CN117108443A - 一种风帆式风力发电机 - Google Patents

一种风帆式风力发电机 Download PDF

Info

Publication number
CN117108443A
CN117108443A CN202311376398.4A CN202311376398A CN117108443A CN 117108443 A CN117108443 A CN 117108443A CN 202311376398 A CN202311376398 A CN 202311376398A CN 117108443 A CN117108443 A CN 117108443A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wind
sail
adjusting
frame
adjusting device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202311376398.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117108443B (zh
Inventor
张勇
褚宏海
魏东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mars Shengshi Machinery Manufacturing Co ltd
Original Assignee
Mars Shengshi Machinery Manufacturing Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mars Shengshi Machinery Manufacturing Co ltd filed Critical Mars Shengshi Machinery Manufacturing Co ltd
Priority to CN202311376398.4A priority Critical patent/CN117108443B/zh
Publication of CN117108443A publication Critical patent/CN117108443A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117108443B publication Critical patent/CN117108443B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • F03D3/062—Rotors characterised by their construction elements
    • F03D3/066—Rotors characterised by their construction elements the wind engaging parts being movable relative to the rotor
    • F03D3/067—Cyclic movements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/005—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being vertical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/06—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/007—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations the wind motor being combined with means for converting solar radiation into useful energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • H02S10/10—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power including a supplementary source of electric power, e.g. hybrid diesel-PV energy systems
