CN114352471A - 一种抗风自收缩式小型风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗风自收缩式小型风力发电机，属于风力发电领域，通过对现有垂直轴风力发电机进行改进，使其叶片能够在大风天气下自动收起，有效保护风力发电机不受损害，通过风速仪来实时监测风速，当风速超过危险值时触发驱动转体转动，利用驱动转体的转动偏差和弹簧弹力使得叶片向内收缩起来，从而使得风力发电机在大风天气实现自动停止运转，有效保护叶片的同时还能避免发电机受损，通过万向节将连接轴与驱动轴连接起来，有效削弱转筒转动时的振动对发电机组的影响，并通过抗震器来吸收连接轴的振动，有效降低连接轴的磨损和提高转筒的转动稳定性。

Description

一种抗风自收缩式小型风力发电机

技术领域

本发明涉及风力发电领域，更具体地说，涉及一种抗风自收缩式小型风力发电机。

背景技术

风力发电和太阳能发电一样，最初是为了解决应急电源和边远地区供电而开发出来的产品，因而在最初发展并不是很快。到了上个世纪二、三十年代，全球经济危机带来的能源紧张，让世界各国的专家想到了以风力发电作为补充能源的可行性。第二次世界大战后，各国纷纷进行研究，由于当时的技术水平较差，启动风速要求较高，发电噪音也很大，所以只能将风力发电机放在人迹罕至的地方或风力较大的地方。

垂直轴风力发电机从分类来说，主要分为阻力型和升力型。阻力型垂直轴风力发电机主要是利用空气流过叶片产生的阻力作为驱动力的，而升力型则是利用空气流过叶片产生的升力作为驱动力的。由于叶片在旋转过程中，随着转速的增加阻力急剧减小，而升力反而会增大，所以升力型的垂直轴风力发电机的效率要比阻力型的高很多。

垂直轴风力发电机在有微风的情况下也能转动，因此发电效率较高，但是在大风天气下发电机的转速很高，对内部轴的磨损较为严重，特别是对发电机组损害比较大，而且现有的垂直轴风力发电机的叶片都是固定的，在大风天气下容易被刮过来的沙石、建筑碎片、塑料垃圾等物体损坏，导致其转动失衡，进而导致风力发电机振动加大，降低其使用寿命。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种抗风自收缩式小型风力发电机，通过对现有垂直轴风力发电机进行改进，使其叶片能够在大风天气下自动收起，有效保护风力发电机不受损害，通过风速仪来实时监测风速，当风速超过危险值时触发驱动转体转动，利用驱动转体的转动偏差和弹簧弹力使得叶片向内收缩起来，从而使得风力发电机在大风天气实现自动停止运转，有效保护叶片的同时还能避免发电机受损，通过万向节将连接轴与驱动轴连接起来，有效削弱转筒转动时的振动对发电机组的影响，并通过抗震器来吸收连接轴的振动，有效降低连接轴的磨损和提高转筒的转动稳定性。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种抗风自收缩式小型风力发电机，包括立柱，所述立柱的上端安装有发电机组外壳，所述发电机组外壳的上方设置有转筒，且转筒的下端侧壁固定连接有贯穿至发电机组外壳内部的连接轴，所述发电机组外壳的内部设置有发电机组及与其连接的驱动轴，所述驱动轴与连接轴之间连接有万向节，所述发电机组外壳的上端侧壁镶嵌有抗震器，且连接轴通过轴承与抗震器连接，所述转筒的中部内壁开设有空腔，所述空腔的内部转动连接有驱动转体，且空腔的下端内壁安装有输出轴与驱动转体连接的伺服电机，所述转筒的侧壁开设有多个收纳槽，且每个收纳槽的内壁均通过弹簧连接有叶片，所述叶片的侧壁固定连接有贯穿至空腔内部的滑杆，且滑杆与驱动转体相抵，所述立柱的侧壁安装有风速仪，所述发电机组外壳的内部嵌入有与风速仪电连接的处理器，所述发电机组外壳包括风速监测模块、超速报警模块、数据传输模块、转动控制模块，所述风速监测模块与风速仪电连接，所述转动控制模块与伺服电机电连接。

进一步的，所述驱动转体包括转柱，所述转柱的侧壁固定连接有多个等间距设置的驱动片，转柱与伺服电机的输出轴连接，转柱带动驱动片旋转，驱动片的旋转偏差使得叶片能够收缩和伸出。

