CN110374812B - 一种用于输电系统的安全可靠的风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于输电系统的安全可靠的风力发电机，包括底座、塔架、机舱、散热机构、轮毂和风电机构，机舱内设有固定板、增速箱、风叶轴和发电机，风电机构包括圆环、圆盘、若干风电组件和若干调节组件，风电组件包括风叶和支杆，散热机构包括水箱、排水管、进气组件和排气组件，进气组件包括进气管，进气管内设有转动单元、输水管、喷管和滤网，进气管内设有转动单元、输水管、喷管和滤网，该用于输电系统的安全可靠的风力发电机通过风电机构可在风力较强时，降低轮毂的转速，保证设备安全运行，不仅如此，通过散热机构方便机舱长期进行通风散热，降低机舱内部的温度，延长设备的使用寿命，从而提高了该风力发电机的实用性。

Description

一种用于输电系统的安全可靠的风力发电机

技术领域

本发明涉及风能设备领域，特别涉及一种用于输电系统的安全可靠的风力发电机。

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(包括装置)、调向器(尾翼)、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。

现有的风力发电机中，风叶大都固定安装在轮毂上，利用风力吹动风叶旋转，使得轮毂转动，再对发电机做功，实现风能到电能的转化，但是在外部风力过大时，风叶旋转速度过快，使得离心率大大增强，惯性趋势会打破风机自身的平衡，使得叶片容易折断，进而导致现有的风力发电机安全可靠性降低，不仅如此，现有的风力发电机中，机舱内部封闭，使得机舱内的电器设施运行产生的热量无法散开，机舱内部温度逐渐上升，容易引起机舱内的电器设施老化，缩短风力发电机的使用寿命，进而造成现有的风力发电机实用性降低。

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，提供一种用于输电系统的安全可靠的风力发电机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于输电系统的安全可靠的风力发电机，包括底座、塔架、机舱、散热机构、轮毂和风电机构，所述机舱通过塔架固定在底座的上方，所述轮毂的一端设置在机舱内，所述轮毂的另一端与风电机构连接，所述散热机构设置在机舱的远离轮毂的一端，所述机舱的形状为圆柱形，所述机舱内设有PLC、固定板、增速箱、风叶轴和发电机，所述固定板固定在机舱内，固定板上设有若干通孔，所述增速箱、风叶轴和发电机依次设置在固定板的上方，所述增速箱与轮毂连接；

所述风电机构包括圆环、圆盘、若干风电组件和若干调节组件，所述圆盘固定在轮毂的远离机舱的一端，所述风电组件周向均匀分布在圆盘的外周，所述机舱位于圆环的内侧，所述调节组件周向均匀分布在圆环的外周，所述风电组件包括风叶和支杆，所述风叶与圆盘铰接，所述圆环通过支杆与风叶铰接，所述调节组件包括平移单元、平移杆和两个U形块，所述平移单元与平移杆传动连接，两个U形块分别固定在平移杆的靠近轮毂的一侧的两端，所述圆环的内侧设置在U形块的U形开口内；

所述散热机构包括水箱、排水管、进气组件和排气组件，所述水箱固定在机舱的远离轮毂的一端，所述进气组件和排气组件分别位于机舱的上方和下方，所述进气组件包括进气管，所述进气管的形状为L形，所述进气管的一端与机舱连通，所述进气管的另一端水平朝向风叶，所述进气管内的竖直部位从上而下依次设有转动单元、输水管、喷管和滤网，所述喷管的下方设有若干喷头，所述排水管的远离水箱的一端的外周与输水管的内壁密封连接，所述转动单元与输水管传动连接，所述输水管的底端与喷管连通，所述滤网固定在进气管内，所述水箱的顶部设有集水组件，所述排水管内设有阀门，所述阀门与PLC电连接。

