CN112211776A - 一种高效风能转化发电机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了风力发电技术领域的一种高效风能转化发电机组，包括发电机箱，发电机箱前端转动连接有主风叶，后端转动连接有小风叶，中间转动连接有辅助风叶，主风叶的转轴上分别固定连接有主锥轮和助力锥轮，小风叶的转轴端部固定连接有副锥轮，辅助风叶的转轴端部固定连接有辅助轮，发电机箱内转动连接有副切换轴和主切换轴，发电机箱内固定安装有储能蓄电池和双向蓄电池，发电机箱顶部固定连接有风向传感器，小风叶和主风叶的转轴上均安装有测速传感器，发电机箱内安装有控制器，本发明提高风能的使用范围、提高灵敏度，可以及时换向、齿轮提速，提高了风能转化效率。

Description

一种高效风能转化发电机组
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体为一种高效风能转化发电机组。
背景技术
风力发电是指把风的动能转为电能。风是一种没有公害的能源，利用风力发电非常环保，且能够产生的电能非常巨大，因此越来越多的国家更加重视风力发电。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。
但是现有的风力风能发电装置因为风向的改变，而不能够充分利用风能，且较小风力不能够启动发电装置，较大的风力容易使得叶片产生较大的离心力导致装置损坏，风力适用范围小，且初期启动所需能量较大，导致响应较慢，或启动不了造成风能利用率低，转化效率不高。
基于此，本发明设计了一种高效风能转化发电机组，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效风能转化发电机组，以解决上述背景技术中提出的风向的改变，不能够充分利用风能，且较小风力不能够启动发电装置，较大的风力容易使得叶片产生较大的离心力导致装置损坏，风力适用范围小，且初期启动所需能量较大，导致响应较慢，或启动不了造成风能利用率低，转化效率不高的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高效风能转化发电机组，包括发电机箱，所述发电机箱前端转动连接有主风叶，后端转动连接有小风叶，中间转动连接有辅助风叶，所述主风叶的转轴上分别固定连接有主锥轮和助力锥轮，所述小风叶的转轴端部固定连接有副锥轮，所述辅助风叶的转轴端部固定连接有辅助轮，所述发电机箱内转动连接有副切换轴和主切换轴，所述副切换轴和主切换轴顶端通过齿轮分别与副锥轮和主锥轮相啮合，底端与安装在发电机箱内部的发电机的输出端啮合，所述发电机箱内固定安装有储能蓄电池和双向蓄电池，所述发电机箱顶部固定连接有风向传感器，所述小风叶和主风叶的转轴上均安装有测速传感器，所述发电机箱内安装有控制器。
优选的，所述发电机箱底部转动连接有支撑杆，所述支撑杆内部固定连接有换向主电机，所述换向主电机的输出端固定连接有发电机箱。
优选的，所述发电机箱底部和支撑杆顶部均固定连接有转接盘，所述转接盘之间通过轴承连接。
优选的，所述发电机包括主风叶电机和小风叶电机，所述主风叶电机的输出端固定连接有主转化轮，所述小风叶电机的输出端固定连接有副转化轮，所述主风叶电机与储能蓄电池电连接，所述小风叶电机与双向蓄电池电连接。
优选的，所述副切换轴外壁固定连接有端部直齿轮、副变速锥轮和副直齿宽轮，所述主切换轴外壁固定连接有端部变速锥轮、切换锥轮和主直齿宽轮。
优选的，所述发电机箱内转动连接有过渡轴，所述过渡轴两端分别固定连接有辅助启动锥轮和配合换向锥轮，所述辅助启动锥轮和助力锥轮啮合。
优选的，所述主转化轮与主直齿宽轮啮合，所述副转化轮与副直齿宽轮啮合，所述副切换轴和主切换轴底部均转动连接有换位推杆。
优选的，所述副变速锥轮与副锥轮啮合，所述端部直齿轮与辅助轮配合，所述端部变速锥轮与主锥轮啮合，所述主锥轮直径大于端部变速锥轮，所述切换锥轮与配合换向锥轮配合。
优选的，所述辅助风叶和小风叶侧壁均固定连接有太阳能板，所述太阳能板通过转化组件与双向蓄电池电连接，所述双向蓄电池电连接有控制器、换位推杆、换向电机和主风叶电机。
优选的，所述控制器的输入端连接有测速传感器和风向传感器，所述控制器输出端连接有换向主电机、换位推杆。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过风向传感器，测速传感器等的配合使用，使得设有的主风叶、小风叶、辅助风叶能够在较大的风力范围内都能够适用，及时换向以获得更高效的转化方式，通过设有的过渡轴，使得主风叶获得初期启动辅助，从而提高灵敏度，减少主风叶转动的响应时间，能够延长风力的有效使用时间，通过副变速锥轮和端部变速锥轮和其他组的齿轮的配合，提高转轴转速，再其完成转化、切换的同时具有提速功能，从而从提高风能的使用范围、提高灵敏度，及时换向、齿轮提速多个方面提高风能转化效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明主视角结构示意图；