    • H02S10/12—Hybrid wind-PV energy systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/32—Wind speeds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/60—Control system actuates through
    • F05B2270/602—Control system actuates through electrical actuators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明涉及风力发电技术领域，提供了一种风帆式风力发电机，包括支撑架和转动设置于支撑架上的风帆装置以及风向调整装置，风向调整装置包括调风框架，调风框架内侧设有若干调风板，调风板按照一定的角度设置于调风框架上；风帆装置包括风帆转轴，风帆转轴上沿其周向均布设有若干风叶，风帆装置转动设置于风向调整装置的内侧。本发明提供的风帆式风力发电机，通过风向调整装置将来风进行导流，在化解风阻的同时，能够增加风帆装置的有效受风面积，从而提高了风能转化率，进而提高发电效率，提高其经济效益。

Description

一种风帆式风力发电机
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风帆式风力发电机。
背景技术
风力发电，顾名思义就是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。传统的商业风力发电机的风能转化装置多为三叶片螺旋桨式结构，装机高度多位几十米甚至上百米，为保证其运行安全，会限定叶片的最高转速，降低了风能利用率。受风的不稳定因素影响，传统的商业风力发电机做不到24小时发电，全年有30%的时间处于停摆状态，满负荷发电的时间只有30%，年平均发电效率大概在22%左右。再加上其较高的装机高度以及柱式的支撑结构，导致其安装及维护成本较高，而且一旦出现大风天气刹车失效或其他状况导致风叶转速过高等情况，极易造成支撑柱或叶片断裂，继而造成较大的经济损失。
目前，市场上出现了一种风帆式的风力发电机，其风能转化装置为水平旋转的风帆式结构，相比于传统的三叶片螺旋桨式结构，其装机高度有了明显降低，而且其支撑结构为框架式结构，装机面积大，安全性高，降低了安装和维护成本。
但是由于风能转化装置为水平旋转结构，其受风面为面向来风的一侧叶片所扫过的面积，准确来讲应为叶片的回转直径与其高度的乘积。由于叶片在水平面内回转，就造成有效受风面积仅为其受风面的一半，另一半则为阻力面积，其受到的风力则为阻止风叶回转的阻力。现有技术的风帆式风力发电机为解决阻力风的问题，将风叶转动设置于风叶框架上，其回转到风阻区域时，风叶的伸展方向与风向保持一致，从而避免阻力风的问题。但是，采用此种结构后，风能转化装置的有效受风面积偏小，风能转化率低，导致机组的发电效率低，经济效益不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风帆式风力发电机，其能够对作用在风叶上的风向进行调整，进而增大风能转化装置的有效受风面积，提高风能转化率，进而提高其经济效益。
本发明是这样实现的，一种风帆式风力发电机，包括支撑架和转动设置于所述支撑架上的风帆装置以及风向调整装置，所述风向调整装置包括调风框架，所述调风框架内侧设有若干调风板，所述调风板按照一定的角度设置于所述调风框架上；
所述风帆装置包括风帆转轴，所述风帆转轴上沿其周向均布设有若干风叶，所述风帆装置转动设置于所述风向调整装置的内侧。
作为一种改进的方案，所述调风框架为圆柱形框架，并与所述风帆转轴同轴设置，所述调风板沿所述调风框架的周向均匀布置并且设置于所述调风框架的内侧。
作为一种改进的方案，所述支撑架上设有承重平台，所述调风框架的回转轴处设有调风转轴，所述调风转轴转动设置于所述承重平台上；
所述支撑架上设有用于限制所述风向调整装置转动的锁止机构。
作为一种改进的方案，所述调风框架的下面设有调风环形轨道，所述承重平台上设有沿其周向均布的多个承重压力辊，所述承重压力辊的辊子上边缘滚动抵接在所述调风环形轨道的下面；
所述承重压力辊内设有弹性调心机构，使所述辊子在所述弹性调心机构的缓冲力作用下上下移动。
作为一种改进的方案，所述风叶通过风叶框架设置于所述风帆转轴上，所述风叶框架的下面设有风帆环形轨道，所述风向调整装置的底边框上也设有沿其周向均布的多个所述承重压力辊，所述承重压力辊的辊子滚动抵接在所述风帆环形轨道的下面。
作为一种改进的方案，所述锁止机构包括转动法兰和固定法兰，所述转动法兰固定套设于所述调风转轴上，所述转动法兰的外周面上沿其周向开设有多个锁止槽，所述锁止槽呈弧形结构并且与所述转动法兰的外周面平滑过渡；
所述固定法兰固定于所述承重平台上，所述固定法兰上沿其周向设有多个沿其径向延伸的固定套，所述固定套内套设有活塞杆，所述活塞杆的外端位于所述固定套内，所述固定套的外端拧设有调节螺塞，所述活塞杆的外端与所述调节螺塞的内端之间抵接有压缩弹簧；
