CN110374826A - 一种具有除冰和转速限制能的小型风力发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有除冰和转速限制能的小型风力发电机，包括机舱、发电机、驱动轴、塔架和至少两个浆叶，还包括除冰机构和限速机构，所述限速机构和除冰机构均设置在机舱上，所述除冰机构包括第一导热管、第二导热管、抽气泵、出风口和至少两个第三导热管，所述限速机构包括驱动轮、从动轮、传动带、气缸、气泵、安装轴承、传动轴和两个摩擦盘，该具有除冰和转速限制能的小型风力发电机中，通过除冰机构可以将机舱内部产生的热量传导至浆叶上，从而将浆叶上的冰融化，提高了风力发电机的发电效率，通过限速机构，使发电机转速过高的时候，可以对发电机进行限速，降低了发电机因长时间超负荷运行而发生故障的几率。
Description
技术领域
本发明涉及风能设备领域，特别涉及一种具有除冰和转速限制能的小型风力发电机。
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。
现如今通过小型风力发电机可以给城市中多种设备提供电能，大大降低了城市电网的负荷，在寒冷的冬季，当遇到空气湿度较高或者雨雪天气的时候，风力发电机的叶片上容易结冰，不仅降低了风力发电机的发电效率，冰块坠落还降低了风力发电机的安全性，不仅如此，当遇到大风天气的时候，风力发电机的浆叶带动发电机高速转动，致使发电机超负荷运行，增加了发电机发生故障的几率。
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，提供一种具有除冰和转速限制能的小型风力发电机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有除冰和转速限制能的小型风力发电机，包括机舱、发电机、驱动轴、塔架和至少两个浆叶，所述塔架的顶端与机舱连接，所述发电机设置在机舱的内部，各浆叶均通过驱动轴与发电机传动连接，还包括除冰机构和限速机构，所述限速机构和除冰机构均设置在机舱上；
所述除冰机构包括第一导热管、第二导热管、抽气泵、出风口和至少两个第三导热管，各第三导热管均与驱动轴平行，各第三导热设置在机壳的内部，各第三导热管绕着驱动轴的轴线周向均匀设置，所述第三导热管的两端分别与机舱的两端的内壁连接，所述第三导热管的两端均与机舱的外部连通，所述第一导热管的形状为圆环形，所述第一导热管设置在机舱的远离浆叶的一端，各第三导热管的远离浆叶的一端均与第一导热管连通，所述出风口设置在塔架的顶端的靠近浆叶的一侧，所述第一导热管通过第二导热管与出风口连通，所述抽气泵安装在第二导热管上，所述抽气泵与塔架固定连接；
所述限速机构包括驱动轮、从动轮、传动带、气缸、气泵、安装轴承、传动轴和两个摩擦盘，所述驱动轮安装在驱动轴上，所述传动轴与驱动轴平行，所述传动轴通过安装轴承与机舱连接，所述传动轴的一端与从动轮固定连接，所述驱动轮和从动轮分别设置在传动带的内侧的两端，所述驱动轮和从动轮均与传动带的内侧抵靠，所述传动带处于紧绷状态，所述气缸与传动轴同轴设置，所述气缸的缸体与机舱固定连接，所述气泵与机舱固定连接，所述气泵与气缸的缸体连通，所述气缸的气杆与传动轴相互靠近，两个摩擦盘分别设置在气缸的气杆的顶端和传动轴的靠近靠近气缸的一端，两个摩擦盘正对设置。
作为优选，为了提高风力发电机的自动化程度，所述机舱的内部设有PLC和无线信号收发模块，所述无线信号收发模块与PLC电连接。
作为优选，为了提高驱动轮和从动轮与传送带连接的稳定性，所述从动轮和驱动轮的外周上均设有环形槽，所述传动带的内侧的两端分别设置在两个环形槽的内部。
作为优选，为了增大两个摩擦盘之间的摩擦力，两个摩擦盘的相互靠近的一侧均设有防滑纹。
作为优选，为了延长机舱的使用寿命，所述机舱上涂有防腐镀锌层。
作为优选，为了延长塔架的使用寿命，所述塔架的制作材料为不锈钢。
作为优选，为了提高风力发电机的发电效率，所述机舱的远离塔架的一侧设有太阳能板。
作为优选，为了提高第三导热管的热传导效率，所述第三导热管的制作材料为金属铜。
