CN117948244B - 一种可随风向转动的风能发电设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于风力发电设备技术领域，尤其是一种可随风向转动的风能发电设备，针对现在的风力发电设备不能应用强风本身来提高刹车效果的问题，现提出以下方案，包括主机箱，所述主机箱的端部固定有尾舵固定杆，所述尾舵固定杆的端部固定有尾舵板，所述主机箱的内部开设有发电腔室，所述主机箱的内部固定有发电机组固定架，所述发电机组固定架的内部固定有发电机组，所述主机箱的一端位置固定有固定筒。本发明进气直接沿着桨叶导气管进入进风腔道内，使得气体进入气动推杆内，将刹车弧板顶出使得外壁的刹车片与转动中轴孔的内部抵压，风力越大刹车片与转动中轴孔内壁的摩擦力越大，具有更好的刹车效果，保证停机不转动。

Description

一种可随风向转动的风能发电设备

技术领域

本发明涉及风力发电设备技术领域，尤其涉及一种可随风向转动的风能发电设备。

背景技术

风力发电是指把风的动能转为电能，风是一种没有公害的能源，利用风力发电非常环保，且能够产生的电能非常巨大，因此越来越多的国家更加重视风力发电，风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。

现有的风力发电设备在使用过程中，存在以下问题：在发电设备超过发电的风力等级时，需要对风力发电设备停机维护，防止叶片转速过快，对叶片及内部机组造成损坏，但是现在的风力发电设备的停机维护的刹车都通过电控刹车，在刹车后风力等级逐渐变大承受的阻力越大，不能很好的利用强风本身来提高停机刹车的工作，而现有技术不易解决此类问题，因此，亟需可随风向转动的风能发电设备来解决上述问题。

发明内容

基于现在的风力发电设备不能应用强风本身来提高刹车效果的技术问题，本发明提出了一种可随风向转动的风能发电设备。

本发明提出的一种可随风向转动的风能发电设备，包括主机箱，所述主机箱的端部固定有尾舵固定杆，所述尾舵固定杆的端部固定有尾舵板，所述主机箱的内部开设有发电腔室，所述主机箱的内部固定有发电机组固定架，所述发电机组固定架的内部固定有发电机组，所述主机箱的一端位置固定有固定筒，所述固定筒的中间位置开设有转动中轴孔，所述转动中轴孔内设置有转动中轴，所述转动中轴的一端固定有旋转毂安装盘，所述转动中轴的另一端固定有驱动转盘，所述发电机组固定架的一端固定有第一固定架，所述第一固定架的一端位置固定有第二固定架，且第一固定架和第二固定架之间通过轴承固定有三个行星齿轮，三个所述行星齿轮成圆周阵列分布，所述旋转毂安装盘的一端固定有旋转毂，所述旋转毂的内部设置有三个变桨机构，且变桨机构固定有桨叶固定座，三个桨叶固定座均固定有桨叶，所述旋转毂的一端固定有旋转毂锥筒。

优选地，所述发电机组包括三个发电机，所述发电腔室的底部固定有配电箱，所述发电机组的输出端与配电箱之间电性连接。

优选地，所述驱动转盘位于主机箱的内部，且驱动转盘的圆周内壁固定有驱动内齿环，三个所述行星齿轮均与驱动内齿环的内部相啮合，三个行星齿轮的固定轴端部分别与三个发电机的输出轴相固定。

优选地，所述变桨机构包括旋转毂圆周开设的固定座安装孔，所述固定座安装孔的内部固定有舵机，舵机的输出轴固定有变桨驱动齿轮，所述桨叶固定座的底部固定有校桨旋转座，所述校桨旋转座的圆周位置固定有校桨齿轮，所述校桨旋转座位于固定座安装孔的底部转动卡接固定，所述校桨齿轮与变桨驱动齿轮相啮合。

优选地，所述旋转毂和旋转毂安装盘的内部设置有同一组刹车机构，刹车机构包括桨叶两侧开设的进风口，所述进风口的顶部铰接有进风门，所述桨叶的内部与进风门底部之间铰接有同一个电动推杆，所述进风口延伸至桨叶的底部并密封套设有桨叶导气管，所述桨叶导气管延伸并贯穿桨叶固定座和校桨旋转座的底部。