作为优选，为了带动平移杆移动，所述平移单元包括第一电机、丝杆和套管，所述第一电机固定在机舱上，所述第一电机与PLC电连接，所述第一电机与丝杆的一端传动连接，所述丝杆的另一端设置在套管内，所述套管的与丝杆的连接处设有与丝杆匹配的螺纹，所述套管与平移杆固定连接。

作为优选，为了减小圆环受到的阻力，所述U形块的两侧的内壁上设有凹口，所述凹口内设有滚珠，所述滚珠与凹口相匹配，所述滚珠的球心位于凹口内，所述滚珠抵靠在圆环上。

作为优选，为了检测外部风速，所述圆盘上设有风速传感器，所述风速传感器与PLC电连接。

作为优选，为了方便集水，所述集水组件包括开口、密封板和两个支撑单元，所述开口设置在水箱的顶部，所述密封板位于开口的下方，两个支撑单元分别位于密封板的下方的两侧，所述支撑单元包括弹簧、横板和竖杆，所述横板固定在水箱内，所述密封板通过弹簧与横板连接，所述弹簧处于压缩状态，所述竖杆固定在密封板的下方，所述横板套设在竖杆上。

作为优选，为了带动喷管转动，所述转动单元包括第二电机、第一齿轮、第二齿轮和环形滑道，所述第二电机固定在进气管内，所述第二电机与第一齿轮传动连接，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，所述第二齿轮同轴固定在输水管上，所述第二电机与PLC电连接，所述滑道的外周固定在进气管的内壁上，所述喷管的两端均与滑道滑动连接。

作为优选，为了检测滤网是否堵塞，所述输水管的上方设有流量计，所述流量计与PLC电连接。

作为优选，为了方便热空气排出，所述排气组件包括排气管、盖板和两个定向单元，所述排气管固定在机舱的上方，所述盖板盖设在排气管上，两个定向单元分别位于排气管的两侧。

作为优选，为了固定盖板的移动方向，所述定向单元包括滑环、滑杆和凸板，所述凸板通过滑杆固定在盖板的下方，所述滑环套设在滑杆上，所述滑环与排气管固定连接。

作为优选，为了避免排气管内进水，所述盖板的下方设有防护框。

本发明的有益效果是，该用于输电系统的安全可靠的风力发电机通过风电机构可在风力较强时，降低轮毂的转速，保证设备安全运行，不仅如此，通过散热机构方便机舱长期进行通风散热，降低机舱内部的温度，延长设备的使用寿命，从而提高了该风力发电机的实用性。

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是本发明的用于输电系统的安全可靠的风力发电机的结构示意图；

图2是本发明的用于输电系统的安全可靠的风力发电机的风电机构的结构示意图；

图3是本发明的用于输电系统的安全可靠的风力发电机的散热机构的结构示意图；

图4是图3的A部放大图；

图5是本发明的用于输电系统的安全可靠的风力发电机的排气组件的结构示意图；

图中：1.底座，2.塔架，3.机舱，4.轮毂，5.固定板，6.增速箱，7.风叶轴，8.发电机，9.圆环，10.圆盘，11.风叶，12.支杆，13.平移杆，14.U形块，15.水箱，16.排水管，17.输水管，18.喷管，19.滤网，20.喷头，21.第一电机，22.丝杆，23.套管，24.滚珠，25.风速传感器，26.密封板，27.弹簧，28.横板，29.竖杆，30.第二电机，31.第一齿轮，32.第二齿轮，33.流量计，34.排气管，35.盖板，36.滑环，37.滑杆，38.凸板，39.防护框，40.进气管，41.滑道。

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和图3所示，一种用于输电系统的安全可靠的风力发电机，包括底座1、塔架2、机舱3、散热机构、轮毂4和风电机构，所述机舱3通过塔架2固定在底座1的上方，所述轮毂4的一端设置在机舱3内，所述轮毂4的另一端与风电机构连接，所述散热机构设置在机舱3的远离轮毂4的一端，所述机舱3的形状为圆柱形，所述机舱3内设有PLC、固定板5、增速箱6、风叶11轴7和发电机8，所述固定板5固定在机舱3内，固定板5上设有若干通孔，所述增速箱6、风叶11轴7和发电机8依次设置在固定板5的上方，所述增速箱6与轮毂4连接；

