CN113107760B - 一种提高风能利用率的风力发电叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高风能利用率的风力发电叶片，包括连接柱和固定安装在连接柱端部的叶片，连接柱一端的四角均穿插连接有螺栓，叶片顶端的两侧均开设有矩形槽，两个矩形槽顶端的正面和背面均开设有凹槽，两个矩形槽内部的底端开设有同一个连接槽，连接槽的内部设置有用于调节连接柱受力面积的调节机构，调节机构由一个电动推杆、两个伸缩组件、两个支撑板、两个连接轴和两个矩形挡板组成。本发明，通过调节机构，使人们可以通过控制电动推杆的伸缩，在连接板和连接套板的传动下带动支撑板和矩形挡板上下移动，进而调节矩形挡板伸出矩形槽内部的面积，从而使人们可以根据风速调节叶片整体与风的接触面积，提高风能的利用率。

Description

一种提高风能利用率的风力发电叶片
技术领域
本发明涉及风力发电设备技术领域，尤其涉及一种提高风能利用率的风力发电叶片。
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、调向器塔架、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。
目前，大多数的风力发电机多是通过风轮上的叶片在风力的作用下产生机械功进而输出交流电，通过风能公式可知，风力发电机实际运行功率受到空气密度、风速和风轮受力面积影响，但是现有风轮上的叶片多是呈一体式设计，因此风轮的受力面积固定，不能根据风速调节风轮的受力面积，风能的利用率低。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种提高风能利用率的风力发电叶片。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种提高风能利用率的风力发电叶片，包括连接柱和固定安装在连接柱端部的叶片，所述连接柱一端的四角均穿插连接有螺栓，所述叶片顶端的两侧均开设有矩形槽，两个所述矩形槽顶端的正面和背面均开设有凹槽，两个所述矩形槽内部的底端开设有同一个连接槽；
所述连接槽的内部设置有用于调节连接柱受力面积的调节机构，所述调节机构由一个电动推杆、两个伸缩组件、两个支撑板、两个连接轴和两个矩形挡板组成；
两个所述矩形槽内腔的两侧均开设有滑槽，两个所述支撑板的顶端均设置有用于调节矩形挡板倾斜角度的转向机构，所述转向机构由一个调节电机和两个固定块；
两个所述连接轴的端部均设置有用于限制连接轴转动的抱闸机构，两个所述抱闸机构均由齿轮、卡套、伸缩杆、环形电磁铁、支撑块和弹簧组成；
所述电动推杆通过外接开关与风力发电机的内置电源电性连接，所述调节电机通过外接开关与风力发电机的内置电源电性连接。
优选地，所述伸缩组件由两个连接板和一个连接套板组成，两个所述连接套板的中部分别通过转轴与连接槽内腔顶端的两侧转动连接。
优选地，两个所述连接套板的两端分别与四个连接板的外部穿插连接，两个所述连接板的一端均与电动推杆的输出端铰接，所述电动推杆固定安装在连接槽内腔顶端的中部，另外两个所述连接板的一端分别与两个支撑板底端的中部铰接。
优选地，两个所述矩形挡板的外部分别与两个矩形槽的内部穿插连接，两个所述连接轴的外部分别与两个矩形挡板的底部转动连接。
优选地，两个所述调节电机分别固定安装在两个支撑板顶端的一侧，两个所述调节电机的输出轴分别与两个连接轴的一端固定连接。
优选地，两个所述连接轴的两端分别通过轴承与四个固定块的中部连接，四个所述固定块的底端分别与两个支撑板顶端的两侧固定连接。
优选地，两个所述齿轮的中部分别与两个连接轴的端部固定连接，两个所述卡套的内壁均开设有与齿轮上齿牙相适配的若干个齿槽，若干个所述齿槽的一侧均呈开口状，两个所述卡套的内部分别与两个齿轮的外齿啮合。
