CN109790821A - 风向跟踪风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明中公开了风力发电机，它通过追加风向板增加了根据风向变化自动跟踪风向的功能，并且通过追加风速分散装置提高了风力发电机的耐久性。根据实施案例，它包括以下部件组成；在往垂直方向延伸的垂直中心轴周围上水平地连接支撑环的支撑框架；中心部位可旋转地连接到上述垂直中心轴；前‑后端被水平环支撑，以便能够沿着水平环运行，连接到后方侧的风向板，根据风向变化在上述水平环上绕上述垂直中心轴线旋转的风向跟踪轴；一个旋转轴，它与上述风向跟踪轴的后方分割形态可旋转地连接到上述风向跟踪轴上，并且连接旋转叶片，以被风旋转并驱动；以及连接到上述旋转轴并将上述旋转轴的旋转力转换成电能的发电单元。

Description

风向跟踪风力发电机
技术领域
本发明是关于风力发电机，具体是关于具有自动跟踪风向的功能，以及调节所进入风速功能的风力发电机。
背景技术
风力发电机是基于风力产生电能的装置。当风旋转旋转叶片时，风力通过其旋转力驱动发电机并产生电力。
通常，风力发电机由旋转叶片和发电机组成。上述发电机通过中心处的转子和绕外部的定子形成磁场来发电。发电机运行的基本原理遵循安培定律和法拉第电磁感应定律。
另一方面，一种使风力发电机适当运行的条件是需要平均风速超过每秒4m的风，并且为使风向发挥最效率，风向需要垂直于旋转叶片上。
现有技术为韩国专利注册公报第10-1288177(2013.07.15公报)。其所公开的是关于非动力风向自动跟踪风力发电机。上述发明具备风向跟踪装置，即使风向改变，使得转子壳体也始终在迎风方向上旋转。此外，通过具备风向缓冲构件，即使瞬时风速快急剧增加，也可防止垂直框架破裂。然而，上述已有技术的风向跟踪装置存在其操作范围受限制的问题。另外，当刮超出一定范围的强风时，存在发电机和电气构件损坏的危险问题。
发明内容
技术课题
为了解决上述的已有技术问题，本发明旨在提供一种能够在全范围内旋转的风向跟踪装置，并且旨在即使在低风速区域也要提高发电机效率。
另外，本发明旨在，当施加瞬时高风速的风时，提高风力发电机的耐久性。
技术方案
根据本实施案例的风力发电机，为了上述的提高效率，可以通过具备风向板，按照风向变化来旋转旋转轴。另外，可以配备多个旋转叶片。
另一方面，本文说明书中所公开的风力发电机可以配备风速分散装置。该风速分散装置，当风速低时被折叠着不打开，但是，当风速高时该装置会打开并分散一定的风量。
有益效果
根据本文说明书中所公开的内容，风力发电机可以通过连接风向板自动跟踪风向，从而具有提高风力发电机效率的效果，当风向和风向跟踪轴一致时，可以发挥最大效率。
此外，可以通过配备风速分散装置预防当施加瞬时高风速的风时风力发电机损坏，并防止由于产生瞬时高电流和负载电气设备损坏。
附图说明
图1是显示本文说明书中公开的根据实施案例的风向跟踪风力发电机的斜视图。
图2是本文说明书中公开的根据实施案例的风向跟踪风力发电机侧剖视图。
图3是显示本文说明书中公开的根据实施案例的发电单元侧面分解斜视图。
图4是显示本文说明书中公开的根据实施案例的风速分散装置单元的侧面分解斜视图。
图5是本文说明书中公开的根据实施案例的风速分散装置的使用状态图，是平时风速分散装置的剖视图。
图6是显示本文说明书中公开的根据实施案例的风速分散装置的使用状态图，是当刮强风时风速分散装置的剖视图。
图7是显示本文说明书中公开的根据实施案例的风向跟踪单元的侧面分解斜视图。
图8是显示本文说明书中公开的根据实施案例的风向跟踪单元的后视图。
具体实施方式
将在下文中参考附图，关于风向跟踪风力发电机10根据优选实施例进行说明。
在下文中公开的实施案例在本发明的所属技术领域中可能包括由具有普通知识的人通过周知和惯用技术易于实施的范围，并不限于本文说明书中公开的内容。
本发明中所公开的术语可以改变为本发明所属技术领域中常用的术语。
图1是显示本文说明书中公开的根据实施案例的风向跟踪风力发电机10的斜视图。
如图1所示，支撑框架20应设计成可以支撑垂直中心轴40和环30。
