CN112628078A - 一种具有叶片自检功能的风力发电机 - Google Patents

Abstract

一种具有叶片自检功能的风力发电机，包括风力发电机本体、稳压电源、光电开关、短信模块；还具有控制电路；风力发电机本体叶片轴和电机减速机构的动力输出轴安装在一起；风力发电机本体的转轴外端安装有绝缘套、滑环，滑环和电机减速机构的电源输入两端分别电性连接；风力发电机本体的壳体前一侧安装有绝缘座、接触片；其中一只光电开关安装在风力发电机本体的壳体上一侧，其余的光电开关由上至下叠在一起并安装在壳体上另一侧；稳压电源、短信模块、控制电路安装在元件盒内，并和电机减速机构电性连接。本发明当叶片朝前变形时或朝后变形时，能为远端管理人员发送短信息，并自动调节多只叶片的迎风角度。基于上述，本发明具有好的应用前景。

Description

一种具有叶片自检功能的风力发电机

技术领域

本发明涉及风力发电机设备技术领域，特别是一种具有叶片自检功能的风力发电机。

背景技术

风力发电机由于节能环保，应用越来越多。在实际应用中，风力发电机受到制造质量以及周围环境风力的影响，叶片有几率会产生变形，叶片变形不但会导致迎风角度减小、风阻力过大，发电效率降低，严重情况下还有断裂的风险。为了保证风力发电机的发电效率以及安全生产，因此实际情况下需要管理人员间隔一定时间对风力发电机的叶片等进行巡查，在出现问题前对其进行维护或更换。

由于风力发电机一般建设在人迹罕至的无人区域，因此管理人员间隔时间进行巡查不但会给管理人员带来不便，也增加了生产方的人工成本。更为重要的是，风力风电机叶片外形较大，且随时处于转动工作状态，因此，人工依靠目视巡查只能在叶片出现较大可视化变形时，才能发现问题所在，特别巡查人员没有相关经验以及责任心时，更不容易在第一时间发现叶片变形的情况，这样叶片带病工作，变形度越来越大对风力发电机的安全运行发电带来了极大的隐患。基于上述，提供一种具备智能化，在出现叶片变形故障时，能及时提示远端相关人员进行维护或更换的风力发电机显得尤为必要。

发明内容

为了克服现有风力发电机因结构所限存在的如背景所述弊端，本发明提供了基于风力发电机本体，具有可自动调节迎风角度的叶片，以及智能化叶片变形检测机构，工作时，在相关机构及电路共同作用下，能自动对叶片前后侧是否变形进行监测，在发生叶片向前或向后变形、且超过安全值时能及时短信提示远端管理人员进行维护或更换，并在更换或维护叶片前，能自动调节叶片的迎风角度，保证一段时间内风力发电机本体发电能力的一种具有叶片自检功能的风力发电机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有叶片自检功能的风力发电机，包括风力发电机本体、稳压电源、光电开关、短信模块；其特征在于还具有控制电路；所述风力发电机本体的多只叶片轴的下端分别和多套电机减速机构的动力输出轴安装在一起，多套电机减速机构环形分布间隔距离安装在风力发电机本体的叶盘前端；所述风力发电机本体的转轴外端安装有绝缘套，绝缘套外侧间隔距离安装有金属滑环，滑环和多套电机减速机构的电源输入两端分别电性连接；所述风力发电机本体的壳体前一侧安装有绝缘座，绝缘座一侧安装有接触金属片，金属片和金属滑环电性导通；所述光电开关有多只，其中一只光电开关安装在风力发电机本体的壳体上一侧，其余的光电开关由上至下叠在一起并安装在壳体上另一侧；所述稳压电源、短信模块、控制电路安装在元件盒内；所述稳压电源的电源输出端和控制电路及第一只光电开关的电源输入两端分别电性连接；所述第一只光电开关的电源输出两端和其余的光电开关电源输入两端分别电性连接，其余的光电开关电源输出端和短信模块的正极电源输入端、控制电路的信号输入端电性连接；所述控制电路的电源输出端经滑环、接触片和多套电机减速机构的正负两极电源输入端分别电性连接；所述每套电机减速机构的动力输出轴有挡板，电机减速机构的壳体上端一侧安装有点动式电源开关，电源开关电性串联在电机减速机构的电源输入端和滑环之间。

进一步地，所述稳压电源包括交流转直流开关电源模块和蓄电池，开关电源模块的电源输出两端和蓄电池两极分别电性连接。

进一步地，所述光电开关是远距离红外反射光电开关；短信模块是短信报警模块，短信模块的负极电源输入端和其中一个信号输入端口电性连接。

进一步地，所述控制电路包括电阻和继电器、可控硅，其间电性连接，可控硅阳极和继电器正极控制电源输入端连接，可控硅阴极和继电器正极电源输入端连接，继电器负极电源输入端和负极控制电源输入端连接，可控硅控制极和电阻一端连接。