优选地，两个所述卡套一侧的中部分别与两个伸缩杆的一端固定连接，两个所述伸缩杆的另一端分别与两个支撑块的一侧固定连接，两个所述支撑块分别固定安装在两个支撑板顶端的一侧。
优选地，两个所述卡套均由铁制成，两个所述环形电磁铁分别套设在两个伸缩杆的外部且分别固定安装在两个支撑块的一侧，两个所述弹簧分别套设在两个伸缩杆的外部，两个所述弹簧的一端分别与两个环形电磁铁的一侧固定连接，两个所述弹簧的另一端分别与两个卡套的一侧固定连接。
相比现有技术，本发明的有益效果为：
1、通过调节机构，使人们可以通过控制电动推杆的伸缩，在连接板和连接套板的传动下带动支撑板和矩形挡板上下移动，进而调节矩形挡板伸出矩形槽内部的面积，从而使人们可以根据风速调节叶片整体与风的接触面积，提高风能的利用率。
2、通过转向机构，使人们可以通过控制调节电机输出轴的转动，使调节电机转动时可以带动连接轴和伸出矩形槽内部的矩形挡板转动，调节矩形挡板的倾斜角度，调节叶片和矩形挡板受到的阻力，提升风能的利用率。
3、通过抱闸机构，使人们不需要控制矩形挡板的倾斜角度后，可以通过断开环形电磁铁的电源，使卡套可以在弹簧的作用下套在齿轮的外部，通过卡套上的齿槽固定住齿轮，进而固定住连接轴和矩形挡板，使矩形挡板不易在风的作用下摆动，提升了调节的稳定性。
4、通过卡套上呈开口状的齿槽，使齿轮上的齿牙没有一一对准若干个齿槽时，通过齿槽上的斜面，齿轮可以微微转动，进而使齿轮上的齿牙分别滑入若干个齿槽的内部，卡套可以套在齿轮上，便于卡套固定齿轮。
5、通过连接套板和连接板组成的伸缩组件，使电动推杆的输出端伸缩时，可以通过两个连接板的端部带动两个矩形挡板上下移动，并且两个矩形挡板可以同时移动，且只使用一个电动推杆作为动力源，便于人们调节矩形挡板伸出矩形槽内部的面积，节约成本。
附图说明
图1为本发明提出的一种提高风能利用率的风力发电叶片的结构示意图；
图2为本发明提出的一种提高风能利用率的风力发电叶片的图1中叶片剖视结构示意图；
图3为本发明提出的一种提高风能利用率的风力发电叶片的图2中A处放大结构示意图；
图4为本发明提出的一种提高风能利用率的风力发电叶片的图2中伸缩组件结构示意图；
图5为本发明提出的一种提高风能利用率的风力发电叶片的图3中卡套剖视结构示意图；
图6为本发明提出的一种提高风能利用率的风力发电叶片的图3中卡套立体结构示意图。
图中：1、连接柱；2、螺栓；3、叶片；4、矩形槽；5、凹槽；6、连接槽；7、电动推杆；8、连接板；9、连接套板；10、支撑板；11、矩形挡板；12、连接轴；13、固定块；14、调节电机；15、齿轮；16、卡套；17、伸缩杆；18、环形电磁铁；19、支撑块；20、弹簧；21、滑槽；22、齿槽。
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。
参照图1、图2和图4，一种提高风能利用率的风力发电叶片，包括连接柱1和固定安装在连接柱1端部的叶片3，连接柱1一端的四角均穿插连接有螺栓2，叶片3顶端的两侧均开设有矩形槽4，两个矩形槽4顶端的正面和背面均开设有凹槽5，两个矩形槽4内部的底端开设有同一个连接槽6；
进一步参照图3和图5，连接槽6的内部设置有用于调节连接柱1受力面积的调节机构，调节机构由一个电动推杆7、两个伸缩组件、两个支撑板10、两个连接轴12和两个矩形挡板11组成，电动推杆7可适用的型号为BML-DJ801型电动伸缩杆，伸缩组件由两个连接板8和一个连接套板9组成，两个连接套板9的中部分别通过转轴与连接槽6内腔顶端的两侧转动连接，通过连接套板9和连接板8组成的伸缩组件，使电动推杆7的输出端伸缩时，可以通过两个连接板8的端部带动两个矩形挡板11上下移动，并且两个矩形挡板11可以同时移动，且只使用一个电动推杆7作为动力源，便于人们调节矩形挡板11伸出矩形槽4内部的面积，节约成本，两个连接套板9的两端分别与四个连接板8的外部穿插连接，中