如图1所示，支撑框架20的上端可以形成为十字形。垂直中心轴40可以从十字的交叉处伸长而形成。
如图1所示，可以在支撑框架20的中段处水平地形成支撑环30。支撑环30可以连接到支撑框架20的每个侧柱的中间。不过它不用位于正中央，可以根据需要移动位置。
中心轴轴承42可以连接到垂直中心轴40的中间，而中心轴轴承42以垂直40中心轴为基准固定，以防上下移动。它旨在将上述风向跟踪轴50绕垂直中心轴40水平旋转。
第一轴承62连接到风向跟踪轴50的前方，第二轴承68连接到风向跟踪轴的后方末端。
中心轴轴承42，第一轴承62和第二轴承68帮助风向跟踪轴50绕垂直中心轴线40容易旋转。
图2是关于风向跟踪风力发电机的侧剖视图。
该实施案例是关于配备风速分散装置单元200的装置。
风速分散装置单元200形成在风向跟踪轴50的前方。
根据图2所示的实施案例，风向跟踪轴50的末端与中心轴轴承42之间的连接器44可以为钉子或螺母，但紧固件的类型不受限制。
第三轴承64连接到旋转轴54的前方末端。第三轴承64可以连接到中心轴轴承42。
根据图2所示的实施案例，中心轴轴承42和第三轴承64的连接器44可以是钉子或螺母，但紧固件的类型不受限制。
第四轴承66连接到旋转轴54后方末端。因此，旋转轴54可以跟风向跟踪轴分开旋转。
风向跟踪轴50连接到发电机110, 而发电机110连接到中心轴轴承42并用U形螺栓连结垂直轴40。
发电机110的转子连接到旋转轴54, 可以通过转子的旋转生产电力。
图3是分解旋转轴54和发电单元100的分解图。
旋转轴54可配备旋转叶片120。当刮风时, 该旋转叶片120会使旋转轴54旋转。
在图3所示的实施案例中，旋转叶片120的特点是其叶片数量为三个。然而，旋转叶片120数量不受限制，并且旋转叶片120的数量可以根据具有普通知识的人的基准改变。
图3所示的实施案例中，旋转叶片120的特点为其叶片数量为三个。如果连接多个旋转叶片120时，即使在微弱的风中，也可以将足够的旋转力传递到第旋转轴54。
从而，它与使用一个巨大的旋转叶片相比，占用更少的空间，并且因为减轻荷重而易于旋转，最终得到提高风力发电机效率的效果。
图3所示的实施案例中，当从前面观察时，每个旋转叶片120可以不完全重叠并扭曲形成。因此，风可以穿过每个旋转叶片120的同时容易地旋转叶片。另一方面，旋转叶片120的数量不受限制，并且可以根据具有普通知识的人的基准改变旋转叶片120数量。
图3所示的实施案例可以包括发电机110。
发电机110包括产生磁场的磁铁, 在发电机内部的组成转子的线圈可以连接到旋转轴54。因此，当旋转轴54旋转时，旋转轴54的旋转力传递到线圈上，线圈上的旋转引起感应电动势并产生电力。
图4是显示本文说明书中所公开的根据实施案例的风速分散装置单元200的分解斜视图。
风速分散装置210的前方连接到风向跟踪轴50。
风速分散装置210的后方达到垂直中心轴40, 风速分散装置210的后方和垂直中心轴40可以连接到固定杆轴承222。
固定杆轴承222可以由与中心轴轴承42相同类型的轴承组成。
风速分散装置210的后端和固定杆轴承222可以通过固定销连接。固定杆轴承222的固定销224可以由连接中心轴轴承42和风向跟踪轴50的固定销44相同类型组成。
风速分散装置210下端的一部分连接到固定杆220，并且上述固定杆220连接到风向跟踪轴50。
上述固定杆220的位置可以改变，而最好位于风速分散装置210的下端中心。
由于上述风速分散装置210从前方向后方倾斜，因此可能受风阻。图5是显示风速分散装置210的使用状态图。
风速分散装置210上可以形成左侧表面212和右侧表面214。风速分散装置的左侧表面和右侧表面，如图5所示，通常应折叠，以使风速分散装置不干扰风的流动。
如图6所示，因刮强风，当风力超过弹簧230的弹性力时，风速分散装置210的左侧表面212和右侧表面214会打开，可以降低及分散风速。
因此防止电子机器或发电机单元100被旋转叶片120的快速旋转损坏。
根据图4或图6所示的实施案例，风速分散装置210可包括弹簧230。
弹簧230连结风速分散装置210的左侧表面212和右侧表面214之间。如图5所示，弹簧230的左侧表面和右侧表面平时应被折叠，以使风速分散装置210不干扰风的流动。