图2为本发明发电机箱仰视角半剖结构示意图；
图3为本发明后视角阶梯剖结构示意图；
图4为本发明发电机箱内部传动原理示意图；
图5为本发明储能流程示意图；
图6为本发明控制流程示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-发电机箱，2-主风叶，3-小风叶，4-辅助风叶，5-主锥轮，6-助力锥轮，7-副锥轮，8-辅助轮，9-副切换轴，10-主切换轴，11-储能蓄电池，12-双向蓄电池，13-支撑杆，14-换向主电机，15-主风叶电机，16-小风叶电机，17-主转化轮，18-副转化轮，19-端部直齿轮，20-副变速锥轮，21-副直齿宽轮，22-端部变速锥轮，23-切换锥轮，24-主直齿宽轮，25-过渡轴，26-辅助启动锥轮，27-配合换向锥轮，28-换位推杆。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：
一种高效风能转化发电机组，包括发电机箱1，发电机箱1前端转动连接有主风叶2，后端转动连接有小风叶3，中间转动连接有辅助风叶4，主风叶2的转轴上分别固定连接有主锥轮5和助力锥轮6，小风叶3的转轴端部固定连接有副锥轮7，辅助风叶4的转轴端部固定连接有辅助轮8，发电机箱1内转动连接有副切换轴9和主切换轴10，副切换轴9和主切换轴10顶端通过齿轮分别与副锥轮7和主锥轮5相啮合，底端与安装在发电机箱1内部的发电机的输出端啮合，发电机箱1内固定安装有储能蓄电池11和双向蓄电池12，发电机箱1顶部固定连接有风向传感器，小风叶3和主风叶2的转轴上均安装有测速传感器，发电机箱1内安装有控制器。
其中，发电机箱1底部转动连接有支撑杆13，支撑杆13内部固定连接有换向主电机14，换向主电机14的输出端固定连接有发电机箱1。发电机箱1底部和支撑杆13顶部均固定连接有转接盘，转接盘之间通过轴承连接 。
其中，发电机包括主风叶电机15和小风叶电机16，主风叶电机15的输出端固定连接有主转化轮17，小风叶电机16的输出端固定连接有副转化轮18，主风叶电机15与储能蓄电池11电连接，小风叶电机16与双向蓄电池12电连接。副切换轴9外壁固定连接有端部直齿轮19、副变速锥轮20和副直齿宽轮21，主切换轴10外壁固定连接有端部变速锥轮22、切换锥轮23和主直齿宽轮24。发电机箱1内转动连接有过渡轴25，过渡轴25两端分别固定连接有辅助启动锥轮26和配合换向锥轮27，辅助启动锥轮26和助力锥轮6啮合。主转化轮17与主直齿宽轮24啮合，副转化轮18与副直齿宽轮21啮合，副切换轴9和主切换轴10底部均转动连接有换位推杆28。副变速锥轮20与副锥轮7啮合，端部直齿轮19与辅助轮8配合，端部变速锥轮22与主锥轮5啮合，主锥轮5直径大于端部变速锥轮22，切换锥轮23与配合换向锥轮27配合。
其中，辅助风叶4和小风叶3侧壁均固定连接有太阳能板，太阳能板通过转化组件与双向蓄电池12电连接，双向蓄电池12电连接有控制器、换位推杆28、换向电机和主风叶电机15。控制器的输入端连接有测速传感器和风向传感器，控制器输出端连接有换向主电机14、换位推杆28。
本实施例的一个具体应用为：
1、本发明通过风力带动主风叶2旋转，从而带动其后端主锥轮5及助力锥轮6旋转，通过转动的主锥轮5通过端部变速锥轮22带动主切换轴10转动，进而通过主直齿宽轮24带动主转化轮17旋转，进而将风能通过主风叶电机15转化为电能，此时切换锥轮23与配合换向锥轮27处于错位状态，过渡轴25空转；同时其后端小风叶3旋转带动副锥轮7旋转，经副变速锥轮20带动副切换轴9转动，进而通过副直齿宽轮21带动副转化轮18旋转，进而通过小风叶电机16将风能转化为电能，主风叶电机15转化的电能输入储能蓄电池11，小风叶电机16转化的电能输入双向蓄电池12内。
2、若风向不是有效风向，则风力作用于辅助风叶4，当辅助风叶4的辅助风叶测速传感器监测到其转动且转速在所设定范围内，则控制器控制换位推杆28的辅助推杆使得副切换轴9下移，使得辅助轮8和端部直齿轮19啮合，则辅助风叶4转动产生的风能通过副切换轴9转动，经小风叶电机16转化为电能；若转所超过设定范围，控制器接通换向电机，使得发电机箱1换向，使得主风叶2和小风叶3处于有效方向，同时上推副切换轴9，使得副锥轮7旋转，经副变速锥轮20带动副切换轴9转动，小风叶3将风能转化为电能，适应小风力情况，且能够及时换向，以提高风能利用率。