优选地，所述旋转毂的内部固定有旋转毂导气管，三个所述桨叶导气管与旋转毂导气管的端部相密封套接，所述旋转毂安装盘的内部开设有进风腔道，所述进风腔道贯穿至转动中轴内部，且位于旋转毂安装盘一侧的进风腔道与旋转毂导气管之间密封固定。

优选地，所述转动中轴的圆周外壁设置有三组气刹组件，气刹组件包括转动中轴圆周外壁开设的刹车弧板收纳槽，所述刹车弧板收纳槽的内部铰接有刹车弧板，所述刹车弧板的一侧与刹车弧板收纳槽的内壁之间铰接有同一个气动推杆，所述转动中轴的内部开设有三个气动推杆进气孔，刹车弧板收纳槽和进风腔道均与气动推杆进气孔相导通，所述气动推杆的进气端通过气管与气动推杆进气孔密封固定，所述刹车弧板与刹车弧板收纳槽之间固定有复位弹簧，所述刹车弧板与转动中轴孔接触的位置固定有刹车片。

优选地，所述旋转毂锥筒的一端开设有四个风压检测孔，四个风压检测孔成圆周阵列分布，所述旋转毂锥筒的内部固定有四个风压传感器，风压传感器的检测端朝向风压检测孔外部安装。

优选地，所述主机箱的底部安装有安装底筒，所述安装底筒与主机箱之间设置有转向机构，所述转向机构包括安装底筒顶部转动卡接的转向顶座，所述转向顶座的底部固定有转向内齿环，所述安装底筒的内壁固定有转向驱动电机，所述转向驱动电机的输出轴固定有转向驱动齿轮，转向驱动齿轮与转向内齿环的内壁相啮合。

优选地，所述安装底筒的顶部固定有两个固定半环，两个固定半环组合成限位圆环，所述固定半环与安装底筒的顶部之间合并设置有转向圆槽，所述转向顶座的圆周底部固定有转向环，所述转向环转动卡接在转向圆槽的内部。

本发明中的有益效果为：

该可随风向转动的风能发电设备，在发电过程中，当风力等级超过发电设备承受等级时，需要停机保证发电设备的安全，在停机后，通过舵机控制桨叶固定座和桨叶整体的转动，使得桨叶的叶面与风向平行，此时桨叶受到的风阻最小，且电动推杆伸长，将桨叶底部的两个进风门打开，强风直接灌入进风口的内部，进气直接沿着桨叶导气管进入进风腔道内，使得气体进入气动推杆内，将刹车弧板顶出使得外壁的刹车片与转动中轴孔的内部抵压，风力越大刹车片与转动中轴孔内壁的摩擦力越大，具有更好的刹车效果，保证停机不转动。

该可随风向转动的风能发电设备，在运行过程中，旋转毂锥筒上设置的四个风压传感器检测正向的风压不同时，此时则与风向有偏移，转向机构进行调整，在转向机构调整过程中，底部的转向驱动电机驱动转向内齿环对转向顶座进行偏移，使得顶部发电的主机箱的指向产生偏移，使得发电设备迎风发电，转向机构使得发电设备更好的调节得到更大的发电效率。

该可随风向转动的风能发电设备，通过设置发电机组的不同，发电机组具有三个发电机，且充分利用内部的空间，具有更高的发电效率，且三个发电机组具有更大的风力抵消能耗，可以以应对更大的风力等级进行发电，具有更大的工作范围。