进一步地，所述多只光电开关中，当风力发电机本体的叶片依次经过探测头前，第一只光电开关会输出高电平，第二只及第三只光电开关不输出高电平；叶片朝前变形后，第一只光电开关输出高电平，第二只光电开关输出高电平，第三只光电开关不输出高电平；叶片朝后变形后，第一只光电开关输出高电平，第二只光电开关不输出高电平，第三只光电开关输出高电平。

本发明有益效果是：本发明基于风力发电机本体，具有可自动调节迎风角度的叶片，以及智能化叶片变形检测机构等。工作时，风力发电机本体的多只叶片转动时，会分别先经过第一只光电开关的探测头前，于是，第一只光电开关控制第二只及第三只光电开关得电工作，同步对叶片的后侧端进行检测，当叶片朝前变形时或者朝后变形时，第二只及第三只光电开关会分别控制短信模块得电工作，为远端管理人员的手机发送短信息，提示其叶片出现了问题及时进行维护或更换，叶片变形后，由于迎风角度变小，控制电路会自动控制多套电机减速机构带动多只叶片分别转动到设定的较大迎风角度下，这样在维护人员更换叶片前，风力发电机能暂时保持较高发电效率状态，满足了维护或更换叶片前用电负荷的暂时需要。基于上述，本发明具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本发明做进一步说明。

图1、2分别是本发明局部结构示意图。

图3是本发明电路图。

具体实施方式

图1、2中所示，一种具有叶片自检功能的风力发电机，包括风力发电机本体1，稳压电源2，光电开关31、32、33，短信模块4；还具有控制电路5；所述风力发电机本体的三只叶片轴的下端分别和三套电机减速机构6的动力输出轴经法兰盘用螺杆螺母连接在一起，三套电机减速机构6环形分布间隔一定等距离经螺杆螺母安装在风力发电机本体的和风力发电机本体转轴相连的叶盘102前端，电机减速机构6的前端具有叶盘盖，叶片轴和叶盘盖102之间有开孔保证叶片轴的转动；所述三套电机减速机构6的电源输入两端经导线并联在一起，在风力发电机本体的转轴103后侧端紧套有一只环形绝缘塑料套7，塑料套7外侧间隔距离紧套有两只金属滑环8，金属滑环8内侧和三套电机减速机构的电源输入两端分别经导线连接；所述风力发电机本体1的壳体前侧右上端经螺杆螺母安装有一个矩形塑料绝缘座9，绝缘座9的前端间隔距离用螺杆螺母安装有两只接触金属片10，两只金属片10的下端内侧和两只金属滑环8的左外侧端接触电性导通；所述风力发电机本体1的壳体前上端经螺杆螺母安装有一个矩形固定座11(横向宽度远小于叶片101的下端宽度)，光电开关有三只，其中一只光电开关31经螺杆螺母安装在固定座11的右侧前端，另外两只光电开关32及33由上至下叠在一起并安装在固定座11的左侧前端；所述稳压电源2、短信模块4、控制电路5安装在元件盒12内电路板上(元件盒12安装在风力发电机本体的电气控制盒内)。

图1、2、3中所示，稳压电源包括交流转直流的开关电源模块成品A(输出直流36V、功率2KW)和蓄电池G，蓄电池G是型号36V/100Ah的铅酸蓄电池，开关电源模块A的电源输出两端3及4脚和蓄电池G两极分别经导线连接。第一只光电开关A1及第二只光电开关A2、第三只光电开关A3是型号GP18-300DN1的远距离红外反射光电开关成品，光电开关A1、A2、A3具有两个电源输入端1及2脚、一个高电平输出端3脚，依据选型不同，工作时，当最远3米范围内其前端探测头的发射头发射出的红外光束被物品阻挡、探测头前端的接收头接收到后高电平输出端3脚会输出或不输出高电平，无物品阻挡时不输出或输出高电平；光电开关A1、A2、A3最远探测距离3米，其壳体后侧端内具有调节旋钮，调节旋钮向左调节时其探测距离变近、向右调节时探测距离变远。短信模块A4是型号GSM DTU SIM800C的短信报警模块成品，短信报警模块成品A4具有两个电源输入端1及2脚，八路信号输入端口3-10脚，每路信号输入端口输入低电平信号后，短信报警模块成品A4会经无线移动网络发送一条短信，短信报警模块成品A4内可储存不同内容短信(本实施例管理人员通过短信报警模块成品自身功能预先编辑一条短信，内容分别是“叶片变形”等，其中一路信号输入端口被触发后，短信报警模块成品A4可自动发送短信，最多可同时为三个电话号码发送短信，短信模块A4的负极电源输入端2脚和第一个信号输入端口3脚经导线连接。控制电路包括电阻R1和继电器K1、可控硅VS，其间经电路板布线连接，可控硅VS阳极和继电器K1正极控制电源输入端连接，可控硅VS阴极和继电器K1正极电源输入端连接，继电器K1负极电源输入端和负极控制电源输入端连接，可控硅VS控制极和电阻R1一端连接。三只光电开关中，当风力发电机本体的叶片101依次经过探测头前，第一只光电开关A1的3脚会输出高电平，第二只及第三只光电开关A2及A3的3脚不输出高电平；叶片朝前变形后，第一只光电开关A1的3脚输出高电平，第二只光电开关A2的3脚输出高电平，第三只光电开关A3的3脚不输出高电平；叶片朝后变形后，第一只光电开关A1的3脚输出高电平，第二只光电开关A2的3脚不输出高电平，第三只光电开关A3的3脚输出高电平。