所述活塞杆的另一端伸出所述固定套并转动设有压力辊，所述压力辊抵接在所述锁止槽的面上。
作为一种改进的方案，所述调风板通过调风板安装组件转动安装于所述调风框架上，所述调风板安装组件包括安装于所述调风框架上的限制所述调风板转动角度的限位安装件和用于安装所述调风板的转动安装件；
所述转动安装件铰接于所述限位安装件上，所述限位安装件上设有限制所述转动安装件的转动角度的限位部。
作为一种改进的方案，所述调风框架上设有用于调控所述调风板的迎风角度的调风板控制机构。
作为一种改进的方案，所述风帆装置和所述风向调整装置之间设有电磁加速装置；
所述电磁加速装置包括电感线圈绕组、控制器和导磁体，所述电感线圈绕组固定于所述调风框架上，所述电感线圈绕组用于产生电磁力，为所述导磁体提供加速度；
所述控制器包括位置传感器和控制单元，所述位置传感器用于感应所述导磁体靠近和远离所述电感线圈绕组，并向所述控制单元发出感应信号，所述控制单元用于接收所述位置传感器发出的感应信号，并控制所述电感线圈绕组的电路通断，以准确地为所述导磁体提供加速度；
所述导磁体固定设置于所述风帆装置上，并为所述风叶的转动提供助力。
作为一种改进的方案，所述风帆装置上设有沿所述风叶的转动轨迹均布的若干导磁体安装部，所述导磁体固定设置于所述导磁体安装部上；
所述电感线圈绕组以及所述控制器对应设置有多个，并沿对应所述导磁体的运动轨迹的周向均布设置。
作为一种改进的方案，所述支撑架上设有太阳能电池板，所述太阳能电池板的电力输出端与所述电磁加速装置电连接。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果如下：
本发明提供的风帆式风力发电机，由于其在风帆装置的外侧设置了风向调整装置，并且风向调整装置内设置了若干调风板，通过调风板将来风进行导流；采用风向调整装置后，风叶一般为固定式安装结构，受调风板的导流作用影响，处于推力风区域内的风叶所受到的风力的风向转变为正向风叶的方向，确保其所受的风推力不被减弱；处于风阻区域的风叶所受的风力，则被调风板导流后变向，一部分转化为推动风叶转动的推力，一部分则被导流出风向调整装置，在化解风阻的同时，增加了风帆装置的有效受风面积，从而提高了风能转化率，进而提高发电效率，提高其经济效益。
采用圆柱形的调风框架，并且将调风板沿调风框架的周向均匀布置并且设置于其内侧，即可实现风帆装置的“万向受风”，即无论风从何向吹来，都不影响调风板的调风导流作用及风帆装置的有效受风面积，确保其风能利用率及发电效率。
在支撑架上设置承重平台，在调风框架的回转轴处设有调风转轴，并使调风转轴转动设置于承重平台上，则可实现风向调整装置以调风转轴为中心进行旋转；当风速过大时，为防止风叶转动过快，而造成安全风险，通过风向调整装置的旋转，使调风板卸掉一部分风力，从而确保风帆装置的正常运转。
将调风板通过转动受限的限位安装件安装于调风框架上，使得调风板可沿风叶的正转方向进行有限转动，从而增大有效受风面积，进一步提升风向调整装置的风向调整效果。
在调风框架上设置调风板控制机构可便于工作人员根据实际工况的需要，调控调风板的迎风角度，使其达到最佳的导流卸风效果。
在支撑架上设置用于限制风向调整装置转动的锁止机构，则可确保风向调整装置在正常风力情况下保持固定，在强风情况下进行旋转，以保护机组的安全运行。
在调风框架的下面设有调风环形轨道，在承重平台上设有沿其周向均布的多个承重压力辊，并使承重压力辊的辊子上边缘滚动抵接在调风环形轨道的下面，则可实现在回转径向上对风向调整装置进行两点甚至多点支撑，分解调风转轴处的支撑压力，确保对风向调整装置的有效支撑；在承重压力辊内设置弹性调心机构后，即使在生产或安装过程中，调风框架由于其重力作用产生一定的形变，或者调风环形轨道产生形变，在转动过程中，在弹性调心机构的作用下，辊子会适应性地上下移动，且不受风向调整装置转动离心力的影响，进而实现对风向调整装置的有效支撑。
同理，采用承重压力辊对风帆装置进行支撑，也能实现对风帆装置获得同样的支撑效果。
采用滚动摩擦预压缩式的锁止机构，压力辊在压缩弹簧的作用下抵接在锁止槽内，在正常风力的状况下，由于压缩弹簧的弹性力作用，压力辊与转动法兰之间的摩擦力大于风力对风向调整装置产生的转动力，因此转动法兰会被锁止，使风向调整装置固定在承重平台上；当风力足够大时，其转动力大于压力辊与转动法兰之间的摩擦力，风向调整装置则在风力的作用下进行带阻尼转动，从而达到卸风效果；由于压力辊与转动法兰之间的摩擦力为滚动摩擦力，因此，在转动法兰转动的过程中，压力辊会发生转动，两者之间因摩擦产生的热量较低，两者之间因摩擦产生的磨损也较低，从而对转动法兰和压力辊实现了有效保护，延长两者的使用寿命。