附图说明

图1为本发明提出的一种可随风向转动的风能发电设备的整体结构示意图；

图2为本发明提出的一种可随风向转动的风能发电设备的侧视结构剖视示意图；

图3为本发明提出的一种可随风向转动的风能发电设备的发电机组结构示意图；

图4为本发明提出的一种可随风向转动的风能发电设备的旋转毂结构示意图；

图5为本发明提出的一种可随风向转动的风能发电设备的风压传感器结构示意图；

图6为本发明提出的一种可随风向转动的风能发电设备的进风门结构示意图；

图7为本发明提出的一种可随风向转动的风能发电设备的进风腔道结构示意图；

图8为本发明提出的一种可随风向转动的风能发电设备的刹车机构结构示意图；

图9为本发明提出的一种可随风向转动的风能发电设备图8中的A部分结构放大示意图；

图10为本发明提出的一种可随风向转动的风能发电设备的转向机构结构示意图；

图11为本发明提出的一种可随风向转动的风能发电设备的转向机构俯视结构剖视示意图。

图中：1、主机箱；2、尾舵固定杆；3、尾舵板；4、固定筒；5、桨叶；6、桨叶固定座；7、旋转毂锥筒；8、旋转毂；9、安装底筒；10、配电箱；11、发电机；12、发电机组固定架；13、驱动转盘；14、旋转毂安装盘；15、第一固定架；16、行星齿轮；17、第二固定架；18、驱动内齿环；19、校桨旋转座；20、风压检测孔；21、校桨齿轮；22、桨叶导气管；23、固定座安装孔；24、旋转毂导气管；25、风压传感器；26、进风门；27、进风口；28、电动推杆；29、进风腔道；30、刹车弧板；31、转动中轴；32、气动推杆；33、刹车片；34、刹车弧板收纳槽；35、气动推杆进气孔；36、固定半环；37、转向圆槽；38、转向顶座；39、转向环；40、转向驱动齿轮；41、转向内齿环；42、转向驱动电机。

具体实施方式

参照图1-图11，一种可随风向转动的风能发电设备，包括主机箱1，主机箱1的端部固定有尾舵固定杆2，尾舵固定杆2的端部固定有尾舵板3，主机箱1的内部开设有发电腔室，主机箱1的内部固定有发电机组固定架12，发电机组固定架12的内部固定有发电机组，主机箱1的一端位置固定有固定筒4，固定筒4的中间位置开设有转动中轴孔，转动中轴孔内设置有转动中轴31，转动中轴31的一端固定有旋转毂安装盘14，转动中轴31的另一端固定有驱动转盘13，发电机组固定架12的一端固定有第一固定架15，第一固定架15的一端位置固定有第二固定架17，且第一固定架15和第二固定架17之间通过轴承固定有三个行星齿轮16，三个行星齿轮16成圆周阵列分布，旋转毂安装盘14的一端固定有旋转毂8，旋转毂8的内部设置有三个变桨机构，且变桨机构固定有桨叶固定座6，三个桨叶固定座6均固定有桨叶5，旋转毂8的一端固定有旋转毂锥筒7。

进一步的，发电机组包括三个发电机11，发电腔室的底部固定有配电箱10，发电机组的输出端与配电箱10之间电性连接；

进一步的，驱动转盘13位于主机箱1的内部，且驱动转盘13的圆周内壁固定有驱动内齿环18，三个行星齿轮16均与驱动内齿环18的内部相啮合，三个行星齿轮16的固定轴端部分别与三个发电机11的输出轴相固定；

进一步的，变桨机构包括旋转毂8圆周开设的固定座安装孔23，固定座安装孔23的内部固定有舵机，舵机的输出轴固定有变桨驱动齿轮，桨叶固定座6的底部固定有校桨旋转座19，校桨旋转座19的圆周位置固定有校桨齿轮21，校桨旋转座19位于固定座安装孔23的底部转动卡接固定，校桨齿轮21与变桨驱动齿轮相啮合；

进一步的，旋转毂8和旋转毂安装盘14的内部设置有同一组刹车机构，刹车机构包括桨叶5两侧开设的进风口27，进风口27的顶部铰接有进风门26，桨叶5的内部与进风门26底部之间铰接有同一个电动推杆28，进风口27延伸至桨叶5的底部并密封套设有桨叶导气管22，桨叶导气管22延伸并贯穿桨叶固定座6和校桨旋转座19的底部；

进一步的，旋转毂8的内部固定有旋转毂导气管24，三个桨叶导气管22与旋转毂导气管24的端部相密封套接，旋转毂安装盘14的内部开设有进风腔道29，进风腔道29贯穿至转动中轴31内部，且位于旋转毂安装盘14一侧的进风腔道29与旋转毂导气管24之间密封固定；

进一步的，转动中轴31的圆周外壁设置有三组气刹组件，气刹组件包括转动中轴31圆周外壁开设的刹车弧板收纳槽34，刹车弧板收纳槽34的内部铰接有刹车弧板30，刹车弧板30的一侧与刹车弧板收纳槽34的内壁之间铰接有同一个气动推杆32，转动中轴31的内部开设有三个气动推杆进气孔35，刹车弧板收纳槽34和进风腔道29均与气动推杆进气孔35相导通，气动推杆32的进气端通过气管与气动推杆进气孔35密封固定，刹车弧板30与刹车弧板收纳槽34之间固定有复位弹簧，刹车弧板30与转动中轴孔接触的位置固定有刹车片33；