图1、2、3所示，稳压电源A的电源输入端1及2脚和风力发电机的电源输出端经导线连接(比如三相四线风力发电机的其中一根相线和零线，或者用太阳能电池板代替稳压电源直接为蓄电池充电)。稳压电源A的电源输出端3及4脚和控制电路的电源输入两端继电器K1正极控制电源输入端及负极电源输入端、第一只光电开关A1的电源输入两端1及2脚分别经导线连接。第一只光电开关A1的电源输出两端3及2脚和第二只光电开关A2、第三只光电开关A3的电源输入两端1及2脚分别经导线连接。第二只光电开关A2及第三只光电开关A3的电源输出端3脚和短信模块A4的正极电源输入端1脚、控制电路的信号输入端电阻R1另一端经导线连接。蓄电池G的负极和短信模块A4负极电源输入端2脚经导线连接。控制电路的电源输出端继电器K1两个常触点端和三套电机减速机构M的正负两极电源输入端分别经导线连接。每套电机减速机构的动力输出轴下端横向焊接有一只矩形金属挡板13，每套电机减速机构(工作电压直流36V、功率300W)的壳体上端左部后侧安装有一只点动式电源开关S(14)、电源开关S的按钮朝向前端，电源开关S的两个接线端经导线串联在电机减速机构M的正极电源输入端和其中一个滑环X1连接的导线之间。叶片间距发电机本体1一般在1米之内。

图1、2、3所示，平时稳压电源A得电工作后，在其内部电路作用下其电源输出端3及4脚会输出稳定的36V电源为蓄电池G进行浮动电压充电，保证了蓄电池G处于满电状态且不会损坏蓄电池G。蓄电池G输出的电源进入光电开关A1的电源输入端及控制电路的电源输入端，于是，光电开关A1和控制电路处于得电工作状态。风力发电机本体的三只叶片101在风力作用下转动时，会分别依次先经过第一只光电开关A1的探测头前，于是，第一只光电开关A1的3脚输出高电平进入第二只光电开关A2、第三只光电开关A3的正极电源输入端，第二只光电开关A2、第三只光电开关A3同时处于得电工作状态(第二只及第三只光电开关的正极电源经光电开关A1的3脚供给，是防止没有叶片经过光电开关A2的探测头前，光电开关A2的3脚输出电源进入短信模块A4，对整体电路的正常工作带来影响)。由于，光电开关A2和A3由上至下叠在一起，当叶片101没有变形时，第二只及第三只光电开关A2及A3的3脚均不输出高电平。实际情况下，因各种原因(比如叶片质量欠佳等)导致叶片101朝前变形后，此刻第一只光电开关A1(探测距离大，叶片前后变形都会阻断其发射头发射出的红外光束)的3脚保持输出高电平，第二只光电开关A2的探测头发射出的红外光束由于没有了阻挡(也就是叶片101超过了光电开关A2的探测头探测范围)其3脚会输出高电平进入短信模块A4的1脚，于是，短信模块A4得电工作。实际情况下，因各种原因导致叶片101朝后变形后，此刻第一只光电开关A1的3脚保持输出高电平，第三只光电开关A3的探测头发射出的红外光束由于被阻挡(也就是叶片101接近了光电开关A2的探测头探测范围)其3脚输出高电平进入短信模块A4的1脚，于是，短信模块A4得电工作。短信模块A4得电工作后，在其内部电路作用下，能自动为远端管理人员的手机发送一条短信息，提示其叶片出现了问题及时进行维护或更换。