在风帆装置和风向调整装置之间设有电磁加速装置，则可通过控制器的位置传感器感应导磁体的位置，电感线圈绕组在控制器的控制下适时通断电，从而实现对导磁体施加正向或反向拉力，从而实现对风帆装置的加速或减速。
在风帆装置和风向调整装置之间均布设有多个电磁加速装置，则可实现对风帆装置的连续加速或减速。
在支撑架上设有太阳能电池板，并将太阳能电池板的电力输出端与电磁加速装置电连接，即可实现对电磁加速装置的连续供电，确保电磁加速装置正常工作。
将调风板通过调风板安装座安装于调风框架上，并且其安装角度可调，则可便于工作人员根据实际需要，选择不同的安装角度的调风板安装座进行安装；或者选用角度可调式的调风板安装座，通过调整调风板安装座的安装角度，从而调整调风板的调风导流角度，以在确保该风帆式风力发电机运行的安全性。
本发明提供的风帆式风力发电机，通过风向调整装置将来风进行导流，在化解风阻的同时，能够增加风帆装置的有效受风面积，从而提高了风能转化率，进而提高发电效率，提高其经济效益。
附图说明
图1是本发明实施例提供的风帆式风力发电机的结构示意图；
图2是图1所示风帆式风力发电机的结构示意主视图；
图3是图2中A部分的放大视图；
图4是本发明实施例提供的导流板的导流效果示意图；
图5是本发明实施例提供的风向调整装置结构示意图；
图6是本发明实施例提供的承重压力辊的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的锁止机构的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的调风板安装组件的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的电磁加速装置的安装示意图；
其中： 1-支撑架，11-承重平台，2-风帆装置，21-风帆转轴，22-风叶，23-风叶框架，24-风帆环形轨道，3-风向调整装置，31-调风框架，32-调风板，33-调风转轴，34-调风环形轨道，35-调风板安装组件，351-限位安装件，352-转动安装件，4-锁止机构，41-转动法兰，411-锁止槽，42-固定法兰，421-固定套，422-活塞杆，423-调节螺塞，424-压力辊，5-承重压力辊，51-辊子，52-辊座，53-直线轴承，54-导向光杠，55-压力辊安装座，56-弹簧轴，57-调心压缩弹簧，6-电磁加速装置，61-电感线圈绕组，62-控制器，621-位置传感器，63-导磁体，7-太阳能电池板，8-卸风区，9-有效受风区，10-增益区。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的风帆式风力发电机，包括支撑架1和转动设置于支撑架1上的风帆装置2以及风向调整装置3，风向调整装置3包括调风框架，调风框架内侧设有若干调风板32，调风板32按照一定的角度设置于调风框架31上；风帆装置2包括风帆转轴21，风帆转轴21上沿其周向均布设有若干风叶22，风帆装置2转动设置于风向调整装置3的内侧，有效的提高了风力发电机的风能的利用率，提高了发电的效率。
图1至图3共同示出了本发明提供的风帆式风力发电机的结构示意图，为了便于说明，本图仅提供与本发明有关的结构部分。
风帆式风力发电机，包括支撑架1和转动设置于支撑架1上的风帆装置2以及风向调整装置3，风向调整装置3包括调风框架31，调风框架31内侧设有若干调风板32，通过调风板32将来风进行导流，调风板32按照一定的角度设置于调风框架31上；风帆装置2包括风帆转轴21，风帆转轴21上沿其周向均布设有若干风叶22，风帆装置2转动设置于风向调整装置3的内侧，同时通过风帆装置2的转动为发电机的转动提供动力，保证发电机正常的发电效果。
采用上述结构后，风叶22一般为固定式安装结构，如图4（图中箭头方向为风的运动方向）所示，受调风板32的导流作用影响，处于推力风区域（现有技术中的有效受风区9）内的风叶22所受到的风力的风向转变为正向风叶22的方向，确保其所受的风推力不被减弱；处于风阻区域的风叶22所受的风力，则被调风板32导流后变向，一部分转化为推动风叶22转动的推力，一部分则被导流出风向调整装置3，在化解风阻的同时，增大了有效受风区9；相比于现有技术，风帆装置2的有效受风面积增大60%以上，风能利用率提高50%以上，进而提高了发电效率，也即提高了其经济效益。
在该实施例中，如图5所示，调风框架31为圆柱形框架，并与风帆转轴21同轴设置，调风板32沿调风框架31的周向均匀布置并且设置于调风框架31的内侧。采用上述结构后，即可实现风帆装置2的“万向受风”，即无论风从何向吹来，都不影响调风板32的调风导流作用及风帆装置2的有效受风面积，确保其风能利用率及发电效率。
