CN113107763A - 高速永磁发电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种高速永磁发电机。高速永磁发电机包括第一发电仓、下风轮组；下风轮组包括第一闭合框、转动架、六个风叶；第一闭合框包括一条与风向平行的直边，直边长度大于或等于第一闭合框周长的三分之一；转动架包括竖直延伸的固定筒及六个滑轨，滑轨一端固定于固定筒且沿固定筒径向延伸；其旋转轴线穿过第一闭合框的直边中垂线上一点；每个风叶内均设有转轴，每个转轴可转动且移动地安装于一个滑轨，并沿第一闭合框的内周面转动；风叶上设置有限位块，以在与滑轨接触后阻碍风叶相对于滑轨转动；固定筒的一端将转动输入第一发电仓内。在风叶转动时至少有两个风叶转至直边并与风向平行，减小了阻力侧风与风叶的接触面积。

Description

高速永磁发电机

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种高速永磁发电机。

背景技术

风力发电机分为垂直轴发电机和水平轴发电机，水平轴发电机由于叶轮自身的超大重量，需要对叶轮的主轴进行降速处理。然而垂直轴发电机则不需要。现有垂直轴风力发电机为了维持转速，需要在风叶转动至阻力侧时减小对风的阻力，进而做到相同风能的条件下其叶轮转速可以达到最高。现有平转摆转式风力发电机，在风叶摆转到阻力侧时变为平行于风向的竖板，但是由于叶片有多个，且存在一定厚度，因此仍然有一定阻力，因此，需要一种能减少叶片厚度对风阻影响的高速永磁发电机。

发明内容

本发明提供高速永磁发电机，以解决现有垂直轴发电机中叶片厚度对风阻影响的问题。

本发明的高速永磁发电机采用如下技术方案：

一种高速永磁发电机，包括第一发电仓、支撑架、下风轮组；下风轮组包括框架、转动架、风叶；框架安装于支撑架，框架包括水平设置的第一闭合框，第一闭合框包括一条与风力方向平行的直边，且直边的长度大于或等于第一闭合框周长的三分之一；转动架包括竖直延伸的固定筒及滑轨组，滑轨组包括六个滑轨，滑轨的一端固定于固定筒且沿固定筒径向延伸，且六个滑轨沿固定筒周向均匀分布；固定筒可转动地设置于第一闭合框内，且固定筒的旋转轴线穿过第一闭合框的的直边中垂线上的一点，固定筒的旋转轴线与直边中垂线的交点为第一闭合框的中心点；风叶有六个，每个风叶内均设置有竖直延伸的转轴，每个转轴可转动地且可移动地对应安装于一个滑轨，且每个滑轨内均设置有伸缩杆，以促使转轴向外移动使转轴贴合于第一闭合框的内周面；风叶上设置有限位块，以使限位块在风叶相对于滑轨转动的带动下，与滑轨接触后阻碍风叶相对于滑轨继续转动；固定筒的一端将转动输入第一发电仓内，以使第一发电仓发电。

进一步地，高速永磁发电机还包括上风轮组、第二发电仓，上风轮组和下风轮组的结构一样，且位于下风轮组的上方；上风轮组的固定筒与下风轮组的固定筒同轴，且上风轮组的固定筒的上端将转动输入第二发电仓内，以使第二发电仓发电；上风轮组的第一闭合框和下风轮组的第一闭合框固定连接，且关于第一闭合框的中心点中心对称，上风轮组和下风轮组的第一闭合框均可转动地安装于支撑架；每个风叶包括第一风叶部和第二风叶部，转轴处于第一风叶部和第二风叶部之间，第一风叶部的面积大于第二风叶部的面积，第二风叶部上设置有配重块，以使第一风叶部的重量小于第二风叶部的重量，限位块设置于第一风叶部。

进一步地，框架还包括第二闭合框、连接柱，第二闭合框的结构与第一闭合框的结构相同，且位于第一闭合框的下方并与第一闭合框通过连接柱连接；对应的转动架的滑轨组有两个，分别位于固定筒的上下两端，且两个滑轨组均位于第一闭合框和第二闭合框之间；转轴的上下两端分别可滑动且转动的安装于对应滑轨，风叶可转动地安装于两个滑轨组之间。上风轮组的第二闭合框与下风轮组的第一闭合框固定连接。

