CN201416514Y - 低风速叶型风力发电机组 - Google Patents

Abstract

低风速风力发电机组，本实用新型涉及一种风力发电机组。以解决水平轴三叶片式风力机风能利用率低及垂直轴风力机风能转化为机械能小的问题。风轮总成的风机转轴与风力发电机传动连接，风力发电机与控制整流器连接，控制整流器分别与逆变电源和蓄电池组连接，卸荷器与控制整流器连接，蒙板与七个叶片固接，相邻两个叶片之间设置有多根连接管，每根连接管通过连接座与相对应的叶片固接，轮毂固装在每个叶片的轴孔内，轮毂的两端各装有一个小轴，小轴的一端固装在轮毂内，支臂的两端与小轴和风机转轴固接，风轮装在支架上，风机转轴与支架的上端连接，支架通过托环盖板、托环与托环底板转动连接。本实用新型的风能利用率高、风能转化为机械能大。

Description

低风速叶型风力发电机组

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机组，属于风力发电技术领域。

背景技术

绿色(可再生)能源利用是当代研究和开发的重点，高效利用风能是人们始终追求的目标。目前使用的风力发电机组，多半是水平轴三叶片式风力机，其原理是当风向垂直于叶片旋转平面时，使叶片叶型产生升力，即切向力推动风机转轴旋转。此种情况下风能利用(转化)系数在0.4左右。另外过去使用的垂直轴风力机，其原理主要是利用风的推力使叶片受力，推动主轴旋转，它几乎没有利用叶片叶型的升力，使风能转化机械能较小。在旋转过程中有近一半区域是阻力，在此区域内做负功。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种低风速叶型风力发电机组，以解决水平轴三叶片式风力机风能利用率低及垂直轴风力机风能转化为机械能小的问题。

本实用新型为解决上述技术问题采取的技术方案是：本实用新型的风力发电机组由风轮总成、控制整流器、卸荷器、蓄电池组、逆变电源和风力发电机组成；风轮总成的风机转轴的一端与风力发电机的转子输入端传动连接，风力发电机的转子输出端与控制整流器的输入端连接，控制整流器的输出端分别与逆变电源的输入端和蓄电池组的输入端连接，卸荷器的输入端与控制整流器的卸荷控制端连接；风轮总成由风轮、支架、托环盖板、托环底板和托环组成，所述风轮由五～七个机翼、十～十四个支臂和风机转轴组成，每个机翼由七个叶片、两个小轴、轮毂、多个连接座、多根连接管、七个配重板和两个蒙板组成；所述七个叶片等间距并列设置，七个叶片的两端各设置有一个蒙板，所述蒙板与七个叶片固接，相邻两个叶片之间由上至下平行设置有多根连接管，每根连接管的两端各通过一个连接座与相对应的叶片固接，五～七个机翼均匀分布在同一个圆周上，七个叶片上的相对应位置处分别设置有轴孔，所述轮毂固装在每个叶片的轴孔内，轮毂的两端各装有一个小轴，所述小轴的一端固装在轮毂内，小轴的另一端露在外面，每个叶片上固装有一个配重板，每个机翼的两侧各设置有一个支臂，支臂的一端与小轴固接，支臂的另一端与风机转轴固接，所述风轮装在支架上，风机转轴与支架的上端转动连接，支架的下端与托环盖板的上端面固接，托环盖板的下端面通过托环与托环底板的上端转动连接。

本实用新型具有以下有益效果：本实用新型利用风力的推力的同时，也利用了风向垂直叶片时新产生的升力，使之两个合力推动风机转轴旋转。另外，在阻力区域内，由叶片利用风力自动调向，使之产生的阻力达到最小，风能转化为机械能较大，从而达到了高效利用风能的目的。

