CN114790962A - 一种功率可调的风力发电设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种功率可调的风力发电设备，涉及风力发电技术领域。包括风轮和机舱，所述风轮转动设置于所述机舱上，所述机舱内设有发电机和传动轴，所述传动轴一端与发电机连接，另一端贯穿所述机舱侧壁与风轮连接，所述传动轴上设有调速机构，所述调速机构用于调节传动轴的转速，所述调速机构上设有控制器，所述控制器用于控制调速机构的启停，所述风轮上设有风速计，所述风速计用于测量风速，并将检测到的速度信号输送至控制器。本发明提供的风力发电设备，通过设置调速机构对传动轴的转动速度进行调节，实现了风力发电设备功率可调的功能，使齿轮之间的摩擦损伤降低，延长了设备的使用寿命，并且提高风力发电的效率。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种功率可调的风力发电设备。
背景技术
风力发电机是将风能转换为机械能，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。广义地说，风能也是太阳能，所以也可以说风力发电机，是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发电机。
现有技术中的风力设备一般不具备转动功率调节功能，只可以依靠风速的大小改变转动功率，所以在风速小的情况下，风力发电效率低，而在风速大的情况下，容易造成发电设备内部机器转动摩擦导致过热，且加快齿轮间的摩擦损耗，导致风力发电机损坏。
发明内容
本发明主要目的在提供一种功率可调的风力发电设备，以解决现有技术存在的问题。
为解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：
一种功率可调的风力发电设备，包括风轮和机舱，所述风轮转动设置于所述机舱上，所述机舱内设有发电机和传动轴，所述传动轴一端与发电机连接，另一端贯穿所述机舱侧壁与风轮连接，
所述传动轴上设有调速机构，所述调速机构用于调节传动轴的转速，
所述调速机构上设有控制器，所述控制器用于控制调速机构的启停，
所述风轮上设有风速计，所述风速计用于测量风速，并将检测到的速度信号输送至控制器，
所述控制器设有第一风速阈值和第二风速阈值，当所述控制器接收到的速度信号大于第一风速阈值时，所述控制器控制所述调速机构启动，并对传动轴进行减速，当所述控制器接收到的速度信号小于第二风速阈值时，所述控制器控制所述调速机构对传动轴进行加速，当所述控制器接收到的速度信号位于第一风速阈值和第二风速阈值之间时，所述控制器控制所述调速机构停止工作。
进一步的，所述机舱内底部设有固定座，所述发电机固定设置于所述固定座上。
进一步的，所述调速机构包括第一调速杆、第二调速杆、第一伸缩杆和连接杆，所述第一调速杆套设于传动轴外侧，所述第二调速杆设置于固定座外壁与机舱内壁之间，所述第一调速杆和第二调速杆上分别套设有加速齿轮和减速齿轮，所述第一调速杆外侧套设两个挡环，所述连接杆底部套接于第一调速杆外侧且位于两个挡环之间，所述连接杆的顶部滑动连接于机舱内壁顶部，所述第一伸缩杆的固定端与机舱内侧壁固定连接，输出端与连接杆的外侧壁固定连接。
进一步的，所述第一调速杆内壁上设有滑槽，所述滑槽内设有弹簧，所述弹簧一端与滑槽的内壁固定连接，另一端固定设置铁块，所述弹簧处于被铁块自然拉伸状态时，铁块的底部位于滑槽内部，所述传动轴外壁上设有凹槽，所述凹槽内设有电磁铁，所述电磁铁与控制器连接。
进一步的，所述第二调速杆的两端分别与固定座外侧壁和机舱内侧壁滑动连接，所述第二调速杆底部设有第二伸缩杆，所述第二伸缩杆的固定端与机舱内壁底部固定连接。
进一步的，所述加速齿轮包括第一齿轮和第二齿轮，所述减速齿轮包括第三齿轮和第四齿轮，所述第一齿轮和第三齿轮套设于第一调速杆上，所述第二齿轮和第四齿轮套设于第二调速杆上，所述第一齿轮和第二齿轮相互啮合，所述第三齿轮和第四齿轮相互啮合。