在该实施例中，在支撑架1上设置承重平台11，在调风框架31的回转轴处设有调风转轴33，并使调风转轴33转动设置于承重平台11上，则可实现风向调整装置3以调风转轴33为中心进行转动；当风速过大时，为防止风叶22转动过快，而造成安全风险，通过风向调整装置3的转动，使调风板32卸掉一部分风力，不仅能减少风帆装置的过风量，确保风帆装置2的正常运转，由于风向调整装置3的转动作用，形成了一定的陀螺效应，也能提高该风帆式风力发电机的整机稳定性，提高了其结构安全性。
在支撑架1上设置用于限制风向调整装置3转动的锁止机构4，则可确保风向调整装置3在正常风力情况下保持固定，在强风情况下进行转动，以保护机组的安全运行。
在该实施例中，在调风框架31的下面设有调风环形轨道34，在承重平台11上设有沿其周向均布的多个承重压力辊5，并使承重压力辊5的辊子51上边缘滚动抵接在调风环形轨道34的下面，则可实现在回转径向上对风向调整装置3进行两点甚至多点支撑，分解调风转轴33处的支撑压力，确保对风向调整装置3的有效支撑。
在该实施例中，如图6所示，在承重压力辊5内设置弹性调心机构，该弹性调心机构包括转动安装于辊子51两个轴端的辊座52，辊座52上设有竖向安装的直线轴承53，直线轴承53内套设有导向光杠54，导向光杠54的下端拧设于压力辊安装座55上，辊座52上还固定设有弹簧轴56，弹簧轴56上套设有调心压缩弹簧57，调心压缩弹簧57的上端抵接在辊座52的下面，调心压缩弹簧57的下端抵接在压力辊安装座55的上面，压力辊安装座55固定安装在承重平台上。由于风帆装置2和风向调整装置3的体积和重量都比较大，实际生产及安装过程中很难做到将风向调整装置3的支撑中心集中到其回转轴上，并实现转动平衡，采用上述结构的承重压力辊5后，即使在生产或安装过程中，调风框架31由于其重力作用产生一定的形变，或者调风环形轨道34产生形变，在弹性调心机构的作用下，辊子51会上下移动，且不受风向调整装置3转动离心力的影响，进而实现对风向调整装置3的有效支撑。
在该实施例中，风叶22通过风叶框架23设置于风帆转轴21上，风叶框架23的下面设有风帆环形轨道24，风向调整装置3的底边框上也设有沿其周向均布多个承重压力辊5，承重压力辊5的辊子51滚动抵接在风帆环形轨道24的下面。采用承重压力辊5对风帆装置2进行支撑，也能实现对风帆装置2获得与风向调整装置3同样的支撑效果。
在该实施例中，如图7所示，锁止机构4包括转动法兰41和固定法兰42，转动法兰41固定套设于调风转轴33上，转动法兰41的外周面上沿其周向开设有多个锁止槽411，锁止槽411呈弧形结构并且与转动法兰41的外周面平滑过渡；
固定法兰42固定于承重平台11上，固定法兰42上沿其周向设有多个沿其径向延伸的固定套421，固定套421内套设有活塞杆422，活塞杆422的外端位于固定套421内，固定套421的外端拧设有调节螺塞423，活塞杆422的外端与调节螺塞423的内端之间抵接有压缩弹簧（图中未示出）。活塞杆422的另一端伸出固定套421并转动设有压力辊424，压力辊424抵接在锁止槽411的锁止槽的面上。
采用此种机构的锁止机构4，压力辊424在压缩弹簧的作用下抵接在锁止槽411内，在正常风力的状况下，由于压缩弹簧的弹性力作用，压力辊424与转动法兰41之间的摩擦力大于风力对风向调整装置3产生的转动力，因此转动法兰41会被锁止，使风向调整装置3固定在承重平台11上；当风力足够大时，其转动力大于压力辊424与转动法兰41之间的摩擦力，风向调整装置3则在风力的作用下进行带阻尼转动，从而达到卸风效果；由于压力辊424与转动法兰41之间的摩擦力为滚动摩擦力，因此，在转动法兰41转动的过程中，压力辊424会发生转动，两者之间因摩擦产生的热量较低，两者之间因摩擦产生的磨损也较低，从而对转动法兰41和压力辊424实现了有效保护，延长两者的使用寿命。
当然，能够起到同样效果的锁止机构4还有多种，本实施例仅为众多实施例的一种，在此就不再一一赘述。
在该实施例中，调风板32通过调风板安装组件35安装于调风框架31上，如图8所示，调风板安装组件35包括安装于调风框架31上的限位安装件351和用于安装调风板32的转动安装件352；转动安装件352铰接于限位安装件351上，转动安装件352的转动角度受限。在该实施例中，可在在限位安装件351和转动安装件352的铰接处设置限位结构，从而限制转动安装件352的转动角度，使转动安装件352只能沿风叶22转动的方向在一定角度范围内旋转及复位。
在实际工作过程中，处于卸风区8内的调风板32的正面为迎风面，由于受到限位安装件的限制作用，其无法旋转，此区域内的调风板32正常卸风；处于有效受风区9内处于下游区域的调风板32，由于其背面为迎风面，调风板32在风力的作用下沿风叶22的转动方向旋转，并受风力大小及调风板安装组件35的限位作用影响，其旋转角度有限，此区域内的调风板32风向改变并吹向风叶22的背面，推动风叶22向前转动；处于有效受风区9下游的部分调风板32，由于其安装位置处于风叶22的回转轨迹外侧，并且其背面为迎风面，同样其可改变风向，并使其吹向风叶22的背面，推动风叶22向前转动，该区域为增益区10。
