CN207660773U - 一种风力发电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种风力发电设备，包括机舱和叶轮组成，所述叶轮组成包括叶轮轴和安装于该叶轮轴的若干叶片；还包括驱动部件，所述驱动部件能够带动所述叶轮轴转动。本实用新型所提供风力发电设备，其驱动部件能够带动叶轮轴转动，进而带动各叶片转动；如此，在风速较低时，可通过控制驱动部件为各叶片提供初始动力，以实现各叶片在低风速下的转动，从而更加充分地利用风能；更为重要的是，在驱动部件的带动下，各叶片的转动速度可以达到额定转速，可大幅提高风能的转化率，并提高发电效率。

Description

一种风力发电设备

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电设备。

背景技术

风能是一种可再生的绿色能源，可用于发电，以替换传统的、污染严重的燃煤发电。

目前，风力发电机组主要包括机舱和叶轮组成，叶轮组成置于高空中，并包括三个或四个叶片，各叶片的长度通常在70米以上，当应用于海上的风力发电时，叶片的长度甚至会达到100米以上。如此，对于直驱式风力发电机而言，由于其叶片长度较大，在风速未达到一定值时，叶片无法旋转，这必然造成风能的浪费；且即便风速达到一定值，但未达到额定风速时，叶片的转速也会较慢，风能的转化率较低，发电效率较低，同样会造成风能的浪费。

因此，如何提供一种新型的风力发电设备，以提高风能的利用率，仍是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种风力发电设备，该风力发电设备可大幅提高风能的利用率。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种风力发电设备，包括机舱和叶轮组成，所述叶轮组成包括叶轮轴和安装于该叶轮轴的若干叶片；还包括驱动部件，所述驱动部件能够带动所述叶轮轴转动。

本实用新型所提供风力发电设备，其还包括驱动部件，该驱动部件能够带动叶轮轴转动，进而带动各叶片转动。如此，在风速较低时，可通过控制驱动部件为各叶片提供初始动力，以实现各叶片在低风速下的转动，从而更加充分地利用风能；更为重要的是，在驱动部件的带动下，各叶片的转动速度可以达到额定转速，可大幅提高风能的转化率，并提高发电效率。

可选地，所述驱动部件在风速大于第一预设值且小于第二预设值时能够运转，并带动所述叶轮轴转动。

可选地，所述第一预设值为2-3m/s，所述第二预设值为11-12m/s。

可选地，还包括传动轴，所述驱动部件的驱动轴与所述传动轴同轴设置，且二者之间设有离合器；所述离合器处于结合状态，所述驱动轴与所述传动轴能够同步转动；所述离合器处于分离状态，所述驱动轴与所述传动轴相分离；所述传动轴与所述叶轮轴之间采用齿轮、链轮或带轮传动。

可选地，所述传动轴与所述叶轮轴采用齿轮传动，所述传动轴设有第一传动齿轮，所述叶轮轴设有与所述第一传动齿轮相啮合的第二传动齿轮。

可选地，所述驱动部件为电动机。

可选地，还包括风速监测器和控制器，所述风速监测器用于监测风速，所述控制器与所述风速监测器、所述驱动部件、所述离合器均信号连接；所述控制器在所述风速监测器测得的风速大于第一预设值且小于第二预设值时，能够控制所述离合器结合、所述驱动部件运转。

可选地，所述离合器处于结合状态，所述控制器能够控制所述驱动部件运转；所述离合器处于分离状态，所述控制器能够控制所述驱动部件停止。

附图说明

图1为本实用新型所提供风力发电设备的一种具体实施方式的结构简图；

图2为传动轴与叶轮轴之间的连接结构示意图。

图1-2中的附图标记说明如下：

1机舱、2叶轮组成、21叶轮轴、211第二传动齿轮、22叶片、3驱动部件、4传动轴、41第一传动齿轮。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本文中所述“若干”表示数量不确定的多个，通常为两个以上；且当采用“若干”表示某几个部件的数量时，并不表示这些部件的数量相同。

本文中所述“第一”、“第二”等词，仅是为了便于描述结构相同或相类似的两个以上的结构或部件，并不表示对顺序的某种特殊限定。

请参考图1-2，图1为本实用新型所提供风力发电设备的一种具体实施方式的结构简图，图2为传动轴与叶轮轴之间的连接结构示意图。

如图1所示，本实用新型提供一种风力发电设备，包括机舱1和叶轮组成2，叶轮组成2包括叶轮轴21和安装于该叶轮轴21的若干叶片22，在风力的作用下，各叶片22可以带动叶轮轴21转动，进而带动机舱1内部的发电组件进行发电。

区别于现有技术，上述风力发电设备还可以包括驱动部件3，该驱动部件3具体可以为电动机，并可以安装于机舱1内部，该驱动部件3能够带动叶轮轴21转动，进而带动各叶片22转动。如此，在风速较低时，可通过控制驱动部件3为各叶片22提供初始动力，以实现各叶片22在低风速下的转动，从而可更加充分地利用风能。

应当知晓，各叶片22从静止状态到转动状态所需要的初始风速是明显大于维持各叶片22转动所需要风速的，例如，假设各叶片22从静止状态到转动状态所需要的初始风速为5m/s，而实际上，一旦叶片22开始转动，维持其转动的转动风速可能只需要3m/s，远小于上述的初始风速。如果采用现有技术中的风力发电设备，当风速在3-5m/s之间时，各叶片22并不转动，这无疑将造成风能的巨大浪费；而采用本实用新型所提供方案后，则可有效利用上述3-5m/s风速区间内的风能，以大幅提高风能的利用效率。需要说明，上述关于初始风速、转动风速具体值的描述，仅是本实用新型实施例的一种示例性描述，并不能作为对本实用新型所提供风力发电设备的实施范围的限定，在实际应用中，其也可能为其他值，具体与各叶片22的长度、叶轮轴21的直径等设备参数有关。

更为重要的是，在上述驱动部件3的带动下，各叶片22的转动速度可以达到额定转速，使得风力发电设备保持最大的风能转化率以及最高的发电效率，从而可最大程度地利用风能。当然，也可以只是将各叶片22的转速提升到一定程度，而不达到额定转速，以便降低驱动部件3的耗电量。

驱动部件3的运转需要耗费一定的电量，那么，由驱动部件3配合外界的风带动各叶片22转动所产生的电量需要大于驱动部件3的耗电量，该驱动部件3的设置才有意义。为此，还可以设置驱动部件3的启动条件，当满足启动条件时，驱动部件3才可以运行。

具体而言，该启动条件可以包括风速大于第一预设值并小于第二预设值。当风速小于第一预设值时，风速过小，由驱动部件3带动各叶片22转动所产生的电量很可能难以弥补驱动部件3运转的耗电量，得不偿失，此时，驱动部件3可以不运行；而当风速大于第二预设值时，风速已经很大，各叶片22的转速已经达到额定转速以上，此时，驱动部件3对各叶片22所产生的驱动力相比于外界的风已经很小，驱动部件3同样可以不运行，以便降低能耗。

更为具体地，第一预设值可以为2-3m/s，第二预设值可以为11-12m/s。当然，上述第一预设值、第二预设值也可以为其他值，具体需要结合各叶片22的长度、叶轮轴21的直径等设备参数而定。

上述风力发电设备还可以包括传动轴4，驱动部件3可以通过传动轴4与叶轮21实现动力传输。详细而言，驱动部件3的驱动轴与传动轴4可以同轴设置，且二者之间可以设有离合器，当离合器处于结合状态时，驱动轴与传动轴4能够同步转动，由驱动轴向传动轴4传递动力，而当离合器处于分离状态时，驱动轴与传动轴4相分离，二者之间的传动断开；传动轴4与叶轮轴21之间可以采用齿轮、链轮或带轮传动。

如图2所示，以齿轮传动为例，传动轴4可以安装有第一传动齿轮41，叶轮轴21可以安装有与该第一传动齿轮41相啮合的第二传动齿轮211。当离合器结合、且驱动部件3启动时，第一传动齿轮41为主动齿轮，并能够带动第二传动齿轮211、叶轮轴21转动；而当离合器分离时，第二传动齿轮211则为主动齿轮，并能够带动第一传动齿轮41空转。

通过上述离合器以及传动轴4的设置，可容易地实现驱动部件3与叶轮轴21之间动力传输的通断。在实际操控中，当需要启动驱动部件3时，可先控制离合器结合，然后再控制启动驱动部件3，以较大程度地减少离合器两端的滑摩现象；而当需要关闭驱动部件3时，可以先控制离合器分开，然后再关闭驱动部件3，以避免骤然关闭驱动部件3时高速旋转的传动轴4对叶轮轴21、离合器以及对驱动部件3造成的损坏。

进一步地，还可以包括风速监测器和控制器，风速监测器可用于监测风速，控制器与风速监测器、驱动部件3、离合器均可以信号连接。在风速监测器测得的风速满足前述的启动条件时，控制器能够控制离合器先结合，然后再控制驱动部件3运转，进而带动叶轮轴21转动；而当无需再使用驱动部件3时，控制器可控制离合器先分离，然后再控制驱动部件3停止。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种风力发电设备，包括机舱(1)和叶轮组成(2)，所述叶轮组成(2)包括叶轮轴(21)和安装于该叶轮轴(21)的若干叶片(22)，其特征在于，还包括驱动部件(3)，所述驱动部件(3)能够带动所述叶轮轴(21)转动。

2.根据权利要求1所述风力发电设备，其特征在于，所述驱动部件(3)在风速大于第一预设值且小于第二预设值时能够运转，并带动所述叶轮轴(21)转动。

3.根据权利要求2所述风力发电设备，其特征在于，所述第一预设值为2-3m/s，所述第二预设值为11-12m/s。

4.根据权利要求2或3所述风力发电设备，其特征在于，还包括传动轴(4)，所述驱动部件(3)的驱动轴与所述传动轴(4)同轴设置，且二者之间设有离合器；

所述离合器处于结合状态，所述驱动轴与所述传动轴(4)能够同步转动；所述离合器处于分离状态，所述驱动轴与所述传动轴(4)相分离；

所述传动轴(4)与所述叶轮轴(21)之间采用齿轮、链轮或带轮传动。

5.根据权利要求4所述风力发电设备，其特征在于，所述传动轴(4)与所述叶轮轴(21)采用齿轮传动，所述传动轴(4)设有第一传动齿轮(41)，所述叶轮轴(21)设有与所述第一传动齿轮(41)相啮合的第二传动齿轮(211)。

6.根据权利要求4所述风力发电设备，其特征在于，所述驱动部件(3)为电动机。

7.根据权利要求4所述风力发电设备，其特征在于，还包括风速监测器和控制器，所述风速监测器用于监测风速，所述控制器与所述风速监测器、所述驱动部件(3)、所述离合器均信号连接；

所述控制器在所述风速监测器测得的风速大于第一预设值且小于第二预设值时，能够控制所述离合器结合、所述驱动部件(3)运转。

8.根据权利要求7所述风力发电设备，其特征在于，所述离合器处于结合状态，所述控制器能够控制所述驱动部件(3)运转；所述离合器处于分离状态，所述控制器能够控制所述驱动部件(3)停止。