CN203742901U

CN203742901U - 风轮在集风罩内位置可调的小型风力发电机

Info

Publication number: CN203742901U
Application number: CN201420113827.9U
Authority: CN
Inventors: 于向军; 王继新; 尤爽
Original assignee: Kunming University
Current assignee: Kunming University
Priority date: 2014-03-13
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2024-03-13

Abstract

本实用新型公开了一种风轮在集风罩内位置可调的小型风力发电机，其是由集风罩、风轮、第一传动轴、风轮位置调整装置、机舱、尾舵、推力滑动轴承和塔杆组成；风轮滑动套设在第一传动轴上，风轮位于集风罩中，风轮位置调整装置与风轮联接，可以带动风轮在集风罩中左右移动。本实用新型风轮位于集风罩最小过流断面时，风轮启动风速可降低一倍以上；在自然风速变化的情况下，通过风轮在变过流断面的集风罩内位置调整，风轮能长时间在额定风速附近工作，风轮桨叶的气动效率高，发电机的输出功率能够长时间稳定在额定功率附近，发电机的发电效率较高。

Description

风轮在集风罩内位置可调的小型风力发电机

技术领域

本实用新型涉及一种小型风力发电机，特别涉及一种风轮在集风罩内位置可调的小型风力发电机。

背景技术

小型风力发电机主要用于城镇等照明，风力发电机给电瓶充电，电瓶将电能贮存起来用于夜间照明等。自然风速经常忽大忽小，当风速低于风轮的启动风速时，风力发电机无法工作，若风速长期较低，由于风轮叶片的气动效率较低，不仅风力发电机的发电效率较低，而且蓄电池也会因充电不足而降低使用寿命，当风速超过风轮的设计最大风速时，定桨距叶片因叶尖失速降低气动效率，发电机的发电效率也降低。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种风轮在集风罩内位置可调的小型风力发电机。

本实用新型是由集风罩、风轮、第一传动轴、风轮位置调整装置、机舱、尾舵、推力滑动轴承和塔杆组成；集风罩是由变过流断面的喇叭型罩、第一轮毂、第一辐条轮辐、第二轮毂和第二辐条轮辐组成，第一轮毂和第二轮毂位于变过流断面的喇叭型罩的中心的内外端，第一辐条轮辐连接固定于第一轮毂与变过流断面的喇叭型罩的内壁之间，第二辐条轮辐连接固定于第二轮毂与变过流断面的喇叭型罩的内壁之间；第一传动轴是由第一轴颈、外花键轴段和第二轴颈组成；

所述的风轮位置调整装置是由第一传动轴上外花键轴段、滑动组件和驱动机构组成，

滑动组件是由内花键空心阶梯轴、径向球轴承、第一推力球轴承、推拉环、第二推力球轴承、风轮和螺母组成，内花键空心阶梯轴穿套在第一传动轴的外花键轴段，风轮套设在内花键空心阶梯轴外并以螺母紧固，推拉环通过径向球轴承套在内花键空心阶梯轴外，推拉环的轴向以第一推力球轴承和第二推力球轴承夹置，第一螺杆和第二螺杆的右端固定在推拉环上；

驱动机构由第一螺杆、撞块、两个第一齿轮、第二传动轴、第二齿轮、第二制动器、第二联轴器、电动机和第二螺杆组成，电动机固定在底板上，电动机的输出轴通过第二联轴器与第二传动轴连接，第二传动轴通过第四支撑和第五支撑枢接在底板上，第二传动轴上设置第二制动器，第四支撑和第五支撑之间的第二传动轴上套设固定第二齿轮；第二齿轮的两侧分别与两个第一齿轮啮合，枢接在底板上的两个第三支撑分别套设于每个第一齿轮轮毂两端外延的轴颈上，第一齿轮内孔对应于轮毂段具有螺纹，第一螺杆和第二螺杆分别旋入两个第一齿轮形成螺旋副，第一螺杆和第二螺杆右端通过螺栓与推拉环固连；

机舱由底板、第一支撑、第一制动器、第二支撑、第一联轴器、发电机、四第三支撑、第四支撑、第五支撑、第一行程开关、第二行程开关、护杆和支杆组成，发电机固定在底板上，发电机的输出轴通过第一联轴器与第一传动轴联接，第一传动轴设置第一制动器，第一制动器两侧由设置在底板上的第一支撑和第二支撑支撑第一传动轴，第一传动轴的外花键轴段穿过内花键空心阶梯轴；第一螺杆的下部固定有撞块，底板上设有第一行程开关和第二行程开关，第一行程开关和第二行程开关位于撞块的两侧；集风罩左侧分别固定在固连于机舱底板上的护杆和支杆上；底板上的支杆通过推力滑动轴承安装于塔杆上；尾舵安装在机舱尾部。

本实用新型的工作过程是：

当自然风速低于风轮启动风速时，风轮位置调整装置中第二制动器制动将风轮固定于集风罩内最左端，由于集风罩最小过流断面内的风速是自然风速的N倍，当其风速达到风轮启动风速时，风轮转动通过内花键空心阶梯轴带动第一传动轴转动使发电机发电，随着自然风速的增大，集风罩最小过流断面内的风速成倍增大，直至集风罩最小过流断面内的风速增大至风轮的设计最大风速时，第二制动器释放，电动机转动使第二齿轮分别与两个第一齿轮啮合传动，两个第一齿轮分别与第一螺杆和第二螺杆形成螺旋传动，使第一螺杆和第二螺杆通过推拉环同步推动滑动组件向右滑动，使固连于内花键空心阶梯轴上的风轮右移至集风罩过流断面内风速为风轮的额定风速位置，电动机停止转动，第二制动器制动将风轮固定于该位置，发电机在额定功率附近发电；若自然风速再增大，重复前述过程，使风轮右移至集风罩过流断面内风速为风轮的额定风速新位置，直至固连于第一螺杆上的撞块与固连于机舱底板上的第二行程开关推杆相撞，电动机停止转动，第二制动器将风轮固定于最右端位置，发电机在额定功率附近发电，若自然风速再增大至风轮的设计最大风速时，第一制动器制动，风轮停止转动，发电机停止工作。若自然风速变小至风轮的额定风以下，第二制动器释放，电动机转动使第二齿轮分别与两个第一齿轮啮合传动，两个第一齿轮分别与第一螺杆和第二螺杆形成螺旋传动，使第一螺杆和第二螺杆通过推拉环同步拉动滑动组件向左滑动，使固连于内花键空心阶梯轴上的风轮左移至集风罩过流断面内风速为风轮的额定风速位置，电动机停止转动，第二制动器制动将风轮固定于该位置，发电机在额定功率附近发电；若自然风速再变小，重复前述过程，使风轮左移至集风罩过流断面内风速为风轮的额定风速新位置，直至固连于第一螺杆上的撞块与固连于机舱底板上的第一行程开关推杆相撞，电动机停止转动，第二制动器制动将风轮固定于最左端位置，发电机发电或停止发电。

本实用新型的有益效果：

1、风轮位于集风罩最小过流断面时，风轮启动风速可降低一倍以上；

2、在自然风速变化的情况下，通过风轮在变过流断面的集风罩内位置调整，风轮能长时间在额定风速附近工作，风轮桨叶的气动效率高，发电机的输出功率能够长时间稳定在额定功率附近，发电机的发电效率较高；

3、蓄电池不会因较长时间充电不足而降低使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的立体示意图。

图2是本实用新型的立体分解示意图。

图3是本实用新型的局部立体分解示意图。

图4是本实用新型的剖视图一。

图5是本实用新型的剖视图二。

图6是本实用新型的集风罩剖视图。

图7是本实用新型的第一齿轮立体示意图。

具体实施方式

请参阅图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例是由集风罩1、风轮2、第一传动轴3、风轮位置调整装置4、机舱5、尾舵6、推力滑动轴承7和塔杆8组成；集风罩1是由变过流断面的喇叭型罩11、第一轮毂12、第一辐条轮辐13、第二轮毂14和第二辐条轮辐15组成，第一轮毂12和第二轮毂14位于变过流断面的喇叭型罩11的中心的内外端，第一辐条轮辐13连接固定于第一轮毂12与变过流断面的喇叭型罩11的内壁之间，第二辐条轮辐15连接固定于第二轮毂14与变过流断面的喇叭型罩11的内壁之间；第一传动轴3是由第一轴颈31、外花键轴段32和第二轴颈33组成；

所述的风轮位置调整装置4是由第一传动轴3上外花键轴段32、滑动组件40和驱动机构41组成，

滑动组件40是由内花键空心阶梯轴400、径向球轴承401、第一推力球轴承402、推拉环403、第二推力球轴承404、风轮2和螺母405组成，内花键空心阶梯轴400穿套在第一传动轴3的外花键轴段32，风轮2套设在内花键空心阶梯轴400外并以螺母405紧固，推拉环403通过径向球轴承401套在内花键空心阶梯轴400外，推拉环403的轴向以第一推力球轴承402和第二推力球轴承404夹置；

驱动机构41由第一螺杆410、撞块411、两个第一齿轮412、第二传动轴413、第二齿轮414、第二制动器415、第二联轴器416、电动机417和第二螺杆418组成，电动机417固定在底板500上，电动机417的输出轴通过第二联轴器416与第二传动轴413连接，第二传动轴413通过第四支撑507和第五支撑508枢接在底板500上，第二传动轴413上设置第二制动器415，第四支撑507和第五支撑508之间的第二传动轴413上套设固定第二齿轮414；第二齿轮414的两侧分别与两个第一齿轮412啮合，枢接在底板500上的两个第三支撑506分别套设于每个第一齿轮412轮毂两端外延的轴颈4121上，如图7所示，第一齿轮412内孔对应于轮毂段具有螺纹，第一螺杆410和第二螺杆418分别旋入两个第一齿轮412形成螺旋副，第一螺杆410和第二螺杆418右端通过螺栓与推拉环403固连；

机舱5由底板500、第一支撑501、第一制动器502、第二支撑503、第一联轴器504、发电机505、四第三支撑506、第四支撑507、第五支撑508、第一行程开关509、第二行程开关510、护杆511和支杆512组成，发电机505固定在底板500上，发电机505的输出轴通过第一联轴器504与第一传动轴3联接，第一传动轴3上设置第一制动器502，第一制动器502两侧由设置在底板500上的第一支撑501和第二支撑503支撑第一传动轴3，第一传动轴3的外花键轴段32穿过内花键空心阶梯轴400；第一螺杆410的下部固定有撞块411，底板500上设有第一行程开关509和第二行程开关510，第一行程开关509和第二行程开关510位于撞块411的两侧；集风罩1左侧分别固定在固连于机舱5底板500上的护杆511和支杆512上；底板500上的支杆512通过推力滑动轴承7安装于塔杆8上；尾舵6安装在机舱5尾部。

本实施例的工作过程是：

当自然风速低于风轮2启动风速时，风轮2位置调整装置4中第二制动器415制动将风轮2固定于集风罩1内最左端，由于集风罩1最小过流断面内的风速是自然风速的N倍，当其风速达到风轮2启动风速时，风轮2转动通过内花键空心阶梯轴400带动第一传动轴3转动使发电机505发电，随着自然风速的增大，集风罩1最小过流断面内的风速成倍增大，直至集风罩1最小过流断面内的风速增大至风轮2的设计最大风速时，第二制动器415释放，电动机417转动使第二齿轮414分别与两个第一齿轮412啮合传动，两个第一齿轮412分别与第一螺杆410和第二螺杆418形成螺旋传动，使第一螺杆410和第二螺杆418通过推拉环403同步推动滑动组件40向右滑动，使固连于内花键空心阶梯轴400上的风轮2右移至集风罩1过流断面内风速为风轮2的额定风速位置，电动机417停止转动，第二制动器415制动将风轮2固定于该位置，发电机505在额定功率附近发电；若自然风速再增大，重复前述过程，使风轮2右移至集风罩1过流断面内风速为风轮2的额定风速新位置，直至固连于第一螺杆410上的撞块411与固连于机舱5底板500上的第二行程开关510推杆相撞，电动机417停止转动，第二制动器415将风轮2固定于最右端位置，发电机505在额定功率附近发电，若自然风速再增大至风轮2的设计最大风速时，第一制动器502制动，风轮2停止转动，发电机505停止工作。若自然风速变小至风轮2的额定风以下，第二制动器415释放，电动机417转动使第二齿轮414分别与两个第一齿轮412啮合传动，两个第一齿轮412分别与第一螺杆410和第二螺杆418形成螺旋传动，使第一螺杆410和第二螺杆418通过推拉环403同步拉动滑动组件40向左滑动，使固连于内花键空心阶梯轴400上的风轮2左移至集风罩1过流断面内风速为风轮2的额定风速位置，电动机417停止转动，第二制动器415制动将风轮2固定于该位置，发电机505在额定功率附近发电；若自然风速再变小，重复前述过程，使风轮2左移至集风罩1过流断面内风速为风轮2的额定风速新位置，直至固连于第一螺杆410上的撞块411与固连于机舱5底板500上的第一行程开关509推杆相撞，电动机417停止转动，第二制动器415制动将风轮2固定于最左端位置，发电机10发电或停止发电。

Claims

1.一种风轮在集风罩内位置可调的小型风力发电机，其特征在于：是由集风罩（1）、风轮（2）、第一传动轴（3）、风轮位置调整装置（4）、机舱（5）、尾舵（6）、推力滑动轴承（7）和塔杆（8）组成；集风罩（1）是由变过流断面的喇叭型罩（11）、第一轮毂（12）、第一辐条轮辐（13）、第二轮毂（14）和第二辐条轮辐（15）组成，第一轮毂（12）和第二轮毂（14）位于变过流断面的喇叭型罩（11）的中心的内外端，第一辐条轮辐（13）连接固定于第一轮毂（12）与变过流断面的喇叭型罩（11）的内壁之间，第二辐条轮辐（15）连接固定于第二轮毂（14）与变过流断面的喇叭型罩（11）的内壁之间；第一传动轴（3）是由第一轴颈（31）、外花键轴段（32）和第二轴颈（33）组成；

所述的风轮位置调整装置4是由第一传动轴3上外花键轴段（32）、滑动组件（40）和驱动机构（41）组成，

滑动组件（40）是由内花键空心阶梯轴（400）、径向球轴承（401）、第一推力球轴承（402）、推拉环（403）、第二推力球轴承（404）、风轮（2）和螺母（405）组成，内花键空心阶梯轴（400）穿套在第一传动轴3的外花键轴段（32），风轮（2）套设在内花键空心阶梯轴（400）外并以螺母（405）紧固，推拉环（403）通过径向球轴承（401）套在内花键空心阶梯轴（400）外，推拉环（403）的轴向以第一推力球轴承（402）和第二推力球轴承（404）夹置；

驱动机构（41）由第一螺杆（410）、撞块（411）、两个第一齿轮（412）、第二传动轴（413）、第二齿轮（414）、第二制动器（415）、第二联轴器（416）、电动机（417）和第二螺杆（418）组成，电动机（417）固定在底板（500）上，电动机（417）的输出轴通过第二联轴器（416）与第二传动轴（413）连接，第二传动轴（413）通过第四支撑（507）和第五支撑（508）枢接在底板（500）上，第二传动轴（413）上设置第二制动器（415），第四支撑（507）和第五支撑（508）之间的第二传动轴（413）上套设固定第二齿轮（414）；第二齿轮（414）的两侧分别与两个第一齿轮（412）啮合，枢接在底板（500）上的两个第三支撑（506）分别套设于每个第一齿轮412轮毂两端外延的轴颈（4121）上，第一齿轮（412）内孔对应于轮毂段具有螺纹，第一螺杆（410）和第二螺杆（418）分别旋入两个第一齿轮（412）形成螺旋副，第一螺杆（410）和第二螺杆（418）右端通过螺栓与推拉环（403）固连；

所述机舱（5）由底板（500）、第一支撑（501）、第一制动器（502）、第二支撑（503）、第一联轴器（504）、发电机（505）、四第三支撑（506）、第四支撑（507）、第五支撑（508）、第一行程开关（509）、第二行程开关（510）、护杆（511）和支杆（512）组成，发电机（505）固定在底板（500）上，发电机（505）的输出轴通过第一联轴器（504）与第一传动轴（3）联接，第一传动轴（3）上设置第一制动器（502），第一制动器（502）两侧由设置在底板（500）上的第一支撑（501）和第二支撑支撑第一传动轴（3），第一传动轴（3）的外花键轴段（32）穿过内花键空心阶梯轴（400）；第一螺杆（410）的下部固定有撞块（411），底板（500）上设有第一行程开关（509）和第二行程开关（510），第一行程开关（509）和第二行程开关（510）位于撞块（411）的两侧；集风罩（1）左侧分别固定在固连于机舱（5）底板（500）上的护杆（511）和支杆（512）上；底板（500）上的支杆（512）通过推力滑动轴承（7）安装于塔杆（8）上；尾舵（6）安装在机舱（5）尾部。