PLC，即可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，其实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，一般用于数据的处理以及指令的接收和输出，用于实现中央控制。

该风力发电机中，底座1固定安装在地面上，通过塔架2对机舱3进行固定支撑，在进行发电时，风吹在风叶11上，带动风叶11旋转，使得轮毂4转动，通过增速箱6增加风叶11轴7的转速，使得风叶11轴7高速转动，对发电机8进行做功，实现风能转化为机械能，再将机械能转化为电能的过程。利用风电机构可调节轮毂4的转速，避免外部风力过强时，轮毂4转速过快，增加设备运行的危险性，通过散热机构方便对机舱3内部进行降温散热，保证固定板5上的各个电力设施工作在合适的环境温度下，从而延长了该风力发电机的使用寿命。

如图2所示，所述风电机构包括圆环9、圆盘10、若干风电组件和若干调节组件，所述圆盘10固定在轮毂4的远离机舱3的一端，所述风电组件周向均匀分布在圆盘10的外周，所述机舱3位于圆环9的内侧，所述调节组件周向均匀分布在圆环9的外周，所述风电组件包括风叶11和支杆12，所述风叶11与圆盘10铰接，所述圆环9通过支杆12与风叶11铰接，所述调节组件包括平移单元、平移杆13和两个U形块14，所述平移单元与平移杆13传动连接，两个U形块14分别固定在平移杆13的靠近轮毂4的一侧的两端，所述圆环9的内侧设置在U形块14的U形开口内；

风电机构中，利用风叶11可接收外部风的作用力进行转动，通过转盘带动轮毂4转动，使得机舱3内部进行发电，当外部风力过强时，调节组件启动，通过平移单元带动平移杆13远离轮毂4移动，使得平移杆13通过U形块14，带动圆环9远离轮毂4移动，圆环9移动时，通过支杆12作用在风叶11上，原先风叶11与轮毂4之间呈90°角，此时风叶11与轮毂4的夹角为锐角，通过圆环9的移动，使得风叶11向轮毂4靠近转动，减小了风叶11的受风面积，便于在强风天气下，降低风叶11和轮毂4的转速，保证设备安全运行，提高了设备的实用性。

如图3-4所示，所述散热机构包括水箱15、排水管16、进气组件和排气组件，所述水箱15固定在机舱3的远离轮毂4的一端，所述进气组件和排气组件分别位于机舱3的上方和下方，所述进气组件包括进气管40，所述进气管40的形状为L形，所述进气管40的一端与机舱3连通，所述进气管40的另一端水平朝向风叶11，所述进气管40内的竖直部位从上而下依次设有转动单元、输水管17、喷管18和滤网19，所述喷管18的下方设有若干喷头20，所述排水管16的远离水箱15的一端的外周与输水管17的内壁密封连接，所述转动单元与输水管17传动连接，所述输水管17的底端与喷管18连通，所述滤网19固定在进气管40内，所述水箱15的顶部设有集水组件，所述排水管16内设有阀门，所述阀门与PLC电连接。

散热机构中，通过进气组件引入外部冷空气，而机舱3内的热空气通过排气组件排出，机舱3内部的固定板5中，通过设置的多个通孔，方便从进气组件引入机舱3内的冷空气均匀分布在固定板5的上方，实现均匀散热降温。进气组件中，进气管40的远离机舱3的一端水平朝向风叶11，便于外部空气随着风的方向流动，进入到进气管40内，而后通过滤网19进行过滤除尘后，再进入机舱3内，通过固定板5上的多个通孔，外部空气均匀分布在机舱3内，而机舱3内的热空气通过排气组件排出，为了避免滤网19堵塞，利用水箱15顶部的集水组件可收集外部雨水，而后PLC控制排水管16内的阀门打开，使得水流通过排水管16输送输水管17，再由喷管18从喷头20喷出，对滤网19进行喷洒水溶液，将滤网19上的杂质冲刷，同时PLC控制转动单元运行，带动喷管18转动，使得喷头20均匀向下喷洒水溶液，便于去除滤网19上的灰尘，保证进气管40的疏通顺畅。