作为优选，为了减少第二导热管和第一导热管上热量的损失，所述第二导热管和第一导热管上均涂有保温涂层。
作为优选，为了控制出风口吹出气流的温度，所述出风口上设有温度传感器，所述第二导热管上设有加热器，所述温度传感器和加热器均与PLC电连接。
本发明的有益效果是，该具有除冰和转速限制能的小型风力发电机中，通过除冰机构可以将机舱内部产生的热量传导至浆叶上，从而将浆叶上的冰融化，提高了风力发电机的发电效率，与现有除冰机构相比，该除冰机构还可以对机舱内部进行散热，提高了风力发电机的实用性，不仅如此，通过限速机构，使发电机转速过高的时候，可以对发电机进行限速，降低了发电机因长时间超负荷运行而发生故障的几率，与现有限速机构相比，该限速机构结构简单，减少了该机构故障点的数量，降低了该机构的故障率。
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是本发明的具有除冰和转速限制能的小型风力发电机的结构示意图；
图2是本发明的具有除冰和转速限制能的小型风力发电机的剖视图；
图3是本发明的具有除冰和转速限制能的小型风力发电机的除冰机构的结构示意图；
图4是本发明的具有除冰和转速限制能的小型风力发电机的限速机构的结构示意图；
图中：1.浆叶，2.机舱，3.第一导热管，4.第二导热管，5.塔架，6.驱动轴，7.第三导热管，8.发电机，9.抽气泵，10.加热器，11.出风口，12.温度传感器，13.驱动轮，14.传动带，15.从动轮，16.传动轴，17.安装轴承，18.摩擦盘，19.气缸，20.气泵。
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1-2所示，一种具有除冰功能的便捷型风力发电机，包括机舱2、发电机8、驱动轴6、塔架5和至少两个浆叶1，所述塔架5的顶端与机舱2连接，所述发电机8设置在机舱2的内部，各浆叶1均通过驱动轴6与发电机8传动连接，还包括除冰机构和限速机构，所述限速机构和除冰机构均设置在机舱2上；
通过除冰机构可以将机舱2内部产生的热量传导至浆叶1上，从而将浆叶1上的冰融化，提高了风力发电机的发电效率，不仅如此，通过限速机构，使发电机8转速过高的时候，可以对发电机8进行限速，降低了发电机8因长时间超负荷运行而发生故障的几率；
如图3所示，所述除冰机构包括第一导热管3、第二导热管4、抽气泵9、出风口11和至少两个第三导热管7，各第三导热管7均与驱动轴6平行，各第三导热设置在机壳的内部，各第三导热管7绕着驱动轴6的轴线周向均匀设置，所述第三导热管7的两端分别与机舱2的两端的内壁连接，所述第三导热管7的两端均与机舱2的外部连通，所述第一导热管3的形状为圆环形，所述第一导热管3设置在机舱2的远离浆叶1的一端，各第三导热管7的远离浆叶1的一端均与第一导热管3连通，所述出风口11设置在塔架5的顶端的靠近浆叶1的一侧，所述第一导热管3通过第二导热管4与出风口11连通，所述抽气泵9安装在第二导热管4上，所述抽气泵9与塔架5固定连接；
通过第三导热管7吸收机舱2内部的热量，通过抽气泵1提供动力，使气流从机舱2外部依次流经第三导热管7、第一导热管3和第二导管4，之后气流从出风口11处吹到转动的各浆叶1上，从而可以将各第三导热管7内部的热量传导至浆叶1上，提高了浆叶1的温度，实现了对浆叶1的除冰功能，提高了风力发电机的发电效率；
如图4所示，所述限速机构包括驱动轮13、从动轮15、传动带14、气缸19、气泵20、安装轴承17、传动轴16和两个摩擦盘18，所述驱动轮13安装在驱动轴6上，所述传动轴16与驱动轴6平行，所述传动轴16通过安装轴承17与机舱2连接，所述传动轴16的一端与从动轮15固定连接，所述驱动轮13和从动轮15分别设置在传动带14的内侧的两端，所述驱动轮13和从动轮15均与传动带14的内侧抵靠，所述传动带14处于紧绷状态，所述气缸19与传动轴16同轴设置，所述气缸19的缸体与机舱2固定连接，所述气泵20与机舱2固定连接，所述气泵20与气缸19的缸体连通，所述气缸19的气杆与传动轴16相互靠近，两个摩擦盘18分别设置在气缸19的气杆的顶端和传动轴16的靠近靠近气缸19的一端，两个摩擦盘18正对设置；