进一步的，所述机舱底部垂直设置有塔架。
进一步的，所述风轮包括扇叶和整流罩，所述扇叶数量为三个，均匀分布为整流罩外侧，所述整流罩转动设置于所述机舱上并与传递轴连接。
进一步的，所述机舱内还设有储能装置，所述储能装置分别与控制器和发电机连接。
进一步的，所述机舱内壁顶部设有冷却风扇，所述冷却风扇与控制器连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
通过设置调速机构对传动轴的转动速度进行调节，在风力过小时，对传动轴进行加速处理，即提高发电功率，在风力过大时，对传动轴进行减速处理，即降低发电功率，实现了风力发电设备功率可调的目标；还避免了机舱零件快速转动导致发热严重而损伤，使齿轮之间的摩擦损伤降低，延长了设备的使用寿命，提高了风力发电的效率。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明机舱内部结构示意图。
图3为本发明调速机构A处结构示意图。
图4为本发明传动轴与第一调速杆截面示意图。
图5为本发明工作流程图。
其中，1-风轮，11-扇叶，12-整流罩，2-机舱，3-塔架，4-发电机，5-固定座，6-传动轴，7-调速机构，71-第一调速杆，711-第一齿轮，712-第三齿轮，72-第二调速杆，721-第二齿轮，722-第四齿轮，73-第一伸缩杆，74-连接杆，75-第二伸缩杆，76-挡环，8-冷却风扇，9-滑槽，91-弹簧，92-铁块，93-凹槽，94-电磁铁。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
结合图1至图5，本发明提供一种功率可调的风力发电设备，包括风轮1和机舱2，所述风轮1转动设置于所述机舱2上，所述机舱2内设有发电机4和传动轴6，所述传动轴6一端与发电机4连接，另一端贯穿所述机舱2侧壁与风轮1连接。工作时，风轮1在风力的作用下旋转，把风的动能转变为传动轴6的机械能，发电机4在传动轴6的带动下旋转发电。本实施例中，所述风轮1包括扇叶11和整流罩12，所述扇叶11数量为三个，均匀分布为整流罩12外侧，所述整流罩12转动设置于所述机舱2上并与传递轴连接。
所述传动轴6上设有调速机构7，所述调速机构7用于调节传动轴6的转速，所述调速机构7上设有控制器，所述控制器用于控制调速机构7的启停；
所述风轮1上设有风速计，所述风速计用于测量风速，并将检测到的速度信号输送至控制器，所述控制器设有第一风速阈值和第二风速阈值，当所述控制器接收到的速度信号大于第一风速阈值时，所述控制器控制所述调速机构7启动，并对传动轴6进行减速，当所述控制器接收到的速度信号小于第二风速阈值时，所述控制器控制所述调速机构7对传动轴6进行加速，当所述控制器接收到的速度信号位于第一风速阈值和第二风速阈值之间时，所述控制器控制所述调速机构7停止工作。本实施例中，第一风速阈值为风速最大值，第二风速阈值为风速最小值，在风力过小时，对传动轴6进行加速处理，即提高发电功率，提高发电的效率，在风力过大时，对传动轴6进行减速处理，即降低发电功率，从而避免机舱2零件快速转动导致发热严重而损伤。
优选的，所述机舱2底部垂直设置有塔架3，塔架3固定设置于地面上，对上部的风轮1和机舱2起到支撑作用。
优选的，所述机舱2内还设有储能装置，所述储能装置分别与控制器和发电机4连接。所述机舱2内壁顶部设有冷却风扇8，所述冷却风扇8与控制器连接，冷却风扇8可以对机舱2内部各部件进行冷却散热，机舱2外壳上还可以设置散热孔，辅助散热。本实施例中，储能装置为蓄电池，可以将发电机4产生的电能进行储存，还可以进行放电，为控制器和冷却风扇8充当电源。
优选的，所述机舱2内底部设有固定座5，所述发电机4固定设置于所述固定座5上，固定座5可以对发电机4起到支撑作用。
