CN214999109U - 一种倾角可调的可变惯性盘及风力发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种倾角可调的可变惯性盘及风力发电系统，包括内框架、外框架、若干导向杆及滑块，导向杆的两端分别为内端和外端，内框架设置于外框架的中心位置处，并通过径向设置的导向杆与外框架相连，各滑块分别套设于各导向杆，并分别与对应的导向杆构成沿径向的滑动副，滑块用于沿支撑杆移动，以改变转动惯量；至少有两根导向杆的外端可拆卸的固定于外框架，剩余导向杆的外端铰接于外框架；内框架的圆周方向设置有若干调节机构，导向杆的内端分别与对应的调节机构相连，调节机构用于调节导向杆与内框架中心轴线的夹角；本可变惯性盘，结构紧凑、设计合理，可以方便的调节各导向杆的倾斜角度，可以适配不同的风力环境，通用性更好。

Description

一种倾角可调的可变惯性盘及风力发电系统

技术领域

本实用新型涉及电力技术领域，具体涉及一种倾角可调的可变惯性盘及风力发电系统。

背景技术

能源是人类社会生活与经济发展的基础，随着世界人口的增长以及全球经济的不断发展，对能源的消秏也在持续增长，出现能源紧缺及由此引发的各种问题也是必然；在很长一段时期，煤炭、石油等化石能源转化为各种能量，特别是电能，极大的地促进了人类社会的进步和发展，但与此同时，人们对这类不可再生能源的过度依赖使其总量也越来越少；在上述情况下，人类需要大力开发以及利用清洁能源，而风能必将成为未来最重要的代替能源之一。

现有技中公开的一些风力发电系统中，通常会用到可变惯性盘，可变惯性盘通常包括内框架和外框架，内框架与外框架之间沿径向安装有若干导向杆，导向杆上套设有滑块，所述滑块具有所设定的重量，在风力发电系统中，可变惯性盘的内框架通常安装于转动部件，如可以安装于转动轴，以便与转动部件一起转动，当转速较大时，在离心力的作用下，滑块沿导向杆向外移动，从而可以增加整个可变惯性盘的转动惯量，为实现自动复位，导向杆通常还套设有复位弹簧，且所述复位弹簧位于所述滑块与外框架之间，用于使对应的滑块复位，从而使得在转速降低时，滑块可以在自身重力或弹簧弹力的作用下向内移动，以自动降低转动惯量；然而，现有的可变惯性盘，由于结构固定，尤其是导向杆的位置固定，导致滑块的运动路径相对固定，存在通用性差的问题，不能更好的适配不同的风力环境，影响发电量，亟待解决。

实用新型内容

本实用新型第一方面要解决现有技术存在的，现有可变惯性盘中导向杆的倾斜角度不可调，导致现有的可变惯性盘不适配不同风力环境的问题，提供了一种倾角可调的可变惯性盘，具体构思为：

