CN208816274U - 一种基于单片机的可调速垂直轴风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单片机的可调速垂直轴风力发电机，包括双层基体、遮风罩、异形扇叶、盘式发电机、吊装机构防护罩、导线轮、单片机控制器、蓄电池。本实用新型采用上下双层基体结构，基体结构整体由铝型材搭建而成。其顶部为吊装机构，吊装机构由步进电机、涡轮蜗杆、绞盘及高强度尼龙绳组成，并安装有吊装机构防护罩，顶部边缘安装有若干个导线轮。上部空间安装异形扇叶及盘式发电机，下部空间安装有单片机控制器及蓄电池以及电能转换处理电路。设备外部套有一个可上下移动的遮风罩，遮风罩由吊装机构使用高强度尼龙绳，通过导线轮绑缚在遮风罩上。在使用时单片机控制器控制步进电机正反转，通过吊装机构使遮风罩上下移动，从而改变异形扇叶的受风面积。本实用新型通过单片机实时测量蓄电池电量或电网电力需求量控制设备工作，并可通过实时监测扇叶转速，调节遮风罩位置，从而改变异形扇叶受风面积，达到异形扇叶速度均衡的目标，使输出电流更加平稳。

Description

一种基于单片机的可调速垂直轴风力发电机

技术领域

本实用新型涉及一种基于单片机的可调速垂直轴风力发电机，特别涉及一种根据蓄电池容量及电网电力需求量，调节扇叶转速来控制发电量的垂直轴风力发电机。

技术背景

目前投入使用的风力发电机多为水平轴风力发电机，水平轴风力发电机扇叶较为单薄，若遇上强风或突如而来的侧向风易导致扇叶损坏，而引发整个发电站的破坏。此外设计基础导致的水平轴风力发电机难以调速的缺点无法改善。因此水平轴发电机无法在气候多变，环境恶劣的地区使用，而恰恰是这些地区，风能资源极为丰富，因此大量的风能资源被浪费。

发明内容

国内外建设风力发电设备所选地多为风力资源丰富但恶劣气象现象较少发生的地区，但这种场地可遇而不可得。而环境恶劣地区往往是风力资源丰富的场所。而在当前技术下此环境极恶劣区域难以大规模修建风力发电站，所以该地区大量风力资源被闲置。而气候温和地区建设的风力发电站生产的电能却难以快速回收建设成本及维护成本。总的来说依然不能有效利用风能，且风力发电机的创新设计一度陷入停滞状态。而这种现象出现的主要原因在于当前风力发电设备的设计思路被禁锢，单纯的使用水平轴三叶型风力发电机，而不横向发展垂直轴风力发电机。所以本实用新型针对这一情况研发了一款成本低，在高风速下既不损坏叶片，也能充分利用风能的风力发电机。

本实用新型通过以下技术方案达到上述目的：

所述双层基体(1)分上下两部分，基体结构整体由铝型材及铝型材专用零部件搭建而成，并配有上中下三块安装部件用的金属底板(10)；所述吊装机构(5)由步进电机(11)、涡轮蜗杆(12)、绞盘(13)及高强度尼龙绳(14)组成，并安装有吊装机构防护罩(6)以保护吊装机构(5)不受风雨侵蚀；所述双层基体(1)顶部安装的金属底板(10)边缘安装有若干个导线轮(7)，可使高强度尼龙绳(14)平滑吊起遮风罩(2)；所述双层基体(1)上半部分空间安装异形扇叶(3)及盘式发电机(4)，盘式发电机(4)固定在中部的金属底板(10) 上；所述双层基体(1)下半部分空间安装有单片机控制器(8)及蓄电池(9)；所述遮风罩 (2)套于双层基体(1)外部，并可上下移动，遮风罩(2)由吊装机构(5)使用高强度尼龙绳(14)通过导线轮(7)绑缚在遮风罩上；在使用时单片机控制器(8)控制步进电机(11) 正反转，通过涡轮蜗杆(12)减速后带动直连于涡轮上的绞盘(13)绕紧或释放高强度尼龙绳(14)，使遮风罩上下移动，从而改变异形扇叶(3)的受风面积。

所述双层基体(1)的上下两部分高度相同，且略大于遮风罩(2)的高度。

所述遮风罩(2)直径略大于双层基体(1)及金属底板(10)，可顺畅地上下滑动。

所述异形扇叶(3)形状为两个相同的二维半圆形螺旋上升扫略而成的三维实体，且扇叶总的直径略小于双层基体(1)的内径，可使异形扇叶顺畅滑动且保证其直径尽可能大。

所述盘式发电机(4)与异形扇叶(3)直连；盘式发电机(4)安装于中部的金属底板(10) 上。

所述吊装机构(5)安装在顶部的金属底板(10)上。

所述单片机控制器(8)采用STC15系列单片机。

本实用新型通过单片机实时测量蓄电池电量或电网电力需求量控制设备工作，并可通过实时监测扇叶转速，调节遮风罩位置从而改变异形扇叶受风面积，从而达到异形扇叶速度均衡的目标，使输出电流更加平稳。