优选的，所述调速机构7包括第一调速杆71、第二调速杆72、第一伸缩杆73和连接杆74，所述第一调速杆71套设于传动轴6外侧，所述第二调速杆72设置于固定座5外壁与机舱2内壁之间，所述第一调速杆71和第二调速杆72上分别套设有加速齿轮和减速齿轮，所述第一调速杆71外侧套设两个挡环76，所述连接杆74底部套接于第一调速杆71外侧且位于两个挡环76之间，所述连接杆74的顶部滑动连接于机舱2内壁顶部，所述第一伸缩杆73的固定端与机舱2内侧壁固定连接，输出端与连接杆74的外侧壁固定连接。本实施例中，第一伸缩杆73与控制器电连接。工作时，当风力过大或过小时，控制器可以控制第一伸缩杆73进行伸缩运动，第一伸缩杆73带动连接杆74沿机舱2内壁进行滑动，从而连接杆74推动第一调速杆71在传动轴6上进行左右运动，使得第一调速杆71和第二调速杆72上的加速齿轮或减速齿轮进行啮合，从而对传动轴6进行加速或减速处理，改变发电功率。由于第一调速杆71与连接杆74底部的圆孔是转动连接，为避免连接杆74运动时不能推动第一调速杆71移动，在第一调速杆71外侧固定套设两个挡环76，连接杆74位于两个挡环76之间，保证连接杆74运动时可以推动第一调速杆71在传动轴6上进行左右运动。
优选的，所述第一调速杆71内壁上设有滑槽9，所述滑槽9内设有弹簧91，所述弹簧91一端与滑槽9的内壁固定连接，另一端固定设置铁块92，所述弹簧91处于被铁块92自然拉伸状态时，铁块92的底部位于滑槽9内部，所述传动轴6外壁上设有凹槽93，所述凹槽93内设有电磁铁94，所述电磁铁94与控制器连接。工作时，当风速计检测的风速介于第一风速阈值和第二风速阈值之间时，控制器控制所述调速机构7停止工作，即传动轴6自由转动，此时铁块92吊设于弹簧91底部，对弹簧91进行一定的拉伸，但是铁块92仍然处于滑槽9内部，即传动轴6与第一调速杆71处于分离状态，在传动轴6自由转动时，不会带动第一调速杆71进行转动，当控制器接收到的速度信号大于第一风速阈值或小于第二风速阈值时，控制器控制电磁铁94通电，电磁铁94产生磁力，对铁块92进行吸引，弹簧91被拉伸直至铁块92与电磁铁94接触连接，此时传动轴6与第一调速杆71合为一体，第一调速杆71会随传动轴6一起进行转动。使用时，需要先将第一调速杆71在传动轴6上进行左右位置的调整，调整完毕之后，再对电磁铁94通电，将传动轴6与第一调速杆71合为一体。
优选的，所述第二调速杆72的两端分别与固定座5外侧壁和机舱2内侧壁滑动连接，所述第二调速杆72底部设有第二伸缩杆75，所述第二伸缩杆75的固定端与机舱2内壁底部固定连接。第二伸缩杆75可以带动第二调速杆72上下运动，当需要进行加速运动或减速运动时，第二伸缩杆75带动第二调速杆72向上运动，使得其上的第二齿轮721和第四齿轮722与第一齿轮711和第三齿轮712进行啮合。本实施例中，第二伸缩杆75与控制器电连接。
优选的，所述加速齿轮包括第一齿轮711和第二齿轮721，所述减速齿轮包括第三齿轮712和第四齿轮722，所述第一齿轮711和第三齿轮712套设于第一调速杆71上，所述第二齿轮721和第四齿轮722套设于第二调速杆72上，所述第一齿轮711和第二齿轮721相互啮合，所述第三齿轮712和第四齿轮722相互啮合。本实施例中，第一齿轮711为大齿轮，第二齿轮721为小齿轮，第一齿轮711带动第二齿轮721旋转时，进行加速运动；第三齿轮712为小齿轮，第四齿轮722为大齿轮，第三齿轮712带动第四齿轮722旋转时，进行减速运动。
工作原理：使用时，风速计首先对风速进行测量，并将检测到的速度信号输送至控制器，若是风速介于第一风速阈值和第二风速阈值之间时，传动轴6自由转动，带动发电机4旋转进行发电；