两个连接板8的一端均与电动推杆7的输出端铰接，电动推杆7固定安装在连接槽6内腔顶端的中部，另外两个连接板8的一端分别与两个支撑板10底端的中部铰接，通过电动推杆7作为动力源，使两个矩形挡板11可以同时移动，调节矩形挡板11伸出矩形槽4内部的面积，两个矩形挡板11的外部分别与两个矩形槽4的内部穿插连接，两个连接轴12的外部分别与两个矩形挡板11的底部转动连接，通过连接轴12的连接，使矩形挡板11伸出矩形槽4的内部后，人们可以通过控制转向机构，使矩形挡板11可以围绕连接轴12转动，调节矩形挡板11的倾斜角度；
两个矩形槽4内腔的两侧均开设有滑槽21，两个支撑板10的顶端均设置有用于调节矩形挡板11倾斜角度的转向机构，转向机构由一个调节电机14和两个固定块13，调节电机14可适用的型号为5IK120RGN-CF型减速电机，两个调节电机14分别固定安装在两个支撑板10顶端的一侧，两个调节电机14的输出轴分别与两个连接轴12的一端固定连接，通过转向机构，使人们可以通过控制调节电机14输出轴的转动，使调节电机14转动时可以带动连接轴12和伸出矩形槽4内部的矩形挡板11转动，调节矩形挡板11的倾斜角度，调节叶片3和矩形挡板11受到的阻力，提升风能的利用率，两个连接轴12的两端分别通过轴承与四个固定块13的中部连接，四个固定块13的底端分别与两个支撑板10顶端的两侧固定连接，通过轴承，使连接轴12可以在固定块13上灵活的转动；
两个连接轴12的端部均设置有用于限制连接轴12转动的抱闸机构，两个抱闸机构均由齿轮15、卡套16、伸缩杆17、环形电磁铁18、支撑块19和弹簧20组成，环形电磁铁18为XDA-34-25型环形电磁铁，两个齿轮15的中部分别与两个连接轴12的端部固定连接，两个卡套16的内壁均开设有与齿轮15上齿牙相适配的若干个齿槽22，进一步参照图6，若干个齿槽22的一侧均呈开口状，两个卡套16的内部分别与两个齿轮15的外齿啮合，通过卡套16上呈开口状的齿槽22，使齿轮15上的齿牙没有一一对准若干个齿槽22时，通过齿槽22上的斜面，齿轮15可以微微转动，进而使齿轮15上的齿牙分别滑入若干个齿槽22的内部，卡套16可以套在齿轮15上，便于卡套16固定齿轮15，两个卡套16一侧的中部分别与两个伸缩杆17的一端固定连接，两个伸缩杆17的另一端分别与两个支撑块19的一侧固定连接，两个支撑块19分别固定安装在两个支撑板10顶端的一侧，通过伸缩杆17的连接，使卡套16可以在环形电磁铁18和弹簧20的作用下平稳的移动，两个卡套16均由铁制成，两个环形电磁铁18分别套设在两个伸缩杆17的外部且分别固定安装在两个支撑块19的一侧，两个弹簧20分别套设在两个伸缩杆17的外部，两个弹簧20的一端分别与两个环形电磁铁18的一侧固定连接，两个弹簧20的另一端分别与两个卡套16的一侧固定连接，通过弹簧20的弹力，使环形电磁铁18断电时，卡套16可以在弹簧20的作用下套在齿轮15的外部，进而固定住连接轴12和矩形挡板11；
电动推杆7通过外接开关与风力发电机的内置电源电性连接，调节电机14通过外接开关与风力发电机的内置电源电性连接。
工作原理：
本发明中，首先通过连接柱(1)上的螺栓(2)将连接柱(1)安装至风力发电机的风轮上，当需要调节矩形挡板(11)的位置时，控制两个环形电磁铁(18)工作，两个环形电磁铁(18)产生的磁力吸引两个卡套(16)，两个卡套(16)向两个环形电磁铁(18)处移动并压缩两个弹簧(20)，根据风速控制电动推杆(7)的伸缩，电动推杆(7)伸长时可以带动其中两个连接板(8)的一端向下移动，并带动两个连接套板(9)转动，在两个连接套板(9)的带动下，另外两个连接板(8)的一端上升，并伸出两个连接套板(9)的内部，带动两个支撑板(10)和两个矩形挡板(11)向上移动，两个支撑板(10)的两端在四个滑槽(21)的内部移动，两个矩形挡板(11)伸出两个矩形槽(4)的内部，调节叶片(3)整体的受力面积，调节完毕后，关闭两个环形电磁铁(18)的电源，两个卡套(16)在两个弹簧(20)弹力的作用下向两个齿轮(15)处移动，通过卡套(16)上呈开口状的齿槽(22)，使齿轮(15)上的齿牙没有一一对准若干个齿槽(22)时，通过齿槽(22)上的斜面，齿轮(15)可以微微转动，进而使齿轮(15)上的齿牙分别滑入若干个齿槽(22)的内部，两个卡套(16)可以套在齿轮(15)上，固定住齿轮(15)、连接轴(12)和矩形挡板(11)。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种提高风能利用率的风力发电叶片，包括连接柱（1）和固定安装在连接柱（1）端部的叶片（3），其特征在于，所述连接柱（1）一端的四角均穿插连接有螺栓（2），所述叶片（3）顶端的两侧均开设有矩形槽（4），两个所述矩形槽（4）顶端的正面和背面均开设有凹槽（5），两个所述矩形槽（4）内部的底端开设有同一个连接槽（6）；
所述连接槽（6）的内部设置有用于调节连接柱（1）受力面积的调节机构，所述调节机构由一个电动推杆（7）、两个伸缩组件、两个支撑板（10）、两个连接轴（12）和两个矩形挡板（11）组成；
两个所述矩形槽（4）内腔的两侧均开设有滑槽（21），两个所述支撑板（10）的顶端均设置有用于调节矩形挡板（11）倾斜角度的转向机构，所述转向机构由一个调节电机（14）和两个固定块（13）构成；
两个所述连接轴（12）的端部均设置有用于限制连接轴（12）转动的抱闸机构，两个所述抱闸机构均由齿轮（15）、卡套（16）、伸缩杆（17）、环形电磁铁（18）、支撑块（19）和弹簧（20）组成；
所述电动推杆（7）通过外接开关与风力发电机的内置电源电性连接，所述调节电机（14）通过外接开关与风力发电机的内置电源电性连接；
两个所述矩形挡板（11）的外部分别与两个矩形槽（4）的内部穿插连接，两个所述连接轴（12）的外部分别与两个矩形挡板（11）的底部转动连接；
两个所述调节电机（14）分别固定安装在两个支撑板（10）顶端的一侧，两个所述调节电机（14）的输出轴分别与两个连接轴（12）的一端固定连接；
两个所述连接轴（12）的两端分别通过轴承与四个固定块（13）的中部连接，四个所述固定块（13）的底端分别与两个支撑板（10）顶端的两侧固定连接；
两个所述齿轮（15）的中部分别与两个连接轴（12）的端部固定连接，两个所述卡套（16）的内壁均开设有与齿轮（15）上齿牙相适配的若干个齿槽（22），若干个所述齿槽（22）的一侧均呈开口状，两个所述卡套（16）的内部分别与两个齿轮（15）的外齿啮合；
两个所述卡套（16）一侧的中部分别与两个伸缩杆（17）的一端固定连接，两个所述伸缩杆（17）的另一端分别与两个支撑块（19）的一侧固定连接，两个所述支撑块（19）分别固定安装在两个支撑板（10）顶端的一侧；
两个所述卡套（16）均由铁制成，两个所述环形电磁铁（18）分别套设在两个伸缩杆（17）的外部且分别固定安装在两个支撑块（19）的一侧，两个所述弹簧（20）分别套设在两个伸缩杆（17）的外部，两个所述弹簧（20）的一端分别与两个环形电磁铁（18）的一侧固定连接，两个所述弹簧（20）的另一端分别与两个卡套（16）的一侧固定连接；
所述伸缩组件由两个连接板（8）和一个连接套板（9）组成，两个所述连接套板（9）的中部分别通过转轴与连接槽（6）内腔顶端的两侧转动连接；
两个所述连接套板（9）的两端分别与四个连接板（8）的外部穿插连接，两个所述连接板（8）的一端均与电动推杆（7）的输出端铰接，所述电动推杆（7）固定安装在连接槽（6）内腔顶端的中部，另外两个所述连接板（8）的一端分别与两个支撑板（10）底端的中部铰接。
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