实际上机舱内部设有转速传感器，转速传感器和气泵20均与PLC电连接，通过转速传感器检测驱动轴6的转速，之后将转速信号发送给PLC，通过PLC将驱动轴6的转速与设定值进行对比，当驱动轴6转速过快的时候，PLC发送控制信号给气泵20，通过气泵20给气缸19充气，则通过气缸19使两个摩擦盘18相互抵靠，在安装轴承17的支撑作用下，提高了传动轴16的稳定性，则在两个摩擦盘18之间的摩擦力的作用下，通过传动轴16降低了从动轮15的转动，则在传动带14的作用下，通过从动轮15使驱动轮13的转速降低，则使驱动轴6的转速降低，实现了对发电机8的限速，降低了发电机因超负荷运行而发生故障的几率。
作为优选，为了提高风力发电机的自动化程度，所述机舱2的内部设有PLC和无线信号收发模块，所述无线信号收发模块与PLC电连接；
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，通过无线信号收发模块使PLC可以与移动设备建立通讯，则通过移动设备可以远程发送控制信号给PLC，通过PLC控制风力发电机运行，则提高了风力发电机的自动化程度。
作为优选，为了提高驱动轮13和从动轮15与传送带14连接的稳定性，所述从动轮15和驱动轮13的外周上均设有环形槽，所述传动带14的内侧的两端分别设置在两个环形槽的内部；
通过环形槽的限位作用，降低了传送带14从驱动13和从动轮15上脱落的几率，提高了驱动轮13和从动轮15与传送带14连接的稳定性。
作为优选，为了增大两个摩擦盘18之间的摩擦力，两个摩擦盘18的相互靠近的一侧均设有防滑纹；
通过防滑纹增大了摩擦盘18的摩擦系数，则增大了两个摩擦盘18之间的摩擦力。
作为优选，为了延长机舱2的使用寿命，所述机舱2上涂有防腐镀锌层；
通过防腐镀锌层减缓了机舱2被腐蚀的速度，则延长了机舱2的使用寿命。
作为优选，为了延长塔架5的使用寿命，所述塔架5的制作材料为不锈钢；
由于不锈钢具有较好的抗腐蚀性能，则减缓了塔架5被腐蚀的速度，延长了塔架5的使用寿命。
作为优选，为了提高风力发电机的发电效率，所述机舱2的远离塔架5的一侧设有太阳能板；
通过太阳能板可以将太阳能转换成电能，则增加了风力发电机的发电量。
作为优选，为了提高第三导热管7的热传导效率，所述第三导热管7的制作材料为金属铜；
由于金属铜具有较好的导热性能，则提高了第三导热管7的热传导效率。
作为优选，为了减少第二导热管4和第一导热管3上热量的损失，所述第二导热管4和第一导热管3上均涂有保温涂层；
由于保温涂层具有较好的保温性能，则减少第二导热管4和第一导热管3上热量的损失，增加了输送至浆叶1上的热量。
作为优选，为了控制出风口11吹出气流的温度，所述出风口11上设有温度传感器12，所述第二导热管4上设有加热器10，所述温度传感器12和加热器10均与PLC电连接；
通过温度传感器12检测出风口11处的温度，之后温度传感器12将出风口11处的温度信号发送给PLC，PLC将出风口11处的温度信号与设定值进行比较，当出风口11处的温度低于设定的时候，则PLC控制加热器10运行，通过加热器10对第二导热管4内部的气流进行加热，提高了出风口11处的气流的温度，提高了对浆叶1的除冰效果。
通过第三导热管7吸收机舱2内部的热量，通过抽气泵1提供动力，将各第三导热管7内部的热量传导至浆叶1上，提高了浆叶1的温度，实现了对浆叶1的除冰功能，当驱动轴6转速过快的时候，通过气泵20驱动气缸19使两个摩擦盘18相互抵靠，在则在两个摩擦盘18之间的摩擦力的作用下，通过传动轴16降低了从动轮15的转动，则在传动带14的作用下，通过从动轮15使驱动轮13的转速降低，则使驱动轴6的转速降低，实现了对发电机8的限速，降低了发电机因超负荷运行而发生故障的几率。
与现有技术相比，该具有除冰和转速限制能的小型风力发电机中，通过除冰机构可以将机舱2内部产生的热量传导至浆叶1上，从而将浆叶1上的冰融化，提高了风力发电机的发电效率，与现有除冰机构相比，该除冰机构还可以对机舱2内部进行散热，提高了风力发电机的实用性，不仅如此，通过限速机构，使发电机8转速过高的时候，可以对发电机8进行限速，降低了发电机8因长时间超负荷运行而发生故障的几率，与现有限速机构相比，该限速机构结构简单，减少了该机构故障点的数量，降低了该机构的故障率。
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)
1.一种具有除冰功能的便捷型风力发电机，包括机舱(2)、发电机(8)、驱动轴(6)、塔架(5)和至少两个浆叶(1)，所述塔架(5)的顶端与机舱(2)连接，所述发电机(8)设置在机舱(2)的内部，各浆叶(1)均通过驱动轴(6)与发电机(8)传动连接，其特征在于，还包括除冰机构和限速机构，所述限速机构和除冰机构均设置在机舱(2)上；
所述除冰机构包括第一导热管(3)、第二导热管(4)、抽气泵(9)、出风口(11)和至少两个第三导热管(7)，各第三导热管(7)均与驱动轴(6)平行，各第三导热设置在机壳的内部，各第三导热管(7)绕着驱动轴(6)的轴线周向均匀设置，所述第三导热管(7)的两端分别与机舱(2)的两端的内壁连接，所述第三导热管(7)的两端均与机舱(2)的外部连通，所述第一导热管(3)的形状为圆环形，所述第一导热管(3)设置在机舱(2)的远离浆叶(1)的一端，各第三导热管(7)的远离浆叶(1)的一端均与第一导热管(3)连通，所述出风口(11)设置在塔架(5)的顶端的靠近浆叶(1)的一侧，所述第一导热管(3)通过第二导热管(4)与出风口(11)连通，所述抽气泵(9)安装在第二导热管(4)上，所述抽气泵(9)与塔架(5)固定连接；
所述限速机构包括驱动轮(13)、从动轮(15)、传动带(14)、气缸(19)、气泵(20)、安装轴承(17)、传动轴(16)和两个摩擦盘(18)，所述驱动轮(13)安装在驱动轴(6)上，所述传动轴(16)与驱动轴(6)平行，所述传动轴(16)通过安装轴承(17)与机舱(2)连接，所述传动轴(16)的一端与从动轮(15)固定连接，所述驱动轮(13)和从动轮(15)分别设置在传动带(14)的内侧的两端，所述驱动轮(13)和从动轮(15)均与传动带(14)的内侧抵靠，所述传动带(14)处于紧绷状态，所述气缸(19)与传动轴(16)同轴设置，所述气缸(19)的缸体与机舱(2)固定连接，所述气泵(20)与机舱(2)固定连接，所述气泵(20)与气缸(19)的缸体连通，所述气缸(19)的气杆与传动轴(16)相互靠近，两个摩擦盘(18)分别设置在气缸(19)的气杆的顶端和传动轴(16)的靠近靠近气缸(19)的一端，两个摩擦盘(18)正对设置。
2.如权利要求1所述的具有除冰功能的便捷型风力发电机，其特征在于，所述机舱(2)的内部设有PLC和无线信号收发模块，所述无线信号收发模块与PLC电连接。
3.如权利要求1所述的具有除冰功能的便捷型风力发电机，其特征在于，所述从动轮(15)和驱动轮(13)的外周上均设有环形槽，所述传动带(14)的内侧的两端分别设置在两个环形槽的内部。
4.如权利要求1所述的具有除冰功能的便捷型风力发电机，其特征在于，两个摩擦盘(18)的相互靠近的一侧均设有防滑纹。
5.如权利要求1所述的具有除冰功能的便捷型风力发电机，其特征在于，所述机舱(2)上涂有防腐镀锌层。
6.如权利要求1所述的具有除冰功能的便捷型风力发电机，其特征在于，所述塔架(5)的制作材料为不锈钢。
7.如权利要求1所述的具有除冰功能的便捷型风力发电机，其特征在于，所述机舱(2)的远离塔架(5)的一侧设有太阳能板。
8.如权利要求1所述的具有除冰功能的便捷型风力发电机，其特征在于，所述第三导热管(7)的制作材料为金属铜。
9.如权利要求1所述的具有除冰功能的便捷型风力发电机，其特征在于，所述第二导热管(4)和第一导热管(3)上均涂有保温涂层。
10.如权利要求1所述的具有除冰功能的便捷型风力发电机，其特征在于，所述出风口(11)上设有温度传感器(12)，所述第二导热管(4)上设有加热器(10)，所述温度传感器(12)和加热器(10)均与PLC电连接。
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