进一步地，滑轨内设置有沿滑轨长度方向延伸的滑槽，伸缩杆安装于滑槽内，转轴上下两端分别安装于对应滑轨的滑槽。

进一步地，转轴上下两端均设置有限位凸台，转轴上端穿过滑槽，且上端的限位凸台贴合于第一闭合框，转轴下端穿过滑槽，且下端的限位凸台贴合于第二闭合框。

进一步地，连接柱包括竖直段和两个水平段，两个水平段长度相等，且一端分别连接竖直段的上下两端，另一端分别连接第一闭合框的顶点和第二闭合框的对应顶点，且水平段长度大于第一风叶部的宽度。

进一步地，上风轮组的第一闭合框内设置有多个第一横支柱，多个第一横支柱一端连接于第一闭合框的边框，另一端向第一闭合框的中心点延伸，并通过设置于第一闭合框中心点的摩擦铰接环连接；上风轮组的第二闭合框内设置有多个第二横支柱，多个第二横支柱一端连接于第二闭合框的边框，另一端向第二闭合框的中心点延伸，并通过设置于第二闭合框中心点的固定环连接；固定筒的两端分别可转动地安装于摩擦铰接环和固定环。下风轮组上的固定环位于下风轮组上的的摩擦铰接环的上侧；下风轮组上的固定环与上风轮组的固定环通过竖直延伸的固定柱连接，上风轮组和下风轮组分别通过摩擦铰接环可转动地安装于支撑架。

进一步地，多个第一横支柱位于第一闭合框的上侧，多个第二横支柱位于第二闭合框的下侧。

进一步地，支撑架上设置有安装环，摩擦铰接环可转动地安装于安装环。

进一步地，上风轮组和下风轮组的固定筒安装于摩擦铰接环的一端均设置有输出齿轮，第一发电仓和第二发电仓内均设置有传动机构，输出齿轮通过传动机构使第一发电仓和第二发电仓发电。

本发明的有益效果是：本发明的高速永磁发电机的风叶沿第一闭合框转动，且使第一三角框的直边平行于于风力方向，在风叶转动至阻力侧时，至少有两个风叶转动至第一三角框直边且均平行于风力方向，减小了阻力侧风与风叶的接触面积，进而减少了转动架的转动阻力；上风轮组和下风轮组关于第一闭合框的中心点中心对称设置，使上风轮组的风叶和下风轮组的风叶沿相反方向转动，且风叶的转轴一侧设置有配重块，使转轴两侧重量不等，在风力方向发生偏移时吹动上风轮组和下风轮组阻力侧的风叶转动，其中一个风轮组的风叶未设置配重块533一侧向远离第一闭合框中心点方向转动，另一风轮组的风叶的未设置配重块一侧向靠近第一闭合框中心点方向转动时，则一个风轮组的转动架的转动阻力减小，另一风轮组的转动架的转动阻力增大，一个风轮组的转动架转动时带动该风轮组的第一闭合框转动，进而带动另一风轮组的第一闭合框转动，使两个风轮组第一闭合框的直边再次与风力方向平行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的高速永磁发电机的实施例整体结构示意图；

图2为本发明的高速永磁发电机的实施例整体结构主视图；

图3为本发明的高速永磁发电机的实施例中框架安装示意图；

图4为图3中A处放大示意图；

图5为本发明的高速永磁发电机的实施例中下风轮组结构示意图；

图6为图5中B处放大示意图；

图7为图5中C处放大示意图；

图8为本发明的高速永磁发电机的实施例中转动架结构示意图；

图9为本发明的高速永磁发电机的实施例中风叶结构示意图；

图10为本发明的高速永磁发电机的实施例中框架结构示意图；

图11为本发明的高速永磁发电机的实施例中风叶沿第一闭合框运动点位示意图；

图中：11、第二发电仓；12、第一发电仓；13、支撑架；131、安装环；21、框架；211、摩擦铰接环；212、第一横支柱；215、连接柱；216、固定环；217、第二横支柱；23、固定柱；30、输出齿轮；51、上风轮组；52、下风轮组；53、风叶；531、第二风叶部；532、第一风叶部；533、配重块；534、转轴；535、限位凸台；536、限位块；54、转动架；541、滑轨；542、固定筒；543、伸缩杆。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的高速永磁发电机的实施例，如图1至图10所示，包括第一发电仓12、支撑架13、下风轮组52；

下风轮组52包括框架21、转动架54、风叶53；框架21安装于支撑架13，框架21包括水平设置的第一闭合框，第一闭合框包括一条与风力方向平行的直边，且直边的长度大于等于第一闭合框周长的三分之一；转动架54包括竖直延伸的固定筒542及滑轨组，滑轨组包括六个滑轨541，滑轨541的一端固定于固定筒542且沿固定筒542径向延伸，且六个滑轨541沿固定筒542周向均匀分布；固定筒542可转动地设置于第一闭合框内，且固定筒542的旋转轴线穿过第一闭合框的直边中垂线上的一点，固定筒542的旋转轴线与直边中垂线的交点为第一闭合框的中心点；风叶53有六个，每个风叶53内均设置有竖直延伸的转轴534，每个转轴534可转动地且可移动地对应安装于一个滑轨541，且每个滑轨541内均设置有伸缩杆543，以促使转轴534向外移动使转轴534贴合于第一闭合框的内周面；风叶53上设置有限位块536，以使限位块536在风叶53相对于滑轨541转动的带动下，与滑轨541接触后阻碍风叶53相对于滑轨541继续转动。固定筒542的一端将转动输入第一发电仓12内，以使第一发电仓12发电。

高速永磁发电机在使用时，第一闭合框的形状可以为三角形，且三角形的三边分别为第一边、第二边、第三边，第三边为第一闭合框的直边，可使风沿平行于第三边的方向吹送。例如可通过风向收集变更装置使自然风沿从前往后的方向吹送，然后使第三边平行于该预设方向，且第一边和第二边位于第三边的左侧，第一边位于第二边的前侧，如图11所示，第一边和第二边的交点为a，第二边和第三边的交点为d，第三边和第一边的交点为e，第一边上有点c，第二边上有点b，点b和点c的连线穿过第一闭合框的中心点且平行于第三边；风叶53和其安装滑轨541转动至点a时，风叶53垂直于风力方向，且在限位块536的阻碍下无法自转，风叶53在风力的推动下向点b移动，且在转动至点b时风叶53随滑轨541转动至与风力平行，风叶53在从点b转动至点d过程中滑轨541相对于风向发生倾斜，风叶53在风力作用下转动至与风力方向平行，此时限位块536远离滑轨541且无阻碍作用，限位块536位于风叶53的后侧；然后风叶53直至转动至点c的过程中时始终保持与风力方向平行；风叶53移动至点c时，限位块536与滑轨541接触；风叶53从点c移动至点a时，滑轨541相对于风向发生倾斜，限位块536始终与滑轨541接触，使风叶53在风力推动下带动转动架54转动。在本发明中，风叶53在第三边移动时不发生左右方向的位移，基本上不会产生转动阻力，尽可能减少由于叶片厚度产生的风阻。特别地，风叶53有六个，在绕固定筒542转动时，第三边上至少有两个风叶53保持与风力平行，可减小转动架54的转动阻力。

在本实施例中，高速永磁发电机还包括上风轮组51、第二发电仓11，上风轮组51和下风轮组52的结构一样，且位于下风轮组52的上方；上风轮组51的固定筒542与下风轮组52的固定筒542同轴，且上风轮组51的固定筒542的上端将转动输入第二发电仓11内，以使第二发电仓11发电；上风轮组51的第一闭合框和下风轮组52的第一闭合框固定连接，且关于第一闭合框的中心点中心对称，上风轮组51和下风轮组52的第一闭合框均可转动地安装于支撑架13；每个风叶53包括第一风叶部532和第二风叶部531，转轴534处于第一风叶部532和第二风叶部531之间，第一风叶部532的面积大于第二风叶部531的面积，第二风叶部531上设置有配重块533，以使第一风叶部532的重量小于第二风叶部531的重量，限位块536设置于第一风叶部532。

当风沿平行于上风轮组51和下风轮组52的第一闭合框的直边的第一方向吹时，上风轮组51和下风轮组52的风叶53受到相同的推力和阻力，上风轮组51和下风轮组52的转动架54对第一闭合框的作用力始终相同且方向相反，进而使上风轮组51和下风轮组52的第一闭合框保持静止，此时上风轮组51和下风轮组52各有三个风叶53转动至阻碍转动架54转动一侧，且分别至少有两个风叶53的转轴534位于各自第一闭合框的同一边并均与风力的方向共面。

当风向改变为与第一方向交叉的第二方向时，上风轮组51和下风轮组52的各自位于阻碍转动架54转动一侧的三个风叶53均随风力发生转动。风力使得上风轮组51的三个风叶53的第二风叶部531向靠近第一闭合框中心点方向转动，下风轮组52的三个风叶53的第二风叶部531向远离第一闭合框中心点方向转动。此时，上风轮组51的转动架54的转动阻力减小，下风轮组52的转动架54的转动阻力增大，打破第一闭合框的受力平衡，使得上风轮组51的转动架54转动时带动上风轮组51的第一闭合框转动，进而带动下风轮组52的第一闭合框转动，使上风轮组51和下风轮组52的第一闭合框的直边与第二方向平行。

当风向改变为与第一方向交叉的第三方向时，上风轮组51和下风轮组52的各自位于阻碍转动架54转动一侧的三个风叶53均随风力发生转动。风力使得上风轮组51的三个风叶53的第二风叶部531向远离第一闭合框中心点方向转动，下风轮组52的三个风叶53的第二风叶部531向靠近第一闭合框中心点方向转动。此时，上风轮组51的转动架54的转动阻力增大，下风轮组52的转动架54的转动阻力减小，打破第一闭合框的受力平衡，使得下风轮组52的转动架54转动时带动下风轮组52的第一闭合框转动，进而带动上风轮组51的第一闭合框转动，使上风轮组51和下风轮组52的第一闭合框的直边与第三方向平行。

在本实施例中，框架21还包括第二闭合框、连接柱215，第二闭合框的结构与第一闭合框的结构相同，且位于第一闭合框的下方并与第一闭合框通过连接柱215连接；对应的转动架54的滑轨组有两个，分别位于固定筒542的上下两端，且两个滑轨组均位于第一闭合框和第二闭合框之间；转轴534的上下两端分别可滑动且转动的安装于对应滑轨541，风叶53可转动地安装于两个滑轨组之间。上风轮组51的第二闭合框与下风轮组52的第一闭合框固定连接。

在本实施例中，滑轨541内设置有沿滑轨541长度方向延伸的滑槽，伸缩杆543安装于滑槽内，转轴534上下两端分别穿过对应滑轨541的滑槽。

在本实施例中，转轴534上下两端均设置有限位凸台535，转轴534上端穿过滑槽，且上端的限位凸台535贴合于第一闭合框，转轴534下端穿过滑槽，且下端的限位凸台535贴合于第二闭合框。

在本实施例中，连接柱215包括竖直段和两个水平段，两个水平段长度相等，且一端分别连接竖直段的上下两端，另一端分别连接第一闭合框和第二闭合框，且水平段长度大于第一风叶部532的宽度，避免连接柱215干涉风叶53的转动。

在本实施例中，上风轮组51的第一闭合框内设置有多个第一横支柱212，多个第一横支柱212一端连接于第一闭合框的边框，另一端向第一闭合框的中心点延伸，并通过设置于第一闭合框中心点的摩擦铰接环211连接；上风轮组51的第二闭合框内设置有多个第二横支柱217，多个第二横支柱217一端连接于第二闭合框的边框，另一端向第二闭合框的中心点延伸，并通过设置于第二闭合框中心点的固定环216连接；固定筒542的两端分别可转动地安装于摩擦铰接环211和固定环216。下风轮组52的固定环216位于下风轮组52上的的摩擦铰接环211的上侧；下风轮组52上的固定环216与上风轮组51的固定环216通过竖直延伸的固定柱23连接，上风轮组51和下风轮组52分别通过摩擦铰接环211可转动地安装于支撑架13。

在本实施例中，多个第一横支柱212位于第一闭合框的上侧，多个第二横支柱217位于第二闭合框的下侧。

在本实施例中，支撑架13上设置有安装环131，摩擦铰接环211可转动地安装于安装环131。

在本实施例中，上风轮组51和下风轮组52的固定筒542安装于摩擦铰接环211的一端均设置有输出齿轮30，第一发电仓12和第二发电仓11内均设置有传动机构，输出齿轮30通过传动机构使第一发电仓12和第二发电仓11发电。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高速永磁发电机，其特征在于：包括第一发电仓、支撑架、下风轮组；下风轮组包括框架、转动架、风叶；框架安装于支撑架，框架包括水平设置的第一闭合框，第一闭合框包括一条与风力方向平行的直边，且直边的长度大于或等于第一闭合框周长的三分之一；转动架包括竖直延伸的固定筒及滑轨组，滑轨组包括六个滑轨，滑轨的一端固定于固定筒且沿固定筒径向延伸，且六个滑轨沿固定筒周向均匀分布；固定筒可转动地设置于第一闭合框内，且固定筒的旋转轴线穿过第一闭合框的的直边中垂线上的一点，固定筒的旋转轴线与直边中垂线的交点为第一闭合框的中心点；风叶有六个，每个风叶内均设置有竖直延伸的转轴，每个转轴可转动地且可移动地对应安装于一个滑轨，且每个滑轨内均设置有伸缩杆，以促使转轴向外移动使转轴贴合于第一闭合框的内周面；风叶上设置有限位块，以使限位块在风叶相对于滑轨转动的带动下，与滑轨接触后阻碍风叶相对于滑轨继续转动；固定筒的一端将转动输入第一发电仓内，以使第一发电仓发电。

2.根据权利要求1所述的高速永磁发电机，其特征在于：高速永磁发电机还包括上风轮组、第二发电仓，上风轮组和下风轮组的结构一样，且位于下风轮组的上方；上风轮组的固定筒与下风轮组的固定筒同轴，且上风轮组的固定筒的上端将转动输入第二发电仓内，以使第二发电仓发电；上风轮组的第一闭合框和下风轮组的第一闭合框固定连接，且关于第一闭合框的中心点中心对称，上风轮组和下风轮组的第一闭合框均可转动地安装于支撑架；每个风叶包括第一风叶部和第二风叶部，转轴处于第一风叶部和第二风叶部之间，第一风叶部的面积大于第二风叶部的面积，第二风叶部上设置有配重块，以使第一风叶部的重量小于第二风叶部的重量，限位块设置于第一风叶部。

3.根据权利要求2所述的高速永磁发电机，其特征在于：框架还包括第二闭合框、连接柱，第二闭合框的结构与第一闭合框的结构相同，且位于第一闭合框的下方并与第一闭合框通过连接柱连接；对应的转动架的滑轨组有两个，分别位于固定筒的上下两端，且两个滑轨组均位于第一闭合框和第二闭合框之间；转轴的上下两端分别可滑动且转动的安装于对应滑轨，风叶可转动地安装于两个滑轨组之间。上风轮组的第二闭合框与下风轮组的第一闭合框固定连接。

4.根据权利要求3所述的高速永磁发电机，其特征在于：滑轨内设置有沿滑轨长度方向延伸的滑槽，伸缩杆安装于滑槽内，转轴上下两端分别安装于对应滑轨的滑槽。

5.根据权利要求4所述的高速永磁发电机，其特征在于：转轴上下两端均设置有限位凸台，转轴上端穿过滑槽，且上端的限位凸台贴合于第一闭合框，转轴下端穿过滑槽，且下端的限位凸台贴合于第二闭合框。

6.根据权利要求3所述的高速永磁发电机，其特征在于：连接柱包括竖直段和两个水平段，两个水平段长度相等，且一端分别连接竖直段的上下两端，另一端分别连接第一闭合框的顶点和第二闭合框的对应顶点，且水平段长度大于第一风叶部的宽度。

7.根据权利要求1所述的高速永磁发电机，其特征在于：上风轮组的第一闭合框内设置有多个第一横支柱，多个第一横支柱一端连接于第一闭合框的边框，另一端向第一闭合框的中心点延伸，并通过设置于第一闭合框中心点的摩擦铰接环连接；上风轮组的第二闭合框内设置有多个第二横支柱，多个第二横支柱一端连接于第二闭合框的边框，另一端向第二闭合框的中心点延伸，并通过设置于第二闭合框中心点的固定环连接；固定筒的两端分别可转动地安装于摩擦铰接环和固定环。下风轮组上的固定环位于下风轮组上的的摩擦铰接环的上侧；下风轮组上的固定环与上风轮组的固定环通过竖直延伸的固定柱连接，上风轮组和下风轮组分别通过摩擦铰接环可转动地安装于支撑架。

8.根据权利要求7所述的高速永磁发电机，其特征在于：多个第一横支柱位于第一闭合框的上侧，多个第二横支柱位于第二闭合框的下侧。

9.根据权利要求7所述的高速永磁发电机，其特征在于：支撑架上设置有安装环，摩擦铰接环可转动地安装于安装环。

10.根据权利要求7所述的高速永磁发电机，其特征在于：上风轮组和下风轮组的固定筒安装于摩擦铰接环的一端均设置有输出齿轮，第一发电仓和第二发电仓内均设置有传动机构，输出齿轮通过传动机构使第一发电仓和第二发电仓发电。

Images