附图说明

图1为本实用新型的遮风罩未遮挡异形扇叶示意图；

图2为本实用新型的遮风罩完全遮挡异形扇叶示意图；

图3为本实用新型的吊装机构示意图。

图中：1双层基体、2遮风罩、3异形扇叶、4盘式发电机、5吊装机构、6吊装机构防护罩、7导线轮、8单片机控制器、9蓄电池、10金属底板、11步进电机、12涡轮蜗杆、13绞盘、14高强度尼龙绳。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。

对照图1、图2和图3，本实用新型所述的一种基于单片机的可调速垂直轴风力发电机由双层基体(1)、遮风罩(2)、异形扇叶(3)、盘式发电机(4)、吊装机构(5)、吊装机构防护罩(6)、导线轮(7)、单片机控制器(8)、电能转换电路及蓄电池(9)、金属底板(10)、步进电机(11)、涡轮蜗杆(12)、绞盘(13)、高强度尼龙绳(14)及其他连接件组成。整个发电机组系统由单片机控制器控制，通过内部控制器实时读取异形扇叶转速，若转速过快，则控制器驱动步进电机，步进电机带动蜗杆转动，与蜗杆衔接的涡轮慢速转动，与涡轮连接的绞盘转动带动高强度尼龙绳使遮风罩上移，遮挡异形扇叶，减小叶片受风面积，降低转速；若转速过慢，则控制器驱动步进电机，步进电机带动蜗杆转动，与蜗杆衔接的涡轮慢速转动，与涡轮连接的绞盘转动带动高强度尼龙绳使遮风罩下移，释放部分被遮挡的异形扇叶，增加叶片受风面积，提高转速。从而使转速保持在一个平稳的状态，减小对蓄电池及电网的影响。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (7)

1.一种基于单片机的可调速垂直轴风力发电机，其特征在于包括双层基体(1)、遮风罩(2)、异形扇叶(3)、盘式发电机(4)、吊装机构(5)、吊装机构防护罩(6)、导线轮(7)、单片机控制器(8)、电能转换电路及蓄电池(9)、金属底板(10)；所述双层基体(1)分上下两部分，基体结构整体由铝型材及铝型材专用零部件搭建而成，并配有上中下三块安装部件用的金属底板(10)；所述吊装机构(5)由步进电机(11)、涡轮蜗杆(12)、绞盘(13)及高强度尼龙绳(14)组成，并安装有吊装机构防护罩(6)以保护吊装机构(5)不受风雨侵蚀；所述双层基体(1)顶部安装的金属底板(10)边缘安装有若干个导线轮(7)，可使高强度尼龙绳(14)平滑吊起遮风罩(2)；所述双层基体(1)上半部分空间安装异形扇叶(3)及盘式发电机(4)，盘式发电机(4)固定在中部的金属底板(10)上；所述双层基体(1)下半部分空间安装有单片机控制器(8)及蓄电池(9)；所述遮风罩(2)套于双层基体(1)外部，并可上下移动，遮风罩(2)由吊装机构(5)使用高强度尼龙绳(14)通过导线轮(7)绑缚在遮风罩上；在使用时单片机控制器(8)控制步进电机(11)正反转，通过涡轮蜗杆(12)减速后带动直连于涡轮上的绞盘(13)绕紧或释放高强度尼龙绳(14)，使遮风罩上下移动，从而改变异形扇叶(3)的受风面积。

2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的可调速垂直轴风力发电机，其特征在于，所述双层基体(1)的上下两部分高度相同，且略大于遮风罩(2)的高度。

3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的可调速垂直轴风力发电机，其特征在于，所述遮风罩(2)直径略大于双层基体(1)及金属底板(10)，可顺畅地上下滑动。

4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的可调速垂直轴风力发电机，其特征在于，所述异形扇叶(3)形状为两个相同的二维半圆形螺旋上升扫略而成的三维实体，且扇叶总的直径略小于双层基体(1)的内径，可使异形扇叶顺畅滑动且保证其直径尽可能大。

5.根据权利要求1所述的一种基于单片机的可调速垂直轴风力发电机，其特征在于，所述盘式发电机(4)与异形扇叶(3)直连；盘式发电机(4)安装于中部的金属底板(10)上。

6.根据权利要求1所述的一种基于单片机的可调速垂直轴风力发电机，其特征在于，所述吊装机构(5)安装在顶部的金属底板(10)上。

7.根据权利要求1所述的一种基于单片机的可调速垂直轴风力发电机，其特征在于，所述单片机控制器(8)采用STC15系列单片机。