根据本文说明书中所公开的实施案例，如图4所示，弹簧230可以位于风速分散装置210的后方。
如果弹簧230位于风速分散装置210的后方，当刮风时，风速分散装置210前方因首先被打开而受更多风阻，因此后方会更容易打开。
配备8个风向分散装置210, 当风速大于每秒15米时打开4个风向分散装置，在风速大于每秒25米的情况下，打开剩余的4个风向分散装置，以保持旋转叶片120的定速旋转。
另外，旋转叶片120和风向板310的中间安装辅助柱，以防旋转轴的长度增加引起的下垂。
此外，在支撑环30上也安装辅助柱，以防止负载引起的变形。
旋转叶片120可以安装十二个或更多。
图7是显示本文说明书中所公开的根据实施案例的风向跟踪单元300的分解斜视图。
风向跟踪单元由风向板310和第二轴承68组成。
如图7所示，风向板310的上下两个板与风向跟踪轴垂直方向连接。
从而当风向改变时，使风向板310的旋转轴根据风向偏航。
此时，中心轴轴承42, 第一轴承62及第二轴承68减少摩擦力以帮助旋转轴50容易偏航。
当风向改变时，风向板310通过偏航使风向和风向跟踪轴50的方向一致。
根据本文说明书所公开的实施案例，如图7所示，风向跟踪轴50的侧面可以形成辅助支撑架，辅助轴承支撑架320的末端可以连接辅助轴承330。
图8是显示本文说明书所公开的根据实施案例的风向跟踪单元300后方的后视图。
如图8所示，辅助轴承330可以由左侧和右侧，以及上下侧共四个辅助轴承组成。辅助轴承330因防止风力发电机摇晃(rolling)而起到提高风力发电机效率的作用。辅助轴承330可以根据具有普通知识的人的基准改变辅助轴承的数量和连接结构。
* 符号说明
10：风向跟踪风力发电机 20：支撑框架
30：支撑环 40：垂直中心轴
42：中心轴轴承 44：固定销
50：旋转轴 52：第一轴承
64：第三轴承 66: 第四轴承
68：第二轴承 100: 发电单元
110：发电机 120：旋转叶片
200：风速分散装置单元 210：风速分散装置
212：风速分散装置的左侧表面 214：风速分散装置的右侧表面
220：固定杆 222：固定杆轴承
224：固定杆轴承固定销 230：弹簧
300：风向跟踪单元 310 : 风向板
320：辅助轴承支撑架 330 : 辅助轴承。

Claims (5)

1.一种风向跟踪风力发电机，其特征在于，该风力发电机包括：
在往垂直方向延伸的垂直中心轴的周围以水平连接支撑环的支撑框架；
风向跟踪轴，可旋转地连接到上述垂直中心轴，前方端和后方端形成为能够沿支撑环运行，并且风向板连接在后方侧，根据风向在支撑环上绕上述垂直中心轴线旋转；
一个旋转轴，与上述风向跟踪轴的分割形态可旋转地连接到风向跟踪轴上，并且连接旋转叶片，以被风旋转并驱动；以及
连接到上述旋转轴并将上述旋转轴的旋转力转换成电能的发电单元。
2.如权利要求1所述风向跟踪风力发电机，其特征在于，还包括：
位于垂直中心轴和风向跟踪轴之间的中心轴轴承；
位于风向跟踪轴的前方和支撑环之间的第一轴承；以及
位于风向跟踪轴的后方和支撑环之间的第二轴承。
3.如权利要求1所述风向跟踪风力发电机，其特征在于，还包括：
风速分散装置单元，它位于中心轴轴承的前方，一侧直接连接到风向跟踪轴，另一侧连接到垂直中心轴，下端的一部分与风向跟踪轴通过固定杆连接，两端以折叠状态固定于弹簧，当刮强风时两端会打开并降低风速。
4.如权利要求1所述风向跟踪风力发电机，其特征在于，上述发电单元还包括：
位于风向跟踪轴上的旋转轴；
连接到旋转轴周围的多个旋转叶片；
位于旋转轴前方末端的第三轴承；
位于旋转轴后方末端的第四轴承；
连接到风向跟踪轴上而使其转子连接到旋转轴上的发电机。
5.如权利要求1所述风向跟踪风力发电机，其特征在于，还包括：
一个辅助轴承支撑杆，它从上述风向跟踪轴的侧面往左侧或右侧延伸，并在另一侧分别从左、右达到支撑环的上面、下面；
连接辅助轴承支撑杆和支撑环的辅助轴承。
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