图1、2、3所示，无论是叶片101朝前或朝后变形，光电开关A2或A3的3脚输出高电平进入控制电路的电阻R1另一端后，电源正极会经电阻R1降压限流触发可控硅VS控制极，进而可控硅VS被触发导通，继电器K1得电吸合其两个控制电源输入端和两个常开触点端分别连通。由于，继电器K1两个常触点端和三套电机减速机构M的正负两极电源输入端分别经导线连接，所以此刻三套电机减速机构M会同时得电工作，其动力输出轴(每分钟转速3转)顺时针带动叶片101慢慢转动，同时带动挡板13转动，当转动到一定角度、挡板13后侧端会和电源开关S的按钮接触，于是电源开关S内部触点开路。由于三套电机减速机构M的电源开关S两个接线端经导线，分别串联在三套电机减速机构M的正极电源输入端和其中一个滑环X1连接的导线之间，所以此刻电机减速机构M会失电不再工作，那么叶片101也不再转动；此时的叶片101迎风角度变大，保证了叶片变形、迎风角度变小后被电机减速机构M调节的相应大，这样在维护人员更换叶片101前，风力发电机能暂时保持较高发电效率状态，满足了维护或更换叶片前用电负荷的暂时需要(生产中，根据叶片101最大迎风角限制要求，技术人员设定电源开关的合适安装角度和位置，保证电机减速机构带动叶片转动停止后，叶片的迎风角度不会超过最大值)。本发明中，继电器K1常开触点端输出的电源经两只铜质金属片T1、T2，转动的两只铜质滑环X1、X2为三套电机减速机构M同时供电。本发明自动调节叶片迎风角度是临时备用方案，后续需要对叶片进行更换或维护，因此不会对风力发电机本体长期的发电工作带来影响。电路中，可控硅VS型号是MCR100-8，电阻R1阻值是4.7K；电源开关S1是按钮式常闭触点电源开关；继电器K1是DC36V继电器。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种具有叶片自检功能的风力发电机，包括风力发电机本体、稳压电源、光电开关、短信模块；其特征在于还具有控制电路；所述风力发电机本体的多只叶片轴的下端分别和多套电机减速机构的动力输出轴安装在一起，多套电机减速机构环形分布间隔距离安装在风力发电机本体的叶盘前端；所述风力发电机本体的转轴外端安装有绝缘套，绝缘套外侧间隔距离安装有金属滑环，滑环和多套电机减速机构的电源输入两端分别电性连接；所述风力发电机本体的壳体前一侧安装有绝缘座，绝缘座一侧安装有接触金属片，金属片和金属滑环电性导通；所述光电开关有多只，其中一只光电开关安装在风力发电机本体的壳体上一侧，其余的光电开关由上至下叠在一起并安装在壳体上另一侧；所述稳压电源、短信模块、控制电路安装在元件盒内；所述稳压电源的电源输出端和控制电路及第一只光电开关的电源输入两端分别电性连接；所述第一只光电开关的电源输出两端和其余的光电开关电源输入两端分别电性连接，其余的光电开关电源输出端和短信模块的正极电源输入端、控制电路的信号输入端电性连接；所述控制电路的电源输出端经滑环、接触片和多套电机减速机构的正负两极电源输入端分别电性连接；所述每套电机减速机构的动力输出轴有挡板，电机减速机构的壳体上端一侧安装有点动式电源开关，电源开关电性串联在电机减速机构的电源输入端和滑环之间。

2.根据权利要求1所述的一种具有叶片自检功能的风力发电机，其特征在于，稳压电源包括交流转直流开关电源模块和蓄电池，开关电源模块的电源输出两端和蓄电池两极分别电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种具有叶片自检功能的风力发电机，其特征在于，光电开关是远距离红外反射光电开关；短信模块是短信报警模块，短信模块的负极电源输入端和其中一个信号输入端口电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种具有叶片自检功能的风力发电机，其特征在于，控制电路包括电阻和继电器、可控硅，其间电性连接，可控硅阳极和继电器正极控制电源输入端连接，可控硅阴极和继电器正极电源输入端连接，继电器负极电源输入端和负极控制电源输入端连接，可控硅控制极和电阻一端连接。

5.根据权利要求1所述的一种具有叶片自检功能的风力发电机，其特征在于，多只光电开关中，当风力发电机本体的叶片依次经过探测头前，第一只光电开关会输出高电平，第二只及第三只光电开关不输出高电平；叶片朝前变形后，第一只光电开关输出高电平，第二只光电开关输出高电平，第三只光电开关不输出高电平；叶片朝后变形后，第一只光电开关输出高电平，第二只光电开关不输出高电平，第三只光电开关输出高电平。

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