一种倾角可调的可变惯性盘，包括内框架、环状结构的外框架、若干导向杆以及若干滑块，所述导向杆的两端分别为内端和外端，其中，

所述内框架设置于外框架的中心位置处，并通过径向设置的导向杆与所述外框架相连，

各所述滑块分别套设于各导向杆，并分别与对应的导向杆构成沿径向的滑动副，滑块用于沿支撑杆移动，以改变可变惯性盘的转动惯量；

至少有两根导向杆的外端可拆卸的固定于所述外框架，剩余导向杆的外端分别铰接于所述外框架；

所述内框架的圆周方向设置有若干调节机构，所述导向杆的内端分别与对应的调节机构相连，调节机构用于调节导向杆与内框架的中心轴线的夹角。在本方案中，通过设置调节机构，使得可变惯性盘中各导向杆与内框架中心轴线的夹角可以调节，即，导向杆与内框架中心轴线的夹角可以根据实际需要调节为90度(即导向杆处于水平位置)，或小于90度(即导向杆处于倾斜位置)，以便适配不同的风力环境，尤其是在夹角小于90度的情况下，无需再使用复位弹簧进行复位，一方面，可以有效改变转动状态下，滑块沿导向杆移动单位距离所需增加的转速，也可以改变滑块沿导向杆移动单位距离所增加的转动惯量，以便满足不同风力环境的需求，在实际使用时，不仅可以根据安装地的最大风速调节导向杆的倾斜角度，通用性更强，而且可以维持可变惯性盘的转动速度，使得传动轴的转速基本保持稳定，更有利于持续、稳定的驱动电能转换模块将机械能转化为电能；另一方面，在风速减小的过程中，滑块可以在自身重力的作用下沿导向杆自动向内框架移动，不仅可以自动降低转动惯量，从而自动维持传动轴的转速基本保持稳定，更有利于持续、稳定的驱动电能转换模块将机械能转化为电能，而且可以有效延长传动轴及风车的旋转时间，有利于增加总发电量；此外，通过将至少两根导向杆的外端可拆卸的固定于外框架，可以起到固定支撑的作用，使得在实际使用和调节过程中，外框架与内框架的相对位置可以保持不变。

本实用新型第二方面要解决便于调节的问题，优选的，所述调节机构包括竖直固定于内框架的调节板，所述调节板上构造有弧形结构的调节孔，所述调节孔所对应的圆心角与导向杆外端的铰接中心相重合；

所述导向杆的内端构造有通孔，所述通孔与所述调节孔相适配，且导向杆的内端通过螺栓副固定于所述调节板。当螺栓副处于松开状态时，所述导向杆可以相对于外端的铰接点旋转，从而可以方便的调节导向杆的倾斜角度，以便适配不同的风力环境，当调节到位后，拧紧螺栓副，即可达到固定导向杆的目的，非常的方便。

优选的，所述调节板焊接于所述内框架。

本实用新型第三方面要解决导向杆可以相对于外框架转动的问题，优选的，沿外框架的圆周方向构造有若干铰接支耳，所铰接支耳分别构造有铰接孔，各导向杆的外端分别构造有连接孔，

至少有两根所述导向杆的外端通过螺栓副固定于所述铰接支耳，剩余的导向杆通过销轴或铆钉铰接于所述铰接支耳。通过螺栓副固定导向杆的外端，当螺栓副处于紧固状态时，这些导向杆可以固定于连接于外框架，以保持内框架与外框架的相对位置不变，而当螺栓副处于松开状态时，这些导向杆可以相对于外框架转动，使得这些导向杆的倾斜角度可调，只需在调节到位后拧紧螺栓副即可，非常的方便。

优选的，所述滑块为圆台形结构，和/或，所述导向杆为圆杆或方杆。

为便于内框架的安装，进一步的，所述内框架构造有用于连接传动轴的轴孔。从而可以方便的连接传动轴，实现对可变惯性盘的安装和固定。

一种用于高速公路的风力发电系统，包括所述的可变惯性盘，使得本风力发电系统适用于不同的风力环境，通用性更好，且有利于维持风力发电系统中传动轴持续、稳定的转动，从而有利于增加发电量。

与现有技术相比，使用本实用新型提供的一种倾角可调的可变惯性盘及风力发电系统，结构紧凑、设计合理，可以方便的调节各导向杆的倾斜角度，不仅可以适配不同的风力环境，提高通用性，而且有利于提高风车转动时的稳定性以及延长风车的旋转时间，从而有利于增加总发电量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例1中提供的一种风力发电系统中，风车发电机构的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1中提供的一种风力发电系统中，风车的结构示意图。