通过使用上述结构的调风板安装组件35，不仅能提高有效受风区9内的风能转化率，还能增加增益区10，进一步提升该风帆式风力发电机的风能利用率，相比于现有技术，可将风能利用率提高60%以上。
需要注意的是，能够实现调风板32在一定角度范围内旋转的调风板安装结构还有多种，以上仅为其众多实施例的一种，在此就不再一一赘述。
在该实施例中，在调风框架31上设有用于调控调风板32的迎风角度的调风板控制机构（图中未示出），可便于工作人员根据实际工况的需要，调控调风板的迎风角度，使其达到最佳的导流卸风效果。在该实施例中，可通过设置纯机械结构对多个或单个调风板32的迎风角度进行调整，也可通过设置由电机或者泵等动力源驱动的机械调整结构对单个或多个调风板32的迎风角度进行适时调整，以满足实际工况需要；同时，当风力过大或需要增大调风板32的卸风作用时，可通过改变部分调风板32的迎风角，增大卸风区8面积，以保护机组的运行安全。
在该实施例中，在风帆装置2和风向调整装置3之间设有电磁加速装置6，如图9所示，电磁加速装置6包括电感线圈绕组61、控制器62和导磁体63，电感线圈绕组61固定于调风框架31上，电感线圈绕组61用于产生电磁力，为导磁体63提供加速度；为确保电磁加速装置的工作效果，调风框架31选用非导磁性材料制成；
控制器62包括位置传感器621和控制单元（图中未示出），位置传感器621用于感应导磁体63靠近和远离所述电感线圈绕组61，并向控制单元发出感应信号，控制单元用于接收位置传感器621发出的感应信号，并控制电感线圈绕组61的电路通断，以准确地为导磁体63提供加速度；导磁体63固定设置于风帆装置2上，并为风叶22的转动提供助力。
采用上述结构后，可通过位置传感器621感应导磁体63的位置，电感线圈绕组61在控制器62的控制下适时通断电，从而实现对导磁体63施加正向或反向拉力；当需要加速时，导磁体63到达靠近感应位置后，电感线圈绕组61在控制器62的控制下通电，产生磁场，从而对导磁体63产生正向拉力，导磁体63到达电感线圈绕组61的中心位置后，电感线圈绕组61断电，磁力消失，导磁体63的加速完成并匀速通过，从而实现对风帆装置2进行加速；当风帆装置2的转速过高需要减速时，导磁体63通过电感线圈绕组61中心位置后，在控制器62的作用下，电感线圈绕组61通电，产生磁场，对导磁体63产生反向拉力，导磁体63到达远离位置后，电感线圈绕组61断电，完成对导磁体63的减速过程，从而实现对风帆装置2减速。
在该实施例中，导磁体63可用永磁铁替换，当选用永磁铁作为导磁体63时，在磁铁到达靠近感应位置后，即可通过控制器62对电感线圈绕组61反接电源使其产生反向磁场，对永磁铁施加阻力，继而实现对风帆装置2进行减速。
在该实施例中，可在风帆装置2和风向调整装置3之间设置多组电磁加速装置6，并沿对应导磁体63的运动轨迹的周向均布设置，则可实现对风帆装置2的连续加速或减速。
在该实施例中，在支撑架1上设有太阳能电池板7，并将太阳能电池板7的电力输出端与电磁加速装置6电连接，即可实现对电磁加速装置的连续供电，确保电磁加速装置6正常工作。需要注意的是，虽然在能量转化过程中会产生能量损失，但是太阳能电池板7的安装面积受限，其所产生的电量作为辅助电力储存，并供给风力发电机组的辅助电力设备设施使用所产生的经济效益要明显强于将其直接并网。
本发明提供的风帆式风力发电机，通过风向调整装置将来风进行导流，在化解风阻的同时，能够增加风帆装置的有效受风面积，从而提高了风能转化率，进而提高发电效率，提高其经济效益。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风帆式风力发电机，包括支撑架和转动设置于所述支撑架上的风帆装置，其特征在于：还包括风向调整装置，所述风向调整装置包括调风框架，所述调风框架内侧设有若干调风板，所述调风板按照一定的角度设置于所述调风框架上，每个位于所述风向调整装置迎风侧的所述调风板将作用风的方向向有利于所述风帆装置转动的方向进行导向；
所述风帆装置包括风帆转轴，所述风帆转轴上沿其周向均布设有若干风叶，所述风帆装置转动设置于所述风向调整装置的内侧。
2.如权利要求1所述的风帆式风力发电机，其特征在于：所述调风框架为圆柱形框架，并与所述风帆转轴同轴设置，所述调风板沿所述调风框架的周向均匀布置并且设置于所述调风框架的内侧。
3.如权利要求2所述的风帆式风力发电机，其特征在于：所述支撑架上设有承重平台，所述调风框架的回转轴处设有调风转轴，所述调风转轴转动设置于所述承重平台上；
所述支撑架上设有用于限制所述风向调整装置转动的锁止机构。
4.如权利要求3所述的风帆式风力发电机，其特征在于：所述调风框架的底部设有调风环形轨道，所述承重平台上设有沿其周向均布的多个承重压力辊，所述承重压力辊的辊子上边缘滚动抵接在所述调风环形轨道的下面；