进一步的，旋转毂锥筒7的一端开设有四个风压检测孔20，四个风压检测孔20成圆周阵列分布，旋转毂锥筒7的内部固定有四个风压传感器25，风压传感器25的检测端朝向风压检测孔20外部安装；

进一步的，主机箱1的底部安装有安装底筒9，安装底筒9与主机箱1之间设置有转向机构，转向机构包括安装底筒9顶部转动卡接的转向顶座38，转向顶座38的底部固定有转向内齿环41，安装底筒9的内壁固定有转向驱动电机42，转向驱动电机42的输出轴固定有转向驱动齿轮40，转向驱动齿轮40与转向内齿环41的内壁相啮合；

进一步的，安装底筒9的顶部固定有两个固定半环36，两个固定半环36组合成限位圆环，固定半环36与安装底筒9的顶部之间合并设置有转向圆槽37，转向顶座38的圆周底部固定有转向环39，转向环39转动卡接在转向圆槽37的内部。

本发明使用时：通过安装底筒9对整个发电设备进行固定，发电通过旋转毂8圆周位置的桨叶5吸收风力产生转动，对内部的驱动转盘13进行驱动，驱动转盘13内部的驱动内齿环18带动三个行星齿轮16转动，进而驱动发电机11转动产生电流，发电机组将输出的电能收集至配电箱10进行储能或者配送至电网中；在运行过程中，旋转毂锥筒7上设置的四个风压传感器25检测正向的风压不同时，此时则与风向有偏移，转向机构进行调整，在转向机构调整过程中，底部的转向驱动电机42驱动转向内齿环41对转向顶座38进行偏移，使得顶部发电的主机箱1的指向产生偏移，使得发电设备迎风发电，转向机构使得发电设备更好的调节得到更大的发电效率；在发电过程中，当风力等级超过发电设备承受等级时，需要停机保证发电设备的安全，在停机后，通过舵机控制桨叶固定座6和桨叶5整体的转动，使得桨叶5的叶面与风向平行，此时桨叶5受到的风阻最小，且电动推杆28伸长，将桨叶5底部的两个进风门26打开，强风直接灌入进风口27的内部，进气直接沿着桨叶导气管22进入进风腔道29内，使得气体进入气动推杆32内，将刹车弧板30顶出使得外壁的刹车片33与转动中轴孔的内部抵压，风力越大刹车片33与转动中轴孔内壁的摩擦力越大，具有更好的刹车效果，保证停机不转动，在风力减弱和正常发电过程中，电动推杆28收缩将进风门26关闭保持密封，气动推杆32不工作，复位弹簧将刹车弧板30拉回至刹车弧板收纳槽34的内部，转动中轴31可以正常的转动带动发电机组的发电。

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发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可随风向转动的风能发电设备，包括主机箱（1），所述主机箱（1）的端部固定有尾舵固定杆（2），所述尾舵固定杆（2）的端部固定有尾舵板（3），其特征在于，所述主机箱（1）的内部开设有发电腔室，所述主机箱（1）的内部固定有发电机组固定架（12），所述发电机组固定架（12）的内部固定有发电机组，所述主机箱（1）的一端位置固定有固定筒（4），所述固定筒（4）的中间位置开设有转动中轴孔，所述转动中轴孔内设置有转动中轴（31），所述转动中轴（31）的一端固定有旋转毂安装盘（14），所述转动中轴（31）的另一端固定有驱动转盘（13），所述发电机组固定架（12）的一端固定有第一固定架（15），所述第一固定架（15）的一端位置固定有第二固定架（17），且第一固定架（15）和第二固定架（17）之间通过轴承固定有三个行星齿轮（16），三个所述行星齿轮（16）成圆周阵列分布，所述旋转毂安装盘（14）的一端固定有旋转毂（8），所述旋转毂（8）的内部设置有三个变桨机构，且变桨机构固定有桨叶固定座（6），三个桨叶固定座（6）均固定有桨叶（5），所述旋转毂（8）的一端固定有旋转毂锥筒（7）；