进一步的，所述驱动片为月牙形状，且驱动片的数量与滑杆的数量相等，驱动片的月牙弯曲结构在转动的时候使得叶片实现收缩和伸出。

进一步的，所述抗震器包括环形中空的壳体，所述壳体的侧壁活动镶嵌有多个轴承固定卡座，且轴承固定卡座与壳体的内壁之间固定连接有吸收体，轴承固定卡座对轴承进行固定，连接轴通过轴承与抗震器连接，当连接轴振动的时候轴承固定卡座使得吸收体的出现变形，而吸收体的弹力吸收振动的能量，从而起到减震作用。

进一步的，所述吸收体为蜂窝状结构，且吸收体采用弹性材料制成，蜂窝状的结构加上弹性使得吸收体能很好的吸收振动时产生的能量，从而起到有效的减震作用。

进一步的，所述滑杆与驱动转体接触的一端固定连接有接触介质器，所述接触介质器包括支杆，所述支杆上转动连接有滚轮，滚轮降低了摩擦力。

进一步的，所述收纳槽的侧壁固定连接有磁块，且叶片的内壁镶嵌有与磁块相吸附的磁片，磁块对叶片也有吸引力，从而确保叶片能顺利的收缩回来。

进一步的，所述叶片的上下两侧侧壁均固定连接有加强滑杆，且转筒的内壁开设有与加强滑杆匹配的滑孔，加强滑杆是为了进一步保持叶片的平衡性，以免叶片无法保持竖直状态而造成移动卡顿。

进一步的，所述空腔的内径大于驱动转体的直径，且空腔与收纳槽的连通处设置有防尘帘，是为了防止灰尘、雨水通过连通处的缝隙渗透进空腔内部。

进一步的，所述转筒的顶部还设置有避雷天线，是为了防雷击，且转筒的外表面涂覆有防腐涂层，是为了防止被雨水侵蚀。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本装置通过对现有垂直轴风力发电机进行改进，使其叶片能够在大风天气下自动收起，有效保护风力发电机不受损害，通过风速仪来实时监测风速，当风速超过危险值时触发驱动转体转动，利用驱动转体的转动偏差和弹簧弹力使得叶片向内收缩起来，从而使得风力发电机在大风天气实现自动停止运转，有效保护叶片的同时还能避免发电机受损，通过万向节将连接轴与驱动轴连接起来，有效削弱转筒转动时的振动对发电机组的影响，并通过抗震器来吸收连接轴的振动，有效降低连接轴的磨损和提高转筒的转动稳定性。

(2)驱动转体包括转柱，转柱的侧壁固定连接有多个等间距设置的驱动片，转柱与伺服电机的输出轴连接，转柱带动驱动片旋转，驱动片的旋转偏差使得叶片能够收缩和伸出。

(3)驱动片为月牙形状，且驱动片的数量与滑杆的数量相等，驱动片的月牙弯曲结构在转动的时候使得叶片实现收缩和伸出。

(4)抗震器包括环形中空的壳体，壳体的侧壁活动镶嵌有多个轴承固定卡座，且轴承固定卡座与壳体的内壁之间固定连接有吸收体，轴承固定卡座对轴承进行固定，连接轴通过轴承与抗震器连接，当连接轴振动的时候轴承固定卡座使得吸收体的出现变形，而吸收体的弹力吸收振动的能量，从而起到减震作用。

(5)吸收体为蜂窝状结构，且吸收体采用弹性材料制成，蜂窝状的结构加上弹性使得吸收体能很好的吸收振动时产生的能量，从而起到有效的减震作用。

(6)收纳槽的侧壁固定连接有磁块，且叶片的内壁镶嵌有与磁块相吸附的磁片，磁块对叶片也有吸引力，从而确保叶片能顺利的收缩回来。

(7)叶片的上下两侧侧壁均固定连接有加强滑杆，且转筒的内壁开设有与加强滑杆匹配的滑孔，加强滑杆是为了进一步保持叶片的平衡性，以免叶片无法保持竖直状态而造成移动卡顿。

(8)空腔的内径大于驱动转体的直径，且空腔与收纳槽的连通处设置有防尘帘，是为了防止灰尘、雨水通过连通处的缝隙渗透进空腔内部。

(9)转筒的顶部还设置有避雷天线，是为了防雷击，且转筒的外表面涂覆有防腐涂层，是为了防止被雨水侵蚀。

附图说明

图1为本发明的立体示意图；

图2为本发明的叶片收缩前后示意图；

图3为本发明的发电机组外壳内部示意图；

图4为本发明的抗震器剖面示意图；

图5为本发明发电时的示意图；

图6为本发明的叶片开始收缩时的示意图；

图7为本发明叶片收缩起来后的示意图；

图8为本发明的模块原理图。

图中附图标记说明：

1立柱、2发电机组外壳、201驱动轴、3转筒、301连接轴、302空腔、303收纳槽、4万向节、5抗震器、501壳体、502轴承固定卡座、503吸收体、6驱动转体、601转柱、602驱动片、7叶片、8滑杆、801接触介质器、9磁块、10风速仪、11加强滑杆。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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装置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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

请参阅图1-8，一种抗风自收缩式小型风力发电机，请参阅图2、3，包括立柱1，立柱1的上端安装有发电机组外壳2，发电机组外壳2的上方设置有转筒3，转筒3的顶部还设置有避雷天线，是为了防雷击，且转筒3的外表面涂覆有防腐涂层，是为了防止被雨水侵蚀，且转筒3的下端侧壁固定连接有贯穿至发电机组外壳2内部的连接轴301，发电机组外壳2的内部设置有发电机组及与其连接的驱动轴201，驱动轴201与连接轴301之间连接有万向节4，发电机组外壳2的上端侧壁镶嵌有抗震器5，且连接轴301通过轴承与抗震器5连接；

请参阅图4，抗震器5包括环形中空的壳体501，壳体501的侧壁活动镶嵌有多个轴承固定卡座502，且轴承固定卡座502与壳体501的内壁之间固定连接有吸收体503，轴承固定卡座502对轴承进行固定，连接轴301通过轴承与抗震器5连接，当连接轴301振动的时候轴承固定卡座502使得吸收体503的出现变形，而吸收体503的弹力吸收振动的能量，从而起到减震作用，吸收体503为蜂窝状结构，且吸收体503采用弹性材料制成，蜂窝状的结构加上弹性使得吸收体503能很好的吸收振动时产生的能量，从而起到有效的减震作用；

请参阅图5，转筒3的中部内壁开设有空腔302，空腔302的内部转动连接有驱动转体6，空腔302的内径大于驱动转体6的直径，且空腔302与收纳槽303的连通处设置有防尘帘，是为了防止灰尘、雨水通过连通处的缝隙渗透进空腔302内部，且空腔302的下端内壁安装有输出轴与驱动转体6连接的伺服电机，驱动转体6包括转柱601，转柱601的侧壁固定连接有多个等间距设置的驱动片602，转柱601与伺服电机的输出轴连接，转柱601带动驱动片602旋转，驱动片602的旋转偏差使得叶片7能够收缩和伸出，驱动片602为月牙形状，且驱动片602的数量与滑杆8的数量相等，驱动片602的月牙弯曲结构在转动的时候使得叶片7实现收缩和伸出；

请参阅图1、6、7、8，转筒3的侧壁开设有多个收纳槽303，收纳槽303的侧壁固定连接有磁块9，且叶片7的内壁镶嵌有与磁块9相吸附的磁片，磁块9对叶片7也有吸引力，从而确保叶片7能顺利的收缩回来，且每个收纳槽303的内壁均通过弹簧连接有叶片7，叶片7的上下两侧侧壁均固定连接有加强滑杆11，且转筒3的内壁开设有与加强滑杆11匹配的滑孔，加强滑杆11是为了进一步保持叶片7的平衡性，以免叶片7无法保持竖直状态而造成移动卡顿，叶片7的侧壁固定连接有贯穿至空腔302内部的滑杆8，且滑杆8与驱动转体6相抵，滑杆8与驱动转体6接触的一端固定连接有接触介质器801，接触介质器801包括支杆，支杆上转动连接有滚轮，滚轮降低了摩擦力，立柱1的侧壁安装有风速仪10(型号可根据具体需求进行选择)，发电机组外壳2的内部嵌入有与风速仪10电连接的处理器，发电机组外壳2包括风速监测模块、超速报警模块、数据传输模块、转动控制模块，风速监测模块与风速仪10电连接，转动控制模块与伺服电机电连接。

本装置的工作原理为：风速仪10实时监测外界的风速，风速仪10通过数据传输模块将风速值传递给风速监测模块，当风速达到危险值时触发超速报警模块，超速报警模块向转动控制模块发送信号，转动控制模块启动伺服电机带动驱动转体6转动一定的角度，此时在弹簧的弹力和磁块9吸引力下，滑杆8由驱动片602的最外端向内侧移动，使得叶片7向回收缩，从而让转筒3逐渐停止转动，这样能够实现风力发电机的抗风自保护，当风速降低到安全值时，转动控制模块再次控制伺服电机驱动驱动转体6转动一定角度，使得滑杆8移动到驱动片602的最外端，从而让叶片7重新伸出进行工作。

通过对现有垂直轴风力发电机进行改进，使其叶片能够在大风天气下自动收起，有效保护风力发电机不受损害，通过风速仪10来实时监测风速，当风速超过危险值时触发驱动转体6转动，利用驱动转体6的转动偏差和弹簧弹力使得叶片7向内收缩起来，从而使得风力发电机在大风天气实现自动停止运转，有效保护叶片7的同时还能避免发电机受损，通过万向节4将连接轴301与驱动轴201连接起来，有效削弱转筒3转动时的振动对发电机组的影响，并通过抗震器5来吸收连接轴301的振动，有效降低连接轴301的磨损和提高转筒3的转动稳定性。

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改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种抗风自收缩式小型风力发电机，包括立柱(1)，所述立柱(1)的上端安装有发电机组外壳(2)，其特征在于：所述发电机组外壳(2)的上方设置有转筒(3)，且转筒(3)的下端侧壁固定连接有贯穿至发电机组外壳(2)内部的连接轴(301)，所述发电机组外壳(2)的内部设置有发电机组及与其连接的驱动轴(201)，所述驱动轴(201)与连接轴(301)之间连接有万向节(4)，所述发电机组外壳(2)的上端侧壁镶嵌有抗震器(5)，且连接轴(301)通过轴承与抗震器(5)连接，所述转筒(3)的中部内壁开设有空腔(302)，所述空腔(302)的内部转动连接有驱动转体(6)，且空腔(302)的下端内壁安装有输出轴与驱动转体(6)连接的伺服电机，所述转筒(3)的侧壁开设有多个收纳槽(303)，且每个收纳槽(303)的内壁均通过弹簧连接有叶片(7)，所述叶片(7)的侧壁固定连接有贯穿至空腔(302)内部的滑杆(8)，且滑杆(8)与驱动转体(6)相抵，所述立柱(1)的侧壁安装有风速仪(10)，所述发电机组外壳(2)的内部嵌入有与风速仪(10)电连接的处理器，所述发电机组外壳(2)包括风速监测模块、超速报警模块、数据传输模块、转动控制模块，所述风速监测模块与风速仪(10)电连接，所述转动控制模块与伺服电机电连接。

2.根据权利要求1所述的一种抗风自收缩式小型风力发电机，其特征在于：所述驱动转体(6)包括转柱(601)，所述转柱(601)的侧壁固定连接有多个等间距设置的驱动片(602)。

3.根据权利要求2所述的一种抗风自收缩式小型风力发电机，其特征在于：所述驱动片(602)为月牙形状，且驱动片(602)的数量与滑杆(8)的数量相等。

4.根据权利要求1所述的一种抗风自收缩式小型风力发电机，其特征在于：所述抗震器(5)包括环形中空的壳体(501)，所述壳体(501)的侧壁活动镶嵌有多个轴承固定卡座(502)，且轴承固定卡座(502)与壳体(501)的内壁之间固定连接有吸收体(503)。

5.根据权利要求4所述的一种抗风自收缩式小型风力发电机，其特征在于：所述吸收体(503)为蜂窝状结构，且吸收体(503)采用弹性材料制成。

6.根据权利要求1所述的一种抗风自收缩式小型风力发电机，其特征在于：所述滑杆(8)与驱动转体(6)接触的一端固定连接有接触介质器(801)，所述接触介质器(801)包括支杆，所述支杆上转动连接有滚轮。

7.根据权利要求1所述的一种抗风自收缩式小型风力发电机，其特征在于：所述收纳槽(303)的侧壁固定连接有磁块(9)，且叶片(7)的内壁镶嵌有与磁块(9)相吸附的磁片。

8.根据权利要求1所述的一种抗风自收缩式小型风力发电机，其特征在于：所述叶片(7)的上下两侧侧壁均固定连接有加强滑杆(11)，且转筒(3)的内壁开设有与加强滑杆(11)匹配的滑孔。

9.根据权利要求1所述的一种抗风自收缩式小型风力发电机，其特征在于：所述空腔(302)的内径大于驱动转体(6)的直径，且空腔(302)与收纳槽(303)的连通处设置有防尘帘。

10.根据权利要求1所述的一种抗风自收缩式小型风力发电机，其特征在于：所述转筒(3)的顶部还设置有避雷天线，且转筒(3)的外表面涂覆有防腐涂层。

Images