所述承重压力辊内设有弹性调心机构，使所述辊子在所述弹性调心机构的缓冲力作用下上下移动。
5.如权利要求4所述的风帆式风力发电机，其特征在于：所述风叶通过风叶框架设置于所述风帆转轴上，所述风叶框架的下面设有风帆环形轨道，所述风向调整装置的底边框上也设有沿其周向均布的多个所述承重压力辊，所述承重压力辊的辊子滚动抵接在所述风帆环形轨道的下面。
6.如权利要求3所述的风帆式风力发电机，其特征在于：所述锁止机构包括转动法兰和固定法兰，所述转动法兰固定套设于所述调风转轴上，所述转动法兰的外周面上沿其周向开设有多个锁止槽，所述锁止槽呈弧形结构并且与所述转动法兰的外周面平滑过渡；
所述固定法兰固定于所述承重平台上，所述固定法兰上沿其周向设有多个沿其径向延伸的固定套，所述固定套内套设有活塞杆，所述活塞杆的外端位于所述固定套内，所述固定套的外端拧设有调节螺塞，所述活塞杆的外端与所述调节螺塞的内端之间抵接有压缩弹簧；
所述活塞杆的另一端伸出所述固定套并转动设有压力辊，所述压力辊抵接在所述锁止槽的面上。
7.如权利要求1所述的风帆式风力发电机，其特征在于：所述调风板通过调风板安装组件转动安装于所述调风框架上，所述调风板安装组件包括安装于所述调风框架上的限制所述调风板转动角度的限位安装件和用于安装所述调风板的转动安装件；
所述转动安装件铰接于所述限位安装件上，所述限位安装件上设有限制所述转动安装件的转动角度的限位部。
8.如权利要求1所述的风帆式风力发电机，其特征在于：所述调风框架上设有用于调控所述调风板的迎风角度的调风板控制机构。
9.如权利要求1至8任一项所述的风帆式风力发电机，其特征在于：所述风帆装置和所述风向调整装置之间设有电磁加速装置；
所述电磁加速装置包括电感线圈绕组、控制器和导磁体，所述电感线圈绕组固定于所述调风框架上，所述导磁体固设于所述风帆装置上，所述电感线圈绕组用于产生电磁力，为所述导磁体提供加速度；
所述控制器包括位置传感器和控制单元，所述位置传感器用于感应所述导磁体靠近和远离所述电感线圈绕组，并向所述控制单元发出感应信号，所述控制单元用于接收所述位置传感器发出的感应信号，并控制所述电感线圈绕组的电路通断，以准确地为所述导磁体提供加速度。
10.如权利要求9所述的风帆式风力发电机，其特征在于：所述支撑架上设有太阳能电池板，所述太阳能电池板的电力输出端与所述电磁加速装置电连接。
CN202311376398.4A 2023-10-24 2023-10-24 一种风帆式风力发电机 Active CN117108443B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311376398.4A CN117108443B (zh) 2023-10-24 2023-10-24 一种风帆式风力发电机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311376398.4A CN117108443B (zh) 2023-10-24 2023-10-24 一种风帆式风力发电机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117108443A true CN117108443A (zh) 2023-11-24
CN117108443B CN117108443B (zh) 2024-02-20

Family

ID=88811378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311376398.4A Active CN117108443B (zh) 2023-10-24 2023-10-24 一种风帆式风力发电机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117108443B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3801673A1 (de) * 1987-03-18 1988-09-29 Ernst Buttler Vertikal-windturbine
US5380149A (en) * 1990-05-31 1995-01-10 Valsamidis; Michael Wind turbine cross wind machine
CN101169102A (zh) * 2007-11-02 2008-04-30 黄金德 大功率聚风导流风动机
US20100213722A1 (en) * 2009-02-24 2010-08-26 Viewtek2 L.L.C. Wind turbine generators