所述旋转毂（8）和旋转毂安装盘（14）的内部设置有同一组刹车机构，刹车机构包括桨叶（5）两侧开设的进风口（27），所述进风口（27）的顶部铰接有进风门（26），所述桨叶（5）的内部与进风门（26）底部之间铰接有同一个电动推杆（28），所述进风口（27）延伸至桨叶（5）的底部并密封套设有桨叶导气管（22），所述桨叶导气管（22）延伸并贯穿桨叶固定座（6）和校桨旋转座（19）的底部；

所述旋转毂（8）的内部固定有旋转毂导气管（24），三个所述桨叶导气管（22）与旋转毂导气管（24）的端部相密封套接，所述旋转毂安装盘（14）的内部开设有进风腔道（29），所述进风腔道（29）贯穿至转动中轴（31）内部，且位于旋转毂安装盘（14）一侧的进风腔道（29）与旋转毂导气管（24）之间密封固定；

所述转动中轴（31）的圆周外壁设置有三组气刹组件，气刹组件包括转动中轴（31）圆周外壁开设的刹车弧板收纳槽（34），所述刹车弧板收纳槽（34）的内部铰接有刹车弧板（30），所述刹车弧板（30）的一侧与刹车弧板收纳槽（34）的内壁之间铰接有同一个气动推杆（32），所述转动中轴（31）的内部开设有三个气动推杆进气孔（35），刹车弧板收纳槽（34）和进风腔道（29）均与气动推杆进气孔（35）相导通，所述气动推杆（32）的进气端通过气管与气动推杆进气孔（35）密封固定，所述刹车弧板（30）与刹车弧板收纳槽（34）之间固定有复位弹簧，所述刹车弧板（30）与转动中轴孔接触的位置固定有刹车片（33）。

2.根据权利要求1所述的一种可随风向转动的风能发电设备，其特征在于，所述发电机组包括三个发电机（11），所述发电腔室的底部固定有配电箱（10），所述发电机组的输出端与配电箱（10）之间电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种可随风向转动的风能发电设备，其特征在于，所述驱动转盘（13）位于主机箱（1）的内部，且驱动转盘（13）的圆周内壁固定有驱动内齿环（18），三个所述行星齿轮（16）均与驱动内齿环（18）的内部相啮合，三个行星齿轮（16）的固定轴端部分别与三个发电机（11）的输出轴相固定。

4.根据权利要求1所述的一种可随风向转动的风能发电设备，其特征在于，所述变桨机构包括旋转毂（8）圆周开设的固定座安装孔（23），所述固定座安装孔（23）的内部固定有舵机，舵机的输出轴固定有变桨驱动齿轮，所述桨叶固定座（6）的底部固定有校桨旋转座（19），所述校桨旋转座（19）的圆周位置固定有校桨齿轮（21），所述校桨旋转座（19）位于固定座安装孔（23）的底部转动卡接固定，所述校桨齿轮（21）与变桨驱动齿轮相啮合。

5.根据权利要求1所述的一种可随风向转动的风能发电设备，其特征在于，所述旋转毂锥筒（7）的一端开设有四个风压检测孔（20），四个风压检测孔（20）成圆周阵列分布，所述旋转毂锥筒（7）的内部固定有四个风压传感器（25），风压传感器（25）的检测端朝向风压检测孔（20）外部安装。

6.根据权利要求1所述的一种可随风向转动的风能发电设备，其特征在于，所述主机箱（1）的底部安装有安装底筒（9），所述安装底筒（9）与主机箱（1）之间设置有转向机构，所述转向机构包括安装底筒（9）顶部转动卡接的转向顶座（38），所述转向顶座（38）的底部固定有转向内齿环（41），所述安装底筒（9）的内壁固定有转向驱动电机（42），所述转向驱动电机（42）的输出轴固定有转向驱动齿轮（40），转向驱动齿轮（40）与转向内齿环（41）的内壁相啮合。

7.根据权利要求6所述的一种可随风向转动的风能发电设备，其特征在于，所述安装底筒（9）的顶部固定有两个固定半环（36），两个固定半环（36）组合成限位圆环，所述固定半环（36）与安装底筒（9）的顶部之间合并设置有转向圆槽（37），所述转向顶座（38）的圆周底部固定有转向环（39），所述转向环（39）转动卡接在转向圆槽（37）的内部。