当控制器接收到的速度信号大于第一风速阈值时，即风力过大时，控制器控制调速机构7启动，控制器控制第一伸缩杆73进行伸缩运动，第一伸缩杆73带动连接杆74滑动，连接杆74推动第一调速杆71在传动轴6上进行左右移动，同时控制器控制第二伸缩杆75带动第二调速杆72向上运动，使得第三齿轮712与第四齿轮722啮合，随后控制器控制电磁铁94通电，电磁铁94产生磁力，对铁块92进行吸引，弹簧91被拉伸直至铁块92与电磁铁94接触连接，此时传动轴6与第一调速杆71合为一体，传动轴6旋转带动第一调速杆71旋转运动，第一调速杆71上的第三齿轮712带动第二调速杆72上的第四齿轮722进行旋转，完成对传动轴6的减速运动；
当控制器接收到的速度信号小于第二风速阈值时，即风力过小时，控制器控制调速机构7对传动轴6进行加速，此时为第一齿轮711与第二齿轮721啮合，第一齿轮711带动第二齿轮721旋转，从而进行加速运动。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种功率可调的风力发电设备，其特征在于，包括风轮和机舱，所述风轮转动设置于所述机舱上，所述机舱内设有发电机和传动轴，所述传动轴一端与发电机连接，另一端贯穿所述机舱侧壁与风轮连接，
所述传动轴上设有调速机构，所述调速机构用于调节传动轴的转速，
所述调速机构上设有控制器，所述控制器用于控制调速机构的启停，
所述风轮上设有风速计，所述风速计用于测量风速，并将检测到的速度信号输送至控制器，
所述控制器设有第一风速阈值和第二风速阈值，当所述控制器接收到的速度信号大于第一风速阈值时，所述控制器控制所述调速机构启动，并对传动轴进行减速，当所述控制器接收到的速度信号小于第二风速阈值时，所述控制器控制所述调速机构对传动轴进行加速，当所述控制器接收到的速度信号位于第一风速阈值和第二风速阈值之间时，所述控制器控制所述调速机构停止工作。
2.如权利要求1所述的一种功率可调的风力发电设备，其特征在于，所述机舱内底部设有固定座，所述发电机固定设置于所述固定座上。
3.如权利要求2所述的一种功率可调的风力发电设备，其特征在于，所述调速机构包括第一调速杆、第二调速杆、第一伸缩杆和连接杆，所述第一调速杆套设于传动轴外侧，所述第二调速杆设置于固定座外壁与机舱内壁之间，所述第一调速杆和第二调速杆上分别套设有加速齿轮和减速齿轮，所述第一调速杆外侧套设两个挡环，所述连接杆底部套接于第一调速杆外侧且位于两个挡环之间，所述连接杆的顶部滑动连接于机舱内壁顶部，所述第一伸缩杆的固定端与机舱内侧壁固定连接，输出端与连接杆的外侧壁固定连接。
4.如权利要求3所述的一种功率可调的风力发电设备，其特征在于，所述第一调速杆内壁上设有滑槽，所述滑槽内设有弹簧，所述弹簧一端与滑槽的内壁固定连接，另一端固定设置铁块，所述弹簧处于被铁块自然拉伸状态时，铁块的底部位于滑槽内部，所述传动轴外壁上设有凹槽，所述凹槽内设有电磁铁，所述电磁铁与控制器连接。
5.如权利要求3所述的一种功率可调的风力发电设备，其特征在于，所述第二调速杆的两端分别与固定座外侧壁和机舱内侧壁滑动连接，所述第二调速杆底部设有第二伸缩杆，所述第二伸缩杆的固定端与机舱内壁底部固定连接。
6.如权利要求3所述的一种功率可调的风力发电设备，其特征在于，所述加速齿轮包括第一齿轮和第二齿轮，所述减速齿轮包括第三齿轮和第四齿轮，所述第一齿轮和第三齿轮套设于第一调速杆上，所述第二齿轮和第四齿轮套设于第二调速杆上，所述第一齿轮和第二齿轮相互啮合，所述第三齿轮和第四齿轮相互啮合。
7.如权利要求1所述的一种功率可调的风力发电设备，其特征在于，所述机舱底部垂直设置有塔架。
8.如权利要求1所述的一种功率可调的风力发电设备，其特征在于，所述风轮包括扇叶和整流罩，所述扇叶数量为三个，均匀分布为整流罩外侧，所述整流罩转动设置于所述机舱上并与传递轴连接。
9.如权利要求1所述的一种功率可调的风力发电设备，其特征在于，所述机舱内还设有储能装置，所述储能装置分别与控制器和发电机连接。
10.如权利要求1所述的一种功率可调的风力发电设备，其特征在于，所述机舱内壁顶部设有冷却风扇，所述冷却风扇与控制器连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |