CN116181565B - 一种保护叶片的风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明属于风力发电领域，尤其涉及一种保护叶片的风力发电机，包括立柱，立柱上端安装有支架，支架之间安装有第一外壳，第一外壳安装有叶片环，叶片环安装有三个叶片座，每个叶片座安装有叶片，叶片环远安装有辅助板，辅助板安装有三个齿轮座，每个齿轮座安装有第一齿轮，转动轴套安装有主板，主板内转动滑动安装有传动轴，传动轴上有第二齿轮，传动轴上安装有第三齿轮，主板安装有齿轮轴，齿轮轴上安装有第四齿轮，主板安装有第一齿轮箱，第一齿轮箱的输入端安装有第五齿轮，第一齿轮箱的输出端传动安装有发电机，发电机固定安装有支撑板，主板安装有第二外壳。本发明能够避免在极端风力条件下叶片转动过快使叶片损伤或使发电机损坏的情况发生。

Description

一种保护叶片的风力发电机

技术领域

本发明属于风力发电领域，尤其涉及一种保护叶片的风力发电机。

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，风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。而现有的风力发电设备有以下缺点：

现有的风力发电机在大风条件下叶片转速过快，尤其是叶片尖端处线速度最大结构却最薄弱，转速过高出现叶片解体的情况，或者叶片尖端打击被风裹挟的杂质而损坏。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种保护叶片的风力发电机，利用阻尼电机可以对叶片和进行减速，避免叶片转速过大的同时保护发电机，在阻尼电机产生的阻力不足以进行有效减速时能够断开叶片与发电机之间的传动，避免电机损伤，并且使叶片翻转并同时使其轴向向上翻转，使叶片状态变为贴近立柱并绕立柱旋转，并在此情况下依旧可以进行发电。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种保护叶片的风力发电机，包括立柱，其特征在于，所述立柱上端固定安装有支架，所述支架远离立柱的一端之间转动安装有第一外壳，所述第一外壳远离支架的一端转动安装有叶片环，所述叶片环远离第一外壳的一侧按圆周方向均匀分布固定安装有三个叶片座，每个所述叶片座远离叶片环的一端转动安装有叶片，所述叶片环远离叶片的一侧内部固定安装有辅助板，所述辅助板远离叶片的一侧其上三个长条处固定安装有三个齿轮座，每个所述齿轮座远离叶片的一侧滑动安装有第一齿轮，所述辅助板远离叶片的一侧中心处固定安装有转轴，所述转轴外侧转动安装有转动轴套，所述转动轴套远离叶片的一端固定安装有与第一外壳固定连接的主板，所述主板内位于第一齿轮正下方转动滑动安装有传动轴，所述传动轴上位于第一齿轮下侧的一段固定安装有与第一齿轮啮合传动连接的第二齿轮，所述传动轴上位于主板远离叶片的一侧固定安装有第三齿轮，所述主板中位于传动轴上侧转动安装有齿轮轴，所述齿轮轴上位于主板远离叶片的一侧处固定安装有与第三齿轮啮合传动连接的第四齿轮，所述主板远离叶片的一侧固定安装有第一齿轮箱，所述第一齿轮箱的输入端传动安装有与第四齿轮啮合传动的第五齿轮，所述第一齿轮箱的输出端传动安装有发电机，所述发电机下端两侧固定安装有与主板固定连接的支撑板，所述主板远离叶片的一侧固定安装有第二外壳。

进一步的，每个所述叶片相互靠近的一端靠近叶片环的一侧固定安装有推杆，每个所述推杆远离叶片的一端转动安装有推杆座，每个所述推杆座远离叶片的一侧固定安装有第一螺杆，每个所述第一螺杆靠近推杆座的一端啮合传动安装有与第一齿轮内圈啮合传动连接的第六齿轮，每个所述第六齿轮靠近推杆座的一端转动安装有第一支座，每个所述第一支座远离第六齿轮的一端固定安装在叶片环上。通过第一齿轮与第六齿轮之间的啮合传动实现叶片的翻折，达到减小叶片受风面，减小叶片旋转线速度，从而达到保护叶片的效果。

进一步的，每个所述齿轮座远离第一齿轮的一端内开设有滑槽，每个所述滑槽内滑动安装有与转轴相对转动滑动的滑动板，所述滑动板远离叶片的一侧位于第一齿轮内侧按圆周方向均匀分布固定安装有三个锁定座，所述第一齿轮远离叶片的一侧按圆周方向均匀分布开设有三个锁定口，每个所述锁定座远离滑动板的一端靠近第一齿轮的一侧固定安装有在锁定口中滑动的锁定块，所述辅助板靠近叶片的一侧按圆周方向均匀分布固定安装有三个电驱缸，每个所述电驱缸的伸长端穿过辅助板与滑动板固定连接。通过电驱缸一种驱动设备实现发电机与叶片环之间的断合与第一齿轮的锁定和解锁。

进一步的，所述滑动板上每个伸出齿轮座的一端固定安装有环形槽板，所述环形槽板外环处开设有环形槽，所述传动轴靠近叶片的一端固定安装有在环形槽内滑动的推轮，所述齿轮轴上位于第四齿轮远离叶片的一侧上转动安装有第七齿轮，所述主板远离叶片的一侧固定安装有第二齿轮箱，所述第二齿轮箱的输入端传动安装有与第七齿轮啮合传动的第八齿轮，所述第二齿轮箱的输出端穿过第二外壳传动安装有第二螺杆，所述第二螺杆远离第二齿轮箱的一端转动安装有与第二外壳固定连接的轴座。第二螺杆可以使叶片轴向向上翻转，避免叶片在翻折的过程中扫到立柱造成损伤。

进一步的，所述支架靠近第二螺杆的一端位于支架和第一外壳之间处固定安装有第九齿轮，所述第九齿轮与第一外壳之间转动连接，所述第九齿轮与第二螺杆啮合传动连接。

进一步的，所述传动轴远离叶片的一端开设有多个花键槽，所述花键槽内滑动安装有第一带轮，所述第一带轮靠近主板的一端转动安装有第二支座，所述第二支座固定安装在主板上，所述主板远离叶片的一侧位于支撑板的下侧固定安装有第三支座，所述第三支座远离主板的一端靠近主板的一侧固定安装有阻尼电机，所述阻尼电机的输出轴穿过第三支座固定安装有第二带轮，所述第一带轮与第二带轮之间传动连接有传动带。阻尼电机可以对叶片和发电机进行减速，并且能够驱动叶片的翻转。

进一步的，所述传动轴上位于第一外壳内的一段滑动转动安装有辅助滑套，所述辅助滑套固定安装在第一外壳内部，所述齿轮轴两端固定安装有固定块。

与现有技术相比，本一种保护叶片的风力发电机有以下优点：

利用阻尼电机可以对叶片和进行减速，避免叶片转速过大的同时保护发电机，在阻尼电机产生的阻力不足以进行有效减速时能够断开叶片与发电机之间的传动，避免电机损伤，并且通过阻尼电机使叶片翻转并同时使其轴向向上翻转，使叶片状态变为贴近立柱并绕立柱旋转，使叶片重量分布均匀，降低离心力对叶片的作用，并减小转动时叶片尖端的线速度，从而保护叶片避免叶片解体，利用螺杆的自锁效果使叶片的状态稳定，并在此情况下风力依旧作用在叶片上，能够使叶片旋转进行发电。

附图说明

图1是本发明的立体图。

图2是本发明的主体前视图。

图3是图2中E处局部放大图。

图4是图2中A-A处的剖视图。

图5是图2中F处局部放大图。

图6是图2中G处局部放大图。

图7是图2中H处局部放大图。

图8是本发明主体侧视图。

图9是图8中I处局部放大图。

图10是图8中C-C处的剖视图。

图11是图8中B-B处的剖视图。

图12是图8中D-D处的剖视图

图中，立柱3，支架2，第一外壳6，叶片环8，叶片座12，叶片1，辅助板9，齿轮座51，第一齿轮23，转轴16，转动轴套15，主板5，传动轴31，第二齿轮30，第三齿轮36，齿轮轴32，第四齿轮34，第一齿轮箱17，第五齿轮44，发电机18，支撑板19，第二外壳4，推杆13，推杆座25，第一螺杆14，第六齿轮24，第一支座20，滑槽53，滑动板26，锁定座27，锁定口50，锁定块28，电驱缸10，环形槽板21，环形槽22，推轮29，第七齿轮35，第二齿轮箱46，第八齿轮52，第二螺杆47，轴座48，第九齿轮7，花键槽45，第一带轮38，第二支座37，第三支座41，阻尼电机42，第二带轮40，传动带39，辅助滑套49，固定块33。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、图2、图3、图4、图7和图12所示，一种保护叶片的风力发电机，包括立柱3，其特征在于，立柱3上端固定安装有支架2，支架2远离立柱3的一端之间转动安装有第一外壳6，第一外壳6远离支架2的一端转动安装有叶片环8，叶片环8远离第一外壳6的一侧按圆周方向均匀分布固定安装有三个叶片座12，每个叶片座12远离叶片环8的一端转动安装有叶片1，叶片环8远离叶片1的一侧内部固定安装有辅助板9，辅助板9远离叶片1的一侧其上三个长条处固定安装有三个齿轮座51，每个齿轮座51远离叶片1的一侧滑动安装有第一齿轮23，辅助板9远离叶片1的一侧中心处固定安装有转轴16，转轴16外侧转动安装有转动轴套15，转动轴套15远离叶片1的一端固定安装有与第一外壳6固定连接的主板5，主板5内位于第一齿轮23正下方转动滑动安装有传动轴31，传动轴31上位于第一齿轮23下侧的一段固定安装有与第一齿轮23啮合传动连接的第二齿轮30，传动轴31上位于主板5远离叶片1的一侧固定安装有第三齿轮36，主板5中位于传动轴31上侧转动安装有齿轮轴32，齿轮轴32上位于主板5远离叶片1的一侧处固定安装有与第三齿轮36啮合传动连接的第四齿轮34，主板5远离叶片1的一侧固定安装有第一齿轮箱17，第一齿轮箱17的输入端传动安装有与第四齿轮啮合传动的第五齿轮44，第一齿轮箱17的输出端传动安装有发电机18，发电机18下端两侧固定安装有与主板固定连接的支撑板19，主板5远离叶片1的一侧固定安装有第二外壳4。

如图4、图5和图6所示，每个叶片1相互靠近的一端靠近叶片环8的一侧固定安装有推杆13，每个推杆13远离叶片1的一端转动安装有推杆座25，每个推杆座远离叶片1的一侧固定安装有第一螺杆14，每个第一螺杆14靠近推杆座25的一端啮合传动安装有与第一齿轮内圈啮合传动连接的第六齿轮24，每个第六齿轮24靠近推杆座25的一端转动安装有第一支座20，每个第一支座20远离第六齿轮24的一端固定安装在叶片环8上。

如图4、图5和图6所示，每个齿轮座51远离第一齿轮23的一端内开设有滑槽53，每个滑槽53内滑动安装有与转轴相对转动滑动的滑动板26，滑动板26远离叶片1的一侧位于第一齿轮23内侧按圆周方向均匀分布固定安装有三个锁定座27，第一齿轮23远离叶片1的一侧按圆周方向均匀分布开设有三个锁定口50，每个锁定座27远离滑动板26的一端靠近第一齿轮23的一侧固定安装有在锁定口50中滑动的锁定块28，辅助板9靠近叶片1的一侧按圆周方向均匀分布固定安装有三个电驱缸10，每个电驱缸10的伸长端穿过辅助板与滑动板26固定连接。

如图4、图5、图6、图7和图11所示，滑动板26上每个伸出齿轮座51的一端固定安装有环形槽板21，环形槽板21外环处开设有环形槽22，传动轴31靠近叶片1的一端固定安装有在环形槽22内滑动的推轮29，齿轮轴32上位于第四齿轮34远离叶片1的一侧上转动安装有第七齿轮35，主板5远离叶片1的一侧固定安装有第二齿轮箱46，第二齿轮箱46的输入端传动安装有与第七齿轮啮合传动的第八齿轮52，第二齿轮箱46的输出端穿过第二外壳4传动安装有第二螺杆47，第二螺杆47远离第二齿轮箱46的一端转动安装有与第二外壳4固定连接的轴座48。

如图1、图8、图9和图11所示，支架2靠近第二螺杆47的一端位于支架2和第一外壳6之间处固定安装有第九齿轮7，第九齿轮7与第一外壳6之间转动连接，第九齿轮7与第二螺杆47啮合传动连接。

如图4、图7和图11所示，传动轴31远离叶片1的一端开设有多个花键槽45，花键槽45内滑动安装有第一带轮38，第一带轮38靠近主板5的一端转动安装有第二支座37，第二支座固定安装在主板5上，主板5远离叶片1的一侧位于支撑板19的下侧固定安装有第三支座41，第三支座41远离主板5的一端靠近主板5的一侧固定安装有阻尼电机42，阻尼电机的输出轴穿过第三支座41固定安装有第二带轮40，第一带轮38与第二带轮40之间传动连接有传动带39。

如图7和图10所示，传动轴31上位于第一外壳6内的一段滑动转动安装有辅助滑套49，辅助滑套49固定安装在第一外壳6内部，齿轮轴32两端固定安装有固定块33。

工作原理：设备正常运转时，叶片1处于展开状态，叶片环8的轴向保持水平，锁定块28位于锁定口50内，第一齿轮23与叶片环8锁定不动，叶片1在风力所用下使叶片环8转动，带动第一齿轮23转动，通过传动轴将动力传导给发电机18实现风力发电。

当风速过快超过发电机18额定功率时，启动阻尼电机42产生电磁阻尼对传动轴进行减速，从而使叶片转速下保护发电机18，当叶片1速度过快导致阻尼电机42无法有效的进行减速时，启动电驱缸10推动滑动板，使第一齿轮23解除锁定同时使第三齿轮36断开与第四齿轮34的啮合并与第七齿轮35啮合，同时使第一齿轮23解锁，控制阻尼电机42转动带动第一齿轮23与叶片1环相对转动并驱动第七齿轮35转动，叶片环8在惯性和风力作用下与第一齿轮23反向转动，带动第六齿轮24转动使第一螺杆14伸出，从而使叶片1向轴向翻折，与此同时第二螺杆转动使叶片环8的轴向向上翻转，避免叶片1在向内翻折的过程中扫到立柱伤害叶片1。

在叶片1翻折九十度同时轴向也翻转九十度后控制电驱缸10拉回滑动板26，锁定第一齿轮23并使第三齿轮36脱离第七齿轮35再次与第四齿轮34啮合，叶片1和外壳在螺杆的自锁作用下不再翻转锁定其位置，同时此时风力还会作用在叶片1上使第一齿轮23转动进行发电，在此状态下叶片1的重量分散均匀，叶片1转动的线速度也非常小，避免叶片1在高速转动状态下解体或击打风中裹挟的杂质使叶片1损坏，同时在此状态下进行叶片1的安装与拆卸比之原始状态更加容易。

在风力下降后通过可控制阻尼电机42和电驱缸10使叶片1重新展开增大叶片1的迎风面积使风力发电效率增高。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种保护叶片的风力发电机，包括立柱(3)，其特征在于，所述立柱(3)上端固定安装有支架(2)，所述支架(2)远离立柱(3)的一端之间转动安装有第一外壳(6)，所述第一外壳(6)远离支架(2)的一端转动安装有叶片环(8)，所述叶片环(8)远离第一外壳(6)的一侧按圆周方向均匀分布固定安装有三个叶片座(12)，每个所述叶片座(12)远离叶片环(8)的一端转动安装有叶片(1)，所述叶片环(8)远离叶片(1)的一侧内部固定安装有辅助板(9)，所述辅助板(9)远离叶片(1)的一侧其上三个长条处固定安装有三个齿轮座(51)，每个所述齿轮座(51)远离叶片(1)的一侧滑动安装有第一齿轮(23)，所述辅助板(9)远离叶片(1)的一侧中心处固定安装有转轴(16)，所述转轴(16)外侧转动安装有转动轴套(15)，所述转动轴套(15)远离叶片(1)的一端固定安装有与第一外壳(6)固定连接的主板(5)，所述主板(5)内位于第一齿轮(23)正下方转动滑动安装有传动轴(31)，所述传动轴(31)上位于第一齿轮(23)下侧的一段固定安装有与第一齿轮(23)啮合传动连接的第二齿轮(30)，所述传动轴(31)上位于主板(5)远离叶片(1)的一侧固定安装有第三齿轮(36)，所述主板(5)中位于传动轴(31)上侧转动安装有齿轮轴(32)，所述齿轮轴(32)上位于主板(5)远离叶片(1)的一侧处固定安装有与第三齿轮(36)啮合传动连接的第四齿轮(34)，所述主板(5)远离叶片(1)的一侧固定安装有第一齿轮箱(17)，所述第一齿轮箱(17)的输入端传动安装有与第四齿轮啮合传动的第五齿轮(44)，所述第一齿轮箱(17)的输出端传动安装有发电机(18)，所述发电机(18)下端两侧固定安装有与主板固定连接的支撑板(19)，所述主板(5)远离叶片(1)的一侧固定安装有第二外壳(4)；

