CN206017055U - 一种风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种发电设备,特别是一种风力发电机。包括机架、盘式发电机和叶轮,其中所述叶轮是由叶片通过支撑架与主轴连接而成,所述支撑架为铰链式伞骨结构,分上、下支撑架,其中下支撑架具体为叶片连接杆、下支撑杆和下轮毂组成水平支撑;上支撑架包括由叶片连接杆、上支撑杆和上轮毂组成水平支撑和由斜拉杆和滑环组成的伸张支撑;其中所述斜拉杆与所述上支撑杆相连接;所述滑环位于所述主轴的上部,采用花键链接;所述叶片连接杆通过螺栓与所述叶片相连接,而支撑架内部采用圆销连接。铰链式伞骨结构的支撑架收拢,叶轮的直径变小。本实用新型具有结构紧凑、性能可靠、发电效率高,遇强风能自保的特点。

Description

一种风力发电机
技术领域
本实用新型涉及一种发电设备,特别是一种风力发电机。
背景技术
现有的风力发电机大都采用螺旋桨型风动机带动发电机发电,或者采用其他定型的叶轮,而且叶轮的旋转面的法向指向风向且与地面相平行。垂直轴风力发电机,是一种将风能转变为机械能,再转变为电能的低转速风力发电机。利用风力发电,向蓄电池充电蓄存电能。风力发电机能在低风速启动,风力发电效率高,根据垂直型风力发电机的原理,风轮的转速上升速度提高较快,它的发电功率上升速度也相应变快,发电曲线也相对饱满。在同样功率下,垂直轴风力发电机的额定风速较现有水平轴风力发电机要小,并且它在低风速运转时发电量也较大。在高风速运转下叶片发出的噪音低,安全性能比较好。所以它不仅普遍适用于风能条件好,远离电网,或电网不正常的地区,供给照明、电视机、探照灯、通讯设备和电动工具用电外,还可以广泛用于各种交通工具,工厂,农村,城市住宅小区,高层建筑等领域。但是风力资源在时间分配上也不均匀,尤其在我国东部沿海地区,极易遭受台风侵袭,这会给风力发电机造成毁灭性损坏,因此有必要开发一种带强风保护的风力发电机。
发明内容
本实用新型对现有技术中存在的上述问题,提供了一种结构简单性能可靠,效率更高的风力发电机。
本实用新型的目的是这样实现的:
一种风力发电机,包括机架、盘式发电机和叶轮,其中所述叶轮是由叶片通过支撑架与主轴连接而成,所述支撑架为铰链式伞骨结构,分上、下支撑架,其中下支撑架具体为叶片连接杆、下支撑杆和下轮毂组成水平支撑;上支撑架包括由叶片连接杆、上支撑杆和上轮毂组成水平支撑和由斜拉杆和滑环组成的伸张支撑;其中所述斜拉杆与所述上支撑杆相连接;所述滑环位于所述主轴的上部,采用花键链接;所述叶片连接杆通过螺栓与所述叶片相连接,而支撑架内部采用圆销连接。
在设定安全风速以下时,叶轮处于直径最大状态,风能利用率最高;叶轮转动,带动主轴转动,使盘式发电机发电。但是当风速过高时,叶片受力过大,因上轮毂和下轮毂固定在主轴上,将造成支撑架的水平支撑失稳,即上支撑杆和下支撑杆的外端与叶片连接杆的圆销连接处发生相对运动而翘起,上支撑杆推动斜拉杆上移,进而推动滑环沿着主轴上的花键上移。铰链式伞骨结构的支撑架收拢,叶轮的直径变小。
作为优选,一种风力发电机,风力发电机,所述叶轮的叶片为NACA0012型对称翼,叶片弦长c为0.24米。采用标准对称翼型,适用于一般小型风力发电机,叶片翼弦长为0.24米,即叶片横截面对称轴的长度为0.24米。该型叶片阻力系数小,有利于提升效率。
作为优选,一种风力发电机,所述叶轮有三个叶片在空间上均布,夹角120°,叶片的长为2米,风轮半径为1米。正常工作时,风轮半径的半径即器水平支撑作用的上支撑杆和下支撑杆处于水平位置时,风轮半径为1米。此叶片长2米的三叶片叶轮,考虑到遇强风时可收拢,也就是在正常风速时,效率较现有技术效率要高。
作为优选,一种风力发电机,所述叶轮的叶片安装角ϴ为5°。根据风机理论,攻角α是指相对风速与翼弦线之间的夹角,而叶片的攻角是随着风速的变化而不断变化的。安装角是指的旋转平面与翼弦线之间的夹角,调整安装角的最的效果也就是调整入流角φ,以此来提升发电效率。经过设计计算,叶片安装角ϴ为5°时,效率最优。
因此,本实用新型具有结构紧凑、性能可靠、发电效率高,遇强风能自保的特点。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图;
图2是处于强风保护状态的使用示意图;
图3是图1的叶片3安装角的示意图。
图中:1、机架,2、盘式发电机,3、叶片,4、主轴,5、叶片连接杆,
6、下支撑杆,7、下轮毂,8、上支撑杆,9、上轮毂,10、斜拉杆,
11、滑环,12、花键,13、螺栓,14、圆销。
具体实施例
下面通过实施例,并结合附图,对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1:参照图1、图2,一种风力发电机,包括机架1、盘式发电机2和叶轮,其中所述叶轮是由叶片3通过支撑架与主轴4连接而成,所述支撑架为铰链式伞骨结构,分上、下支撑架,其中下支撑架具体为叶片连接杆5、下支撑杆6和下轮毂7组成水平支撑;上支撑架包括由叶片连接杆5、上支撑杆8和上轮毂9组成水平支撑和由斜拉杆10和滑环11组成的伸张支撑;其中所述斜拉杆10与所述上支撑杆8相连接;所述滑环11位于所述主轴4的上部,采用花键12链接;所述叶片连接杆5通过螺栓13与所述叶片3相连接,而支撑架内部采用圆销14连接。
在设定安全风速以下时,叶轮处于直径最大状态,风能利用率最高;叶轮转动,带动主轴4转动,使盘式发电机2发电。但是当风速过高时,叶片3受力过大,因上轮毂9和下轮毂固定在主轴4上,将造成支撑架的水平支撑失稳,即上支撑杆8和下支撑杆6的外端与叶片连接杆5的圆销14连接处发生相对运动而翘起,上支撑杆8推动斜拉杆10上移,进而推动滑环11沿着主轴4上的花键12上移。铰链式伞骨结构的支撑架收拢,叶轮的直径变小。风力发电机在强风下得到保护。
实施例2:参照图1、图2,图3,一种风力发电机,所述叶轮有三个叶片3在空间上均布,夹角120°,叶片3的长为2米,风轮半径为1米。所述叶轮的叶片3为NACA0012型对称翼,叶片弦长c为0.24米。采用标准对称翼型,适用于一般小型风力发电机,叶片翼弦长为0.24米,即叶片3横截面对称轴的长度为0.24米。该型叶片阻力系数小,有利于提升效率。正常工作时,风轮半径的半径即器水平支撑作用的上支撑杆和下支撑杆处于水平位置时,风轮半径为1米。此叶片3长2米的三叶片叶轮,考虑到遇强风时可收拢,也就是在正常风速时,效率较现有技术效率要高。
实施例3:参照图1、图2,图3,一种风力发电机,所述叶轮的叶片安装角ϴ为5°。根据风机理论,攻角α是指相对风速与翼弦线之间的夹角,而叶片的攻角是随着风向的变化而不断变化的。安装角是指的旋转平面与翼弦线之间的夹角,调整安装角的最的效果也就是调整入流角φ,以此来提升发电效率。叶片3与叶片连接杆5通过螺栓13相连接,经过设计计算,安装角ϴ为5°,因此可以通过叶片连接杆5与叶片3的结合面的结构调整安装角ϴ达到最优,保证在正常工作状态下,效率最优。在遇强风时,有足够的风压,使风轮像雨伞一样收拢,起到保护作用。待台风过去,支撑架在自重的作用下,自动恢复到正常工作状态,即滑环11下移,下支撑架具体为叶片连接杆5、下支撑杆6和下轮毂7组成水平支撑又回到水平状态;上支撑架包括由叶片连接杆5、上支撑杆8和上轮毂9组成水平支撑同步回到水平状态。
总之,本实用新型因为采用优化的叶片和安装角,特别是铰链式伞骨结构,使得迎风面更大,风能利用率更高,但在台风条件下,风力发电机能自动收拢,起保护作用。