如图2所示，所述平移单元包括第一电机21、丝杆22和套管23，所述第一电机21固定在机舱3上，所述第一电机21与PLC电连接，所述第一电机21与丝杆22的一端传动连接，所述丝杆22的另一端设置在套管23内，所述套管23的与丝杆22的连接处设有与丝杆22匹配的螺纹，所述套管23与平移杆13固定连接。PLC控制第一电机21启动，带动丝杆22旋转，丝杆22通过螺纹作用在套管23上，使得套管23沿着丝杆22的轴线移动，进而带动平移杆13移动。

作为优选，为了减小圆环9受到的阻力，所述U形块14的两侧的内壁上设有凹口，所述凹口内设有滚珠24，所述滚珠24与凹口相匹配，所述滚珠24的球心位于凹口内，所述滚珠24抵靠在圆环9上。圆环9在U形块14的U形开口内转动的过程中，圆环9的表面与滚珠24接触，滚珠24在凹口内滚动，通过滚珠24的滚动减小圆环9随着风叶11旋转时，受到的阻力，从而方便了圆环9的转动。

作为优选，为了检测外部风速，所述圆盘10上设有风速传感器25，所述风速传感器25与PLC电连接。利用风速传感器25可检测外部环境的风速，并将风速传递给PLC，当PLC检测到风速过大时，PLC控制平移单元带动平移杆13远离轮毂4，使得圆环9远离轮毂4，通过支杆12拉动风叶11，减小风叶11的受到的风力，从而降低风叶11和轮毂4的转速。

如图3所示，所述集水组件包括开口、密封板26和两个支撑单元，所述开口设置在水箱15的顶部，所述密封板26位于开口的下方，两个支撑单元分别位于密封板26的下方的两侧，所述支撑单元包括弹簧27、横板28和竖杆29，所述横板28固定在水箱15内，所述密封板26通过弹簧27与横板28连接，所述弹簧27处于压缩状态，所述竖杆29固定在密封板26的下方，所述横板28套设在竖杆29上。

集水组件中，通过固定板5上的压缩状态的弹簧27，向上推动密封板26，使得密封板26堵住开口，防止水箱15内的水溶液蒸发，而在发生降雨时，雨水打在密封板26上，使得密封板26向下移动，压缩弹簧27的同时，雨水通过开口进入到水箱15中，实现雨水收集的功能，弹簧27的形变量发生变化时，利用竖杆29固定了密封板26的移动方向，使得密封板26能够沿着竖杆29的轴线方向移动，便于密封板26对准开口。

如图4所示，所述转动单元包括第二电机30、第一齿轮31、第二齿轮32和环形滑道41，所述第二电机30固定在进气管40内，所述第二电机30与第一齿轮31传动连接，所述第一齿轮31与第二齿轮32啮合，所述第二齿轮32同轴固定在输水管17上，所述第二电机30与PLC电连接，所述滑道41的外周固定在进气管40的内壁上，所述喷管18的两端均与滑道41滑动连接。

PLC控制第二电机30启动，带动第一齿轮31转动，第一齿轮31作用在与之啮合的第二齿轮32上，使得第二齿轮32带动与其固定连接的输水管17转动，进而实现了喷管18在环形滑道41内的转动，使得下方的喷头20均匀向下喷洒冲刷水溶液，对滤网19进行清洗疏通。

作为优选，为了检测滤网19是否堵塞，所述输水管17的上方设有流量计33，所述流量计33与PLC电连接。利用流量计33检测通过进气管40的空气流量，并将流量数据传递给PLC，当PLC检测到流量较小时，表明滤网19出现堵塞，此时PLC控制排水管16内的阀门打开，并控制转动单元运行，使得喷头20转动并向下喷洒水溶液对滤网19进行冲刷清洗。

如图5所示，所述排气组件包括排气管34、盖板35和两个定向单元，所述排气管34固定在机舱3的上方，所述盖板35盖设在排气管34上，两个定向单元分别位于排气管34的两侧。通过盖板35堵住排气管34，在进行散热时，热空气向上流动，进入排气管34，并向上推动盖板35，使得盖板35在两个定向单元的作用下向上移动，方便热空气排出。

作为优选，为了固定盖板35的移动方向，所述定向单元包括滑环36、滑杆37和凸板38，所述凸板38通过滑杆37固定在盖板35的下方，所述滑环36套设在滑杆37上，所述滑环36与排气管34固定连接。利用固定在排气管34上的滑环36，固定了滑杆37的移动方向，通过凸板38限制了滑杆37的移动范围，从而实现了盖板35的稳定移动。

作为优选，为了避免排气管34内进水，所述盖板35的下方设有防护框39。利用防护框39可防止发生降雨时，雨水从侧面打进排气管34内，引起机舱3内部设施的短路损坏。

该风力发电机在运行过程中当外部风力较大时，通过平移单元带动平移杆13远离轮毂4，使得圆环9远离轮毂4移动，通过支杆12带动风叶11旋转，减小了受风面积，从而可降低转速，保证设备安全运行，并通过进气机构方便引入外部冷空气，进行除尘过滤，而机舱3内的热空气通过排气组件排出，实现降温散热，并利用集水组件可收集雨水，便于对进气管40内的滤网19进行冲刷清洗，保证滤网19的疏通，便于通风散热，延长设备的使用寿命，从而提高了设备的实用性。

与现有技术相比，该用于输电系统的安全可靠的风力发电机通过风电机构可在风力较强时，降低轮毂4的转速，保证设备安全运行，不仅如此，通过散热机构方便机舱3长期进行通风散热，降低机舱3内部的温度，延长设备的使用寿命，从而提高了该风力发电机的实用性。

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 (7)

1.一种用于输电系统的安全可靠的风力发电机，其特征在于，包括底座(1)、塔架(2)、机舱(3)、散热机构、轮毂(4)和风电机构，所述机舱(3)通过塔架(2)固定在底座(1)的上方，所述轮毂(4)的一端设置在机舱(3)内，所述轮毂(4)的另一端与风电机构连接，所述散热机构设置在机舱(3)的远离轮毂(4)的一端，所述机舱(3)的形状为圆柱形，所述机舱(3)内设有PLC、固定板(5)、增速箱(6)、风叶(11)轴(7)和发电机(8)，所述固定板(5)固定在机舱(3)内，固定板(5)上设有若干通孔，所述增速箱(6)、风叶(11)轴(7)和发电机(8)依次设置在固定板(5)的上方，所述增速箱(6)与轮毂(4)连接；

所述风电机构包括圆环(9)、圆盘(10)、若干风电组件和若干调节组件，所述圆盘(10)固定在轮毂(4)的远离机舱(3)的一端，所述风电组件周向均匀分布在圆盘(10)的外周，所述机舱(3)位于圆环(9)的内侧，所述调节组件周向均匀分布在圆环(9)的外周，所述风电组件包括风叶(11)和支杆(12)，所述风叶(11)与圆盘(10)铰接，所述圆环(9)通过支杆(12)与风叶(11)铰接，所述调节组件包括平移单元、平移杆(13)和两个U形块(14)，所述平移单元与平移杆(13)传动连接，两个U形块(14)分别固定在平移杆(13)的靠近轮毂(4)的一侧的两端，所述圆环(9)的内侧设置在U形块(14)的U形开口内；

所述散热机构包括水箱(15)、排水管(16)、进气组件和排气组件，所述水箱(15)固定在机舱(3)的远离轮毂(4)的一端，所述进气组件和排气组件分别位于机舱(3)的上方和下方，所述进气组件包括进气管(40)，所述进气管(40)的形状为L形，所述进气管(40)的一端与机舱(3)连通，所述进气管(40)的另一端水平朝向风叶(11)，所述进气管(40)内的竖直部位从上而下依次设有转动单元、输水管(17)、喷管(18)和滤网(19)，所述喷管(18)的下方设有若干喷头(20)，所述排水管(16)的远离水箱(15)的一端的外周与输水管(17)的内壁密封连接，所述转动单元与输水管(17)传动连接，所述输水管(17)的底端与喷管(18)连通，所述滤网(19)固定在进气管(40)内，所述水箱(15)的顶部设有集水组件，所述排水管(16)内设有阀门，所述阀门与PLC电连接；

所述集水组件包括开口、密封板(26)和两个支撑单元，所述开口设置在水箱(15)的顶部，所述密封板(26)位于开口的下方，两个支撑单元分别位于密封板(26)的下方的两侧，所述支撑单元包括弹簧(27)、横板(28)和竖杆(29)，所述横板(28)固定在水箱(15)内，所述密封板(26)通过弹簧(27)与横板(28)连接，所述弹簧(27)处于压缩状态，所述竖杆(29)固定在密封板(26)的下方，所述横板(28)套设在竖杆(29)上；

所述转动单元包括第二电机(30)、第一齿轮(31)、第二齿轮(32)和环形滑道(41)，所述第二电机(30)固定在进气管(40)内，所述第二电机(30)与第一齿轮(31)传动连接，所述第一齿轮(31)与第二齿轮(32)啮合，所述第二齿轮(32)同轴固定在输水管(17)上，所述第二电机(30)与PLC电连接，所述滑道(41)的外周固定在进气管(40)的内壁上，所述喷管(18)的两端均与滑道(41)滑动连接；

所述输水管(17)的上方设有流量计(33)，所述流量计(33)与PLC电连接。

2.如权利要求1所述的用于输电系统的安全可靠的风力发电机，其特征在于，所述平移单元包括第一电机(21)、丝杆(22)和套管(23)，所述第一电机(21)固定在机舱(3)上，所述第一电机(21)与PLC电连接，所述第一电机(21)与丝杆(22)的一端传动连接，所述丝杆(22)的另一端设置在套管(23)内，所述套管(23)的与丝杆(22)的连接处设有与丝杆(22)匹配的螺纹，所述套管(23)与平移杆(13)固定连接。

3.如权利要求1所述的用于输电系统的安全可靠的风力发电机，其特征在于，所述U形块(14)的两侧的内壁上设有凹口，所述凹口内设有滚珠(24)，所述滚珠(24)与凹口相匹配，所述滚珠(24)的球心位于凹口内，所述滚珠(24)抵靠在圆环(9)上。

4.如权利要求1所述的用于输电系统的安全可靠的风力发电机，其特征在于，所述圆盘(10)上设有风速传感器(25)，所述风速传感器(25)与PLC电连接。

5.如权利要求1所述的用于输电系统的安全可靠的风力发电机，其特征在于，所述排气组件包括排气管(34)、盖板(35)和两个定向单元，所述排气管(34)固定在机舱(3)的上方，所述盖板(35)盖设在排气管(34)上，两个定向单元分别位于排气管(34)的两侧。

6.如权利要求5所述的用于输电系统的安全可靠的风力发电机，其特征在于，所述定向单元包括滑环(36)、滑杆(37)和凸板(38)，所述凸板(38)通过滑杆(37)固定在盖板(35)的下方，所述滑环(36)套设在滑杆(37)上，所述滑环(36)与排气管(34)固定连接。

7.如权利要求5所述的用于输电系统的安全可靠的风力发电机，其特征在于，所述盖板(35)的下方设有防护框(39)。

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