每个所述齿轮座(51)远离第一齿轮(23)的一端内开设有滑槽(53)，每个所述滑槽(53)内滑动安装有与转轴相对转动滑动的滑动板(26)，所述滑动板(26)远离叶片(1)的一侧位于第一齿轮(23)内侧按圆周方向均匀分布固定安装有三个锁定座(27)，所述第一齿轮(23)远离叶片(1)的一侧按圆周方向均匀分布开设有三个锁定口(50)，每个所述锁定座(27)远离滑动板(26)的一端靠近第一齿轮(23)的一侧固定安装有在锁定口(50)中滑动的锁定块(28)，所述辅助板(9)靠近叶片(1)的一侧按圆周方向均匀分布固定安装有三个电驱缸(10)，每个所述电驱缸(10)的伸长端穿过辅助板与滑动板(26)固定连接；

所述滑动板(26)上每个伸出齿轮座(51)的一端固定安装有环形槽板(21)，所述环形槽板(21)外环处开设有环形槽(22)，所述传动轴(31)靠近叶片(1)的一端固定安装有在环形槽(22)内滑动的推轮(29)，所述齿轮轴(32)上位于第四齿轮(34)远离叶片(1)的一侧上转动安装有第七齿轮(35)，所述主板(5)远离叶片(1)的一侧固定安装有第二齿轮箱(46)，所述第二齿轮箱(46)的输入端传动安装有与第七齿轮啮合传动的第八齿轮(52)，所述第二齿轮箱(46)的输出端穿过第二外壳(4)传动安装有第二螺杆(47)，所述第二螺杆(47)远离第二齿轮箱(46)的一端转动安装有与第二外壳(4)固定连接的轴座(48)；

其特征在于，所述支架(2)靠近第二螺杆(47)的一端位于支架(2)和第一外壳(6)之间处固定安装有第九齿轮(7)，所述第九齿轮(7)与第一外壳(6)之间转动连接，所述第九齿轮(7)与第二螺杆(47)啮合传动连接。

2.根据权利要求1所述的一种保护叶片的风力发电机，其特征在于，每个所述叶片(1)相互靠近的一端靠近叶片环(8)的一侧固定安装有推杆(13)，每个所述推杆(13)远离叶片(1)的一端转动安装有推杆座(25)，每个所述推杆座远离叶片(1)的一侧固定安装有第一螺杆(14)，每个所述第一螺杆(14)靠近推杆座(25)的一端啮合传动安装有与第一齿轮内圈啮合传动连接的第六齿轮(24)，每个所述第六齿轮(24)靠近推杆座(25)的一端转动安装有第一支座(20)，每个所述第一支座(20)远离第六齿轮(24)的一端固定安装在叶片环(8)上。

3.根据权利要求1所述的一种保护叶片的风力发电机，其特征在于，所述传动轴(31)远离叶片(1)的一端开设有多个花键槽(45)，所述花键槽(45)内滑动安装有第一带轮(38)，所述第一带轮(38)靠近主板(5)的一端转动安装有第二支座(37)，所述第二支座固定安装在主板(5)上，所述主板(5)远离叶片(1)的一侧位于支撑板(19)的下侧固定安装有第三支座(41)，所述第三支座(41)远离主板(5)的一端靠近主板(5)的一侧固定安装有阻尼电机(42)，所述阻尼电机的输出轴穿过第三支座(41)固定安装有第二带轮(40)，所述第一带轮(38)与第二带轮(40)之间传动连接有传动带(39)。

4.根据权利要求1所述的一种保护叶片的风力发电机，其特征在于，所述传动轴(31)上位于第一外壳(6)内的一段滑动转动安装有辅助滑套(49)，所述辅助滑套(49)固定安装在第一外壳(6)内部，所述齿轮轴(32)两端固定安装有固定块(33)。