CN207145132U (zh) * 2017-05-25 2018-03-27 重庆工业职业技术学院 汽车风能发电导流机构及其发电组件
CN114320753A (zh) * 2021-12-27 2022-04-12 曾庆福 一种塔楼式垂直轴风力发电系统
KR20220084514A (ko) * 2020-12-14 2022-06-21 주식회사 에이스이앤티 수직축 풍력발전기
CN217421413U (zh) * 2022-07-01 2022-09-13 陕西东方长安航空科技有限公司 一种导流式垂直轴风力发电机结构

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3801673A1 (de) * 1987-03-18 1988-09-29 Ernst Buttler Vertikal-windturbine
US5380149A (en) * 1990-05-31 1995-01-10 Valsamidis; Michael Wind turbine cross wind machine
CN101169102A (zh) * 2007-11-02 2008-04-30 黄金德 大功率聚风导流风动机
US20100213722A1 (en) * 2009-02-24 2010-08-26 Viewtek2 L.L.C. Wind turbine generators
CN207145132U (zh) * 2017-05-25 2018-03-27 重庆工业职业技术学院 汽车风能发电导流机构及其发电组件
KR20220084514A (ko) * 2020-12-14 2022-06-21 주식회사 에이스이앤티 수직축 풍력발전기
CN114320753A (zh) * 2021-12-27 2022-04-12 曾庆福 一种塔楼式垂直轴风力发电系统
CN217421413U (zh) * 2022-07-01 2022-09-13 陕西东方长安航空科技有限公司 一种导流式垂直轴风力发电机结构

Also Published As

Publication number Publication date
CN117108443B (zh) 2024-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7944074B2 (en) Wind turbine direct drive airgap control method and system
CN106401869B (zh) 多维度磁悬浮风能捕获系统
US9470210B2 (en) Magnet configurations for magnetic levitation of wind turbines and other apparatus
CN109672299B (zh) 风力磁悬浮飞轮辅助发电系统
CN107559138B (zh) 垂直轴风力发电装置及其变桨距控制方法
CN107013410B (zh) 一种垂直轴永磁直驱风力发电机及其控制方法
CN117108443B (zh) 一种风帆式风力发电机
US9797383B1 (en) Magnet configurations for magnetic levitation of wind turbines and other apparatus
CN210799741U (zh) 调心磁悬浮轴承系统及发电机
CN109973307B (zh) 一种可以自动调节方向的风力发电装置
CN201230292Y (zh) 用于垂直轴风力发电机的磁悬浮装置
CN206419168U (zh) 一种离网小型垂直轴风力发电机电磁‑机械联合制动装置
CN210839213U (zh) 双层直驱型风力发电机
CN102116263A (zh) 一种攻角跟随式兆瓦级垂直轴风力发电机
CN111852776A (zh) 一种低速恒态稳定风力机及工作方法
CN112177868B (zh) 调心磁悬浮轴承系统及发电机
CN108547734A (zh) 一种自动限速垂直轴风力发电机
CN114893353B (zh) 一种垂直轴风力发电机
CN219197557U (zh) 一种水平轴磁悬浮风力发电机
CN220890407U (zh) 一种风帆式风力发电机承重辊
CN220850488U (zh) 一种风力发电机刹车装置
CN219452287U (zh) 一种风机发电转轴限速器
CN116928028B (zh) 一种海上全向迎风式风力发电装置
CN102926931A (zh) 用于风力涡轮机的浆距角的调节系统
CN218816736U (zh) 一种基于高层建筑的风力发电设备

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant