CN114069937A - 一种单轴承直驱型风力发电机 - Google Patents

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吕峰
周利
刘家昊
宣威
张锋
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Abstract

本发明公开了一种单轴承直驱型风力发电机，包括扇叶、转轴、发电机和底座，扇叶和转轴之间通过可调节的转杆连接，发电机底部开有卡槽，与底座上的凸台连接，发电机通过发电机限位结构稳定安装在底座上，发电机外侧设有用于连接底座的转板和转板收放机构，能够调节转板的收放角度。本发明能够根据实际需求调节扇叶与转轴之间的间距，从而调节迎风效果，且在强风天气将扇叶间距缩小可以降低被损坏的几率，也可直接将风力机主体部分从安装底座上拆卸并折叠收纳，避免其受到损坏，安装方式灵活且可靠。

Description

一种单轴承直驱型风力发电机
技术领域
本发明涉及一种垂直轴风力发电机，尤其涉及一种结构稳定、抗风能力强的垂直轴风力发电机。
背景技术
垂直轴风力发电机是一种新型风力发电机，其扇叶垂直设置的飞机翼形形状，每个垂直轴风力发电机通常由4-5个垂直设置的扇叶组成，扇叶通过连杆连接4角形或5角形形状的轮毂组成风轮结构；在风轮旋转时，它不会受到因变形而改变效率等；由风轮带动稀土永磁发电机发电送往控制器进行控制，输配负载所用的电能。
该种风力机有着适于低风速运转的空气动力学特性，因此在低风速运转时发电量也较大；因此，垂直轴风力发电机组以其设计方法先进，风能利用率高，启动风速低，基本不产生噪音等优点，已经逐渐重新被人们认识和重视，具有广泛的市场应用前景。
其中，小型垂直轴风力发电机已经可以应用至家用领域，但是现有的垂直轴风力发电机，特别是家用垂直轴风力发电机，由于其扇叶的在各个方向上的迎风面积较大，因此在强风天气，尤其是沿海城市的台风天气，容易遭到损坏，且传统安装工艺较为复杂，施工时间长、难度大。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种抗风能力强的单轴承直驱型风力发电机。
技术方案：本发明的单轴承直驱型风力发电机包括扇叶、转轴、发电机和底座，所述扇叶与转轴连接，所述转轴与发电机输入轴连接，所述发电机安装在底座上，由风力驱动扇叶运动带动转轴旋转驱动发电机发电；所述转轴沿周向均布有电动气缸；所述风力发电机还包括第一转杆和第二转杆，所述第一转杆一端与扇叶转动连接，另一端与转轴转动连接，所述第二转杆一端与扇叶转动连接，另一端与电动气缸的输出端转动连接。
所述底座上设有凸台，所述发电机的下端面开有卡槽，所述卡槽和凸台相插接。
进一步地，本发明还包括用于将发电机固定在底座上的转板和转板收放机构，所述转板一端与发电机转动连接，所述转板收放机构用于调节转板与发电机侧壁之间的角度。所述转板和底座上设有相配合的螺栓孔。所述转板收放机构包括套设在发电机上的转筒、转动设置在发电机外壁上的螺杆、螺杆上套设的滑块、用于连接滑块和转板的支杆、螺杆顶部设置的第一齿轮和固定套设在转筒上并与第一齿轮啮合的环形齿轮，所述支杆两端分别与滑块和转板转动连接。所述转板及转板收放机构周向均布设置在发电机外侧。所述转筒通过轴承与发电机转动连接。
进一步地，本发明还包括发电机限位结构；发电机限位结构包括固定第一齿条、设置在卡槽内壁上的第二齿条、同时与第一齿条和第二齿条啮合的第二齿轮、与第一齿条连接的限位滑块、弹簧和开设在凸台侧壁上的限位滑槽，所述弹簧两端分别抵接在限位滑块的下表面和限位滑槽的底面上。所述卡槽中开有用于容纳第一齿条的容纳腔。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：能够根据实际需求调节扇叶与转轴之间的间距，从而获得不同的迎风效果，提高发电效率；在强风天气可通过转杆将扇叶间距缩至最小，使其贴合转轴，降低被强风损坏的概率；即使当扇叶受损时，也可通过拆卸扇叶与电动气缸、转轴表面的连接螺栓，更换新扇叶。安装时，可以通过转筒的转动，带动螺杆转动，进而带动滑块上下移动，再带动支杆转动，最后带动转板转动至滑槽内，通过螺栓将转板与底座固定安装；也可同时将转板从底座上拆卸并通过转板收放机构将其转板旋转至与发电机表面贴合，使发电机体积减小而便于折叠收纳，避免风力机受到损坏，延长其使用寿命；发电机安装稳定，安装方式灵活可靠。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的剖视图。
图2为本发明的一个实施例俯视结构的剖视图。
图3为本发明的一个实施例仰视结构的剖视图。
图4为本发明的一个实施例的发电机处结构的剖视图。
图中部件与标号的对应关系如下：1底座、2发电机、3转轴、4凸台、5卡槽、6电动气缸、7扇叶、8第二转杆、9滑槽、10螺杆、11第一齿轮、12转筒、13环形齿轮、14滑块、15支杆、16转板、17第二齿轮、18限位滑块、19第一齿条、20第二齿条、21限位滑槽、22第一转杆、23弹簧。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
图1-4所示的实施例中的单轴承直驱型风力发电机组包括底座1、发电机组2、转轴3，底座1的上端面固定设置有凸台4，发电机组2的下端面开设有卡槽5，转轴3的表面阵列固定电机有电动气缸6，转轴3的周围阵列设置有扇叶7，各个扇叶7上下两侧分别设有第一转杆22和第二转杆8，第一转杆22和第二转杆8均延伸转轴3径向设置，第二转杆8一端与扇叶转动连接，另一端与电动气缸6的输出端转动连接，第一转杆22一端与扇叶转动连接，另一端与转轴3的转动连接；本实施例设有四片扇叶7，对应设置有四组第一转杆22和第二转杆8，实际实施过程中可以根据实际需求调整扇叶7及转杆的数量。在具体的使用过程中，可以通过各个电动气缸6同步伸缩带动各组第一转杆22和第二转杆8同步转动，从而可以调节扇叶7与转轴3之间的间距，使得可以获得不同的迎风效果，同时在台风天气，还可以通过电动气缸6的伸长，带动各个扇叶7互相靠近，从而减小迎风效果，降低被台风损坏的几率，增加保护性。
通过凸台4与卡槽5之间的互相配合套设，可以便捷的将发电机组2与底座1进行配合安装，凸台4与卡槽5之间设置有发电机限位结构；发电机限位结构由第一齿条19、第二齿条20、第二齿轮17、限位滑块18、弹簧和阵列开设在凸台侧壁上的限位滑槽21组成；每个限位滑槽21上端的两侧内壁之间均转动连接有第二齿轮17，每个限位滑块18均滑动设置在各自一侧的限位滑槽21内，且限位滑块18沿凸台4径向外侧固定连接有第一齿条19，卡槽5侧壁上固定连接有第二齿条20，且开有容纳第一齿条19的容纳腔；每个发电机限位结构的第一齿条19和第二齿条20之间通过第二齿轮17啮合，限位滑块18的下端面与限位滑槽21的底面之间固定连接有弹簧；在本实施例中，第一齿条19与第二齿条20分别设置在第二齿轮17沿凸台4径向的内外两侧，第一齿条19的上端分别与各自一侧的卡槽5的上内壁互相卡位；在将发电机2安装在底座1上的过程中，第二齿条20下移并带动第二齿轮17转动，进而将会带动第一齿条19上移伸入容纳腔中，从而与卡槽5实现进一步的限位，增加发电机组2与底座1之间安装的稳固性。
如图1、2、4所示，发电机2外壁上沿周向均布有可收放的转板16，转板16和底座1上均开有螺栓孔，从而使发电机2能够通过转板16与底座通过螺栓进一步连接固定，转板16与发电机2外壁转动连接，通过转板收放机构能够调整转板与发电机之间的角度，转板收放机构包括转筒12、环形齿轮13、沿周向阵列开设在发电机外壁上的滑槽9、第一齿轮11、支杆15和滑块14；其中螺杆10通过轴承分别与滑槽9的顶面和底面转动连接，螺杆10的上端固定连接有第一齿轮11，转筒12通过轴承转动套设在发电机组2上，具体位置可根据发电机实际构造调整；转筒12的外侧面固定套装有环形齿轮13，环形齿轮13与第一齿轮11啮合连接，每个螺杆10的上下两端均连接在滑槽9的上下内壁，且螺杆10的上端延伸在环形齿轮13的外侧并固定连接有第一齿轮11，各个第一齿轮11与环形齿轮13啮合连接，每个螺杆10的表面均螺纹套设有滑块14，且滑块14上转动连接有支杆15，并通过支杆15转动连接有转板16，每个转板16的一端均与各自一侧的滑槽9内壁转动连接。
需要对发电机进行固定或拆卸时，通过转筒12的转动带动螺杆10转动，进而可以带动滑块14上下移动，以带动支杆15转动，进而可以带动转板16转动至滑槽内或者转动至与底座1的上端面平行，以方便通过螺栓将转板16与底座1固定安装或将转板收至发电机2的表面从而缩小体积，使发电机安装可靠且便于收纳。

Claims (10)

1.一种单轴承直驱型风力发电机，包括扇叶(7)、转轴(3)、发电机(2)和底座(1)，所述扇叶(7)与转轴(3)连接，所述转轴(3)与发电机(2)输入轴连接，所述发电机(2)安装在底座(1)上，由风力驱动扇叶(7)运动带动转轴旋转驱动发电机(2)发电；其特征在于，所述转轴(3)沿周向均布有电动气缸(6)；所述风力发电机还包括第一转杆(22)和第二转杆(8)，所述第一转杆()一端与扇叶(7)转动连接，另一端与转轴(3)转动连接，所述第二转杆(8)一端与扇叶(7)转动连接，另一端与电动气缸(6)的输出端转动连接。
2.根据权利要求1所述的单轴承直驱型风力发电机，其特征在于，所述底座(1)上设有凸台(4)，所述发电机(2)的下端面开有卡槽(5)，所述卡槽(5)和凸台(4)相插接。
3.根据权利要求1所述的单轴承直驱型风力发电机，其特征在于，还包括用于将发电机(2)固定在底座(1)上的转板(16)和转板收放机构，所述转板(16)一端与发电机(2)转动连接，所述转板收放机构用于调节转板(16)与发电机(2)侧壁之间的角度。
4.根据权利要求1所述的单轴承直驱型风力发电机，其特征在于，所述转板(16)和底座(1)上设有相配合的螺栓孔。
5.根据权利要求1所述的单轴承直驱型风力发电机，其特征在于，所述转板收放机构包括套设在发电机(2)上的转筒(12)、转动设置在发电机(2)外壁上的螺杆(10)、螺杆(10)上套设的滑块(14)、用于连接滑块(14)和转板(16)的支杆(15)、螺杆(10)顶部设置的第一齿轮(11)和固定套设在转筒(12)上并与第一齿轮(11)啮合的环形齿轮(13)，所述支杆(15)两端分别与滑块(14)和转板(16)转动连接。
6.根据权利要求1所述的单轴承直驱型风力发电机，其特征在于，所述转板(16)及转板收放机构周向均布设置在发电机(2)外侧。
7.根据权利要求1所述的单轴承直驱型风力发电机，其特征在于，还包括发电机限位结构。
8.根据权利要求1所述的单轴承直驱型风力发电机，其特征在于，所述发电机限位结构包括固定第一齿条(19)、设置在卡槽(5)内壁上的第二齿条(20)、同时与第一齿条(19)和第二齿条(20)啮合的第二齿轮(17)、与第一齿条(19)连接的限位滑块(18)、弹簧(23)和开设在凸台(4)侧壁上的限位滑槽(21)，所述弹簧(23)两端分别抵接在限位滑块(18)的下表面和限位滑槽(21)的底面上。
9.根据权利要求1所述的单轴承直驱型风力发电机，其特征在于，所述卡槽(5)中开有用于容纳第一齿条(19)的容纳腔。
10.根据权利要求1所述的单轴承直驱型风力发电机，其特征在于，所述转筒(12)通过轴承与发电机(2)转动连接。
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