Claims (4)

1.一种风力发电机,包括机架(1)、盘式发电机(2)和叶轮,其中所述叶轮是由叶片(3)通过支撑架与主轴(4)连接而成,其特征在于所述支撑架为铰链式伞骨结构,分上、下支撑架,其中下支撑架具体为叶片连接杆(5)、下支撑杆(6)和下轮毂(7)组成水平支撑;上支撑架包括由叶片连接杆(5)、上支撑杆(8)和上轮毂(9)组成水平支撑和由斜拉杆(10)和滑环(11)组成的伸张支撑;其中所述斜拉杆(10)与所述上支撑杆(8)相连接;所述滑环(11)套装于所述主轴(4)的上部,采用花键(12)链接;所述叶片连接杆(5)通过螺栓(13)与所述叶片(3)相连接,而支撑架内部采用圆销(14)连接。
2.根据权利要求1所述的风力发电机,所述叶轮的叶片(3)为NACA0012型对称翼,叶片翼弦长c为0.24米。
3.根据权利要求1所述的风力发电机,其特征在于:所述叶轮有三个叶片(3)在空间上均布,夹角120°,叶片(3)的长为2米,风轮半径为1米。
4.根据权利要求2或3所述的风力发电机,其特征在于:所述叶轮的叶片(3)安装角ϴ为5°。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107191322A (zh) * 2017-06-22 2017-09-22 深圳市奈士迪技术研发有限公司 一种具有防风功能的风力发电机
CN109488534A (zh) * 2018-11-20 2019-03-19 常康华 一种风力发电机

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