的提升定滑轮20，回转轴3周围设置有若干上下滑动的导向杆21，导向杆21上设置有导向杆拉线座22，每个提升滚筒19和与其对应的提升定滑轮20之间绕有两端与导向杆拉线座22连接的提升钢绞线23，导向杆21的上端设置有提升架24，提升架24的下端面设置有与每根叶片提升杆8配合的卡槽。
具体实施过程中，调幅动力机构10、风门调节动力结构18均是由电机和减速器组成的；控制电源接口5是由若干对电刷和滑环组成的，用于给电机供电。
当风吹到叶片7上时，由叶片7把风力传到叶片框架6上，再由叶片框架6传到叶轮框架4及回转轴3上，回转轴3转动增速器9输入，增速器9带动发电机2发电。叶片框架6与叶片7反向不能通过风全部是阻力，阻力就是产生力矩的风力用于发电。
当风力过大如台风等灾害性气候发生时，为保证安全生产，首先启动调幅动力机构调辐到叶片框架6的半径到最小，再启动水门调节动力机构18将叶片7全部开起，停止发电，确保设备的安全。

Claims (3)

1.一种功率可调式立轴风力发电机，其特征在于：包括底座（1），底座（1）上设置有发电机（2），发电机（2）的输入轴上方设置有与其连接的回转轴（3），回转轴（3）上均布设置有若干径向放置的叶轮框架（4），且回转轴（3）上套接有位于叶轮框架（4）下方的控制电源接口（5），每个叶轮框架（4）上均设置有沿其径向滑动的叶片框架（6），叶片框架（6）内设置有若干上下分布的叶片（7），每个叶片框架（6）上的所有叶片组成的形状为百叶窗状，且所有叶片（7）上设置有与其铰接的一根叶片提升杆（8），回转轴（3）周围设置有同步移动机构和提升机构；
同步移动机构包括调幅动力机构（10）和与叶片框架（6）一一对应的连接短销（11），连接短销（11）的两端设置有调幅滚筒（12）和带轮（13），所有带轮（13）之间外接有同步传动带（14），叶片框架（6）下端设置有叶片框架拉线座（15），叶轮框架（4）外侧下端设置有调幅定滑轮（16），每个调幅定滑轮（16）和与其对应的调幅滚筒（12）之间均绕有两端与叶片框架拉线座（15）连接的调幅钢绞线（17），调幅动力机构（10）的动力输出端与任一连接短销（11）连接；提升机构包括风门调节动力机构（18），风门调节动力机构（18）的两个动力输出端连接有位置对应的两个提升滚筒（19），每个提升滚筒（19）下方设置有与其位置对应的提升定滑轮（20），回转轴（3）周围设置有若干上下滑动的导向杆（21），导向杆（21）上设置有导向杆拉线座（22），每个提升滚筒（19）和与其对应的提升定滑轮（20）之间绕有两端与导向杆拉线座（22）连接的提升钢绞线（23），导向杆（21）的上端设置有提升架（24），提升架（24）的下端面设置有与每根叶片提升杆（8）配合的卡槽；
调幅动力机构（10）、风门调节动力机构（18）均是由电机和减速器组成的。
2.根据权利要求1所述的功率可调式立轴风力发电机，其特征在于：回转轴（3）与发电机（2）之间设置有增速器（9），增速器（9）的输入轴与回转轴（3）下端连接，增速器（9）的输出轴与发电机（2）的输入轴连接。
3.根据权利要求1或2所述的功率可调式立轴风力发电机，其特征在于：回转轴（3）的周围设置有回转框架（25），回转框架（25）与叶轮框架（4）连接，且同步移动机构和提升机构设置于回转框架（25）内。
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