附图说明

图1是本实用新型的低风速叶型风力发电机组的风轮总成1旋转结构及机翼8沿圆周姿态示意图(图中→表示风向；α角所包容的区域为机翼受风力推力作用区域，这里定义为迎风区域；β角所包容的区域为机翼受风力阻力作用区域，这里定义为阻力区域)；图2是机翼8的主视剖面图；图3是图2的左视图；图4是风轮总成1的主视图；图5是图4的左视图；图6是图4的俯视图；图7是本实用新型的整体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图7说明本实施方式，本实施方式所述风力发电机组由风轮总成1、控制整流器3、卸荷器4、蓄电池组5、逆变电源6和风力发电机7组成；风轮总成1的风机转轴2的一端与风力发电机7的转子输入端传动连接，风力发电机7的转子输出端与控制整流器3的输入端连接，控制整流器3的输出端分别与逆变电源6的输入端和蓄电池组5的输入端连接，卸荷器4的输入端与控制整流器3的卸荷控制端连接；风轮总成1由风轮9、支架10、托环盖板11、托环底板12和托环23组成，所述风轮9由五～七个机翼8、十～十四个支臂13和风机转轴2组成，每个机翼8由七个叶片14、两个小轴15、轮毂16、多个连接座17、多根连接管18、七个配重板19和两个蒙板20组成；所述七个叶片14等间距并列设置，七个叶片14的两端各设置有一个蒙板20，所述蒙板20与七个叶片14固接，相邻两个叶片14之间由上至下平行设置有多根连接管18，每根连接管18的两端各通过一个连接座17与相对应的叶片14固接，五～七个机翼8均匀分布在同一个圆周上，七个叶片14上的相对应位置处分别设置有轴孔，所述轮毂16固装在每个叶片的轴孔内，轮毂16的两端各装有一个小轴15，所述小轴15的一端固装在轮毂16内，小轴15的另一端露在外面，每个叶片14上固装有一个配重板19，每个机翼8的两侧各设置有一个支臂13，支臂13的一端与小轴15固接，支臂13的另一端与风机转轴2固接，所述风轮9装在支架10上，风机转轴2与支架10的上端转动连接，支架10的下端与托环盖板11的上端面固接，托环盖板11的下端面通过托环23与托环底板12的上端转动连接。本实施方式中的风力发电机由河北沧州天创恒基科技有限公司生产制造；控制整流器由河北沧州天创恒基科技有限公司生产制造；卸荷器由航天科工哈尔滨风华有限公司电站设备分公司生产制造；蓄电池组由青岛风王风力发电机有限公司生产制造；逆变电源由哈尔滨神洲风力发电机有限公司生产制造。

控制整流器：控制整流器内部控制电路和主电路完全隔离，可实现正接地或负接地，具有LED、LCD显示功能，可显示当前蓄电池组的电压、风机输出电流、负载放电电流及向蓄电池充电的电流。控制整流器具有过充、过放、过载、短路、接反、过热等一系列报警和保护功能，并具有浮充温度自动补偿功能。控制整流器可提供RS232或RS485通讯接口。根据系统需要，可提供光控、定时、油机、备用电源等功能。

卸荷器：又名瞬间吸收大功率电阻，用来释放能量的，每立方厘米吸收800～1200焦耳的能量。具有瞬间吸收大功率、耐高压、体积小等特点。

蓄电池组：通过风力发电机组向用电负荷提供电能外，将多余的风能转换为其他形式的能量存储在储能装置(蓄电池组)中。风力发电机作为获得电能的主要方式时，必须配备适当的储能装置。

逆变电源：把蓄电池组内的直流电转换为交流电，主要应用于终端设备、监控设备、计费设备、信息网络系统的服务器、智能平台、电力控制系统的仪器仪表等。

风力发电机：就是将风中的动能转换成机械能，再将机械能转换为电能的装置。

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式的每个叶片14由基板21和安装板22组成；所述基板21的一侧端面与安装板22固接，所述每根连接管18的两端各通过一个连接座17与基板21固接。如此设置，其结构简单，容易安装。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述七个配重板19位于同一水平面上，确保机翼转动平稳。其它与具体实施方式一或二相同。

工作原理：本实用新型利用风力使机翼自动调整姿态(参见图1，图中第I象限～第III象限之间的角度为270°，用α表示；第IV象限的角度为90°，用β表示)。在迎风区域内始终使机翼对风机转轴产生升力力矩与推动力力矩的合力矩，在阻力区域由风向自动调整机翼姿态，使机翼作用到风机转轴的阻力力矩最小。叶片前缘对准来风方向时，这样始终有超过半数的叶片处于迎风区域。在迎风区域叶片受来流的风力作用，不但叶片叶型可产生沿圆周的切向力(升力)，而且叶面也受风力推力，产生迎面推力。在逆风区域，叶片受风力作用会产生阻力。由于叶片在风力作用下自动调向，也使阻力面积大为减小。这使叶片始终处于阻力最小位置。

本实用新型借用风力自动调整机翼姿态的结构(见图1)。这是本实用新型的独特之处，它不仅充分利用了风能，并且在低风速下迎风推力的风能转化系数较高，利用风能的效果更好，这不仅提高了风能利用率，同时也降低了机组的启动风速。本实用新型还可使风机转动力矩大为增加，从而提高了风能利用系数。

风力发电机发出的电能经过控制、整流后一方面可变成用户直接使用的电能。此外还可控制蓄电池的充放电，并能起到保护发电机的作用。

Claims (3)

1、一种低风速叶型风力发电机组，所述风力发电机组由风轮总成(1)、控制整流器(3)、卸荷器(4)、蓄电池组(5)、逆变电源(6)和风力发电机(7)组成；风轮总成(1)的风机转轴(2)的一端与风力发电机(7)的转子输入端传动连接，风力发电机(7)的转子输出端与控制整流器(3)的输入端连接，控制整流器(3)的输出端分别与逆变电源(6)的输入端和蓄电池组(5)的输入端连接，卸荷器(4)的输入端与控制整流器(3)的卸荷控制端连接；其特征在于：风轮总成(1)由风轮(9)、支架(10)、托环盖板(11)、托环底板(12)和托环(23)组成，所述风轮(9)由五～七个机翼(8)、十～十四个支臂(13)和风机转轴(2)组成，每个机翼(8)由七个叶片(14)、两个小轴(15)、轮毂(16)、多个连接座(17)、多根连接管(18)、七个配重板(19)和两个蒙板(20)组成；所述七个叶片(14)等间距并列设置，七个叶片(14)的两端各设置有一个蒙板(20)，所述蒙板(20)与七个叶片(14)固接，相邻两个叶片(14)之间由上至下平行设置有多根连接管(18)，每根连接管(18)的两端各通过一个连接座(17)与相对应的叶片(14)固接，五～七个机翼(8)均匀分布在同一个圆周上，七个叶片(14)上的相对应位置处分别设置有轴孔，所述轮毂(16)固装在每个叶片的轴孔内，轮毂(16)的两端各装有一个小轴(15)，所述小轴(15)的一端固装在轮毂(16)内，小轴(15)的另一端露在外面，每个叶片(14)上固装有一个配重板(19)，每个机翼(8)的两侧各设置有一个支臂(13)，支臂(13)的一端与小轴(15)固接，支臂(13)的另一端与风机转轴(2)固接，所述风轮(9)装在支架(10)上，风机转轴(2)与支架(10)的上端转动连接，支架(10)的下端与托环盖板(10)的上端面固接，托环(11)的下端面通过托环(23)与托环底板(12)的上端转动连接。

2、根据权利要求1所述低风速叶型风力发电机组，其特征在于：每个叶片(14)由基板(21)和安装板(22)组成；所述基板(21)的一侧端面与安装板(22)固接，所述每根连接管(18)的两端各通过一个连接座(17)与基板(21)固接。

3、根据权利要求1或2所述低风速叶型风力发电机组，其特征在于：所述七个配重板(19)位于同一水平面上。

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