3、若小风叶测速传感器测得小风叶转速超过设定范围，但主风叶2没有启动，则通过控制器接通换叶推杆，使得主切换轴10下移，使得切换锥轮23与配合换向锥轮27啮合，然后接通主风叶电机15使其旋转，进而带动过渡轴25旋转，助力大风叶旋转，克服初期启动力，使其易于被启动，启动完毕，立即换位主切换轴10上移，使得大风叶2旋转产生的能量被转化为电能，使得启动所需能量大大减小，克服初期静摩擦，减小启动阻力，有利于风能的充分利用，提高灵敏度。
4、同时小风叶3和辅助风叶4其表面的太阳能电池板，将太阳能进太阳能转化组件转化为电能储存在双向蓄电池12内，通过太阳能的补充加上平时辅助风叶4和小风叶3的电能转化积累，为控制器及各个执行部件提供足够的，较为稳定的电源，便于控制供电，维持发电机箱1的应变功能，提高转化效率。
本发明通过风向传感器，测速传感器等的配合使用，使得设有的主风叶2、小风叶3、辅助风叶4能够在较大的风力范围内都能够适用，及时换向以获得更高效的转化方式，通过设有的过渡轴25，使得主风叶2获得初期启动辅助，从而提高灵敏度，减少主风叶2转动的响应时间，能够延长风力的有效使用时间，通过副变速锥轮20和端部变速锥轮22和其他组的齿轮的配合，提高转轴转速，再其完成转化、切换的同时具有提速功能，从而从提高风能的使用范围、提高灵敏度，及时换向、齿轮提速多个方面提高风能转化效率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种高效风能转化发电机组，其特征在于：包括发电机箱（1），所述发电机箱（1）前端转动连接有主风叶（2），后端转动连接有小风叶（3），中间转动连接有辅助风叶（4），所述主风叶（2）的转轴上分别固定连接有主锥轮（5）和助力锥轮（6），所述小风叶（3）的转轴端部固定连接有副锥轮（7），所述辅助风叶（4）的转轴端部固定连接有辅助轮（8），所述发电机箱（1）内转动连接有副切换轴（9）和主切换轴（10），所述副切换轴（9）和主切换轴（10）顶端通过齿轮分别与副锥轮（7）和主锥轮（5）相啮合，底端与安装在发电机箱（1）内部的发电机的输出端啮合，所述发电机箱（1）内固定安装有储能蓄电池（11）和双向蓄电池（12），所述发电机箱（1）顶部固定连接有风向传感器，所述小风叶（3）和主风叶（2）的转轴上均安装有测速传感器，所述发电机箱（1）内安装有控制器。
2.根据权利要求1所述的一种高效风能转化发电机组，其特征在于：所述发电机箱（1）底部转动连接有支撑杆（13），所述支撑杆（13）内部固定连接有换向主电机（14），所述换向主电机（14）的输出端固定连接有发电机箱（1）。
3.根据权利要求2所述的一种高效风能转化发电机组，其特征在于：所述发电机箱（1）底部和支撑杆（13）顶部均固定连接有转接盘，所述转接盘之间通过轴承连接 。
4.根据权利要求1所述的一种高效风能转化发电机组，其特征在于：所述发电机包括主风叶电机（15）和小风叶电机（16），所述主风叶电机（15）的输出端固定连接有主转化轮（17），所述小风叶电机（16）的输出端固定连接有副转化轮（18），所述主风叶电机（15）与储能蓄电池（11）电连接，所述小风叶电机（16）与双向蓄电池（12）电连接。
5.根据权利要求1所述的一种高效风能转化发电机组，其特征在于：所述副切换轴（9）外壁固定连接有端部直齿轮（19）、副变速锥轮（20）和副直齿宽轮（21），所述主切换轴（10）外壁固定连接有端部变速锥轮（22）、切换锥轮（23）和主直齿宽轮（24）。
6.根据权利要求1所述的一种高效风能转化发电机组，其特征在于：所述发电机箱（1）内转动连接有过渡轴（25），所述过渡轴（25）两端分别固定连接有辅助启动锥轮（26）和配合换向锥轮（27），所述辅助启动锥轮（26）和助力锥轮（6）啮合。
7.根据权利要求4所述的一种高效风能转化发电机组，其特征在于：所述主转化轮（17）与主直齿宽轮（24）啮合，所述副转化轮（18）与副直齿宽轮（21）啮合，所述副切换轴（9）和主切换轴（10）底部均转动连接有换位推杆（28）。
8.根据权利要求5所述的一种高效风能转化发电机组，其特征在于：所述副变速锥轮（20）与副锥轮（7）啮合，所述端部直齿轮（19）与辅助轮（8）配合，所述端部变速锥轮（22）与主锥轮（5）啮合，所述主锥轮（5）直径大于端部变速锥轮（22），所述切换锥轮（23）与配合换向锥轮（27）配合。
9.根据权利要求1所述的一种高效风能转化发电机组，其特征在于：所述辅助风叶（4）和小风叶（3）侧壁均固定连接有太阳能板，所述太阳能板通过转化组件与双向蓄电池（12）电连接，所述双向蓄电池（12）电连接有控制器、换位推杆（28）、换向电机和主风叶电机（15）。
10.根据权利要求1所述的一种高效风能转化发电机组，其特征在于：所述控制器的输入端连接有测速传感器和风向传感器，所述控制器输出端连接有换向主电机（14）、换位推杆（28）。
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