图3为本实用新型实施例1中提供的一种风力发电系统中，风能转化为电能后的系统框图。

图4为本实用新型实施例1中提供的一种风力发电系统中，现有可变惯性盘的俯视图。

图5为本实用新型实施例3中提供的一种风力发电系统中，风能转化为电能后的系统框图。

图6为本实用新型实施例3中提供的一种风力发电系统中，一种充电模块的结构示意图。

图7为本实用新型实施例4中提供的一种风力发电系统中，一种倾角可调的可变惯性盘的结构示意图。

图8为图7的主视图。

图9为图7的俯视图。

图10为图9的A-A视图。

图11为9的局部放大示意图。

图中标记说明

风车101、叶片102、传动轴103、机架104、

可变惯性盘200、内框架201、外框架202、导向杆203、滑块204、铰接 205、螺栓副206、中心轴线207、调节板208、调节孔209、铰接支耳210、轴孔211

充电模块301、腔体302、移动电源303。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

本实施例中提供了一种适用于高速路的风力发电系统，包括安装于高速路旁的机架104、若干可以将高速路旁的风能转化为机械能的风车101发电机构、若干可以将风车101发电机构产生的机械能转换为电能的电能转换模块、蓄电模块，其中，

如图1所示，所述机架104主要起到支撑作用，可以采用采用技术中常用的钢架，如圆柱杆、方杆、由型材搭建而成的钢架等，机架104的底部可以设置安装孔，用于设置地脚螺栓，以便安装和固定；

在本实施例中，所述风车101发电机构包括若干风车101、可变惯性盘200 以及传动轴103，所述风车101分别间隔所设定的间距固定于所述传动轴103，风车101的数目可以根据实际需求而定，且风车101可以采用现有技术常用的风车101，如图1及图2所示，作为举例，所述风车101包括至少两个叶片102，且所述叶片102分别沿传动轴103的圆周方向均匀分布；所述可变惯性盘200 安装于所述传动轴103，可变惯性盘200用于改变传动轴103的转动惯量；所述传动轴103可转动的竖直安装于所述机架104，如图1所示，且传动轴103传动连接所述电能转换模块，电能转换模块固定于所述机架104，电能转换模块可以采用现有技术中常用的将旋转机械能转化为电能的装置，这里不再举例说明；

在本实施例中，所述蓄电模块与所述电能转换模块电连接，蓄电模块用于储存所转化的电能，并用于向高速路的路灯系统或监控系统供电。

更详细的，如图3所示，电能转换模块与蓄电模块之间还设置有整流器和逆变器，电能转换模块与所述整流器相连，整流器用于整理，整流器与逆变器相连，逆变器与所述蓄电模块相连，以便储存所转化的电能；

具体而言，在本实施例中，所述风车101发电机构通过机架104安装于高速路旁，既可以利用高速路旁流动的自然风，又可以利用高速路上高速运动车辆所引起的气流而产生的风；更详细的，流动风可以驱动风车101转动，从而带动传动轴103转动，进而将风能转化为传动轴103传动的机械能，而所述机械可以通过与传动轴103相连的电能转换模块将机械能转换为电能，并可以利用蓄电模块储存所产生的电能，所述电能可以用于为高速路旁的路灯供电；从而使得本方案所提供的风力发电系统，既可以转化和利用高速路旁的风能，从而有效解决现有技术存在的不足，又可以为高速路旁的路灯系统供电，达到节能的目的。

在本实施例中，可变惯性盘200具有多种实施方式，作为举例，所述可变惯性盘200包括内框架201、环状结构的外框架202、若干导向杆203以及若干滑块204，其中，

外框架202优先采用圆环形结构，如图4所示，所述内框架201设置于外框架202的中心位置处，二者共中心轴，外框架202通过径向设置的导向杆203 与所述外框架202相连，如图4所示，所述内框架201构造有用于连接传动轴 103的轴孔211，以方便内框架201的安装、定位和传动；

如图4所示，各所述滑块204分别套设于各导向杆203，并分别与对应的导向杆203构成沿径向的滑动副，滑块204用于沿支撑杆移动，以改变可变惯性盘200的转动惯量；为实现自动复位功能，导向杆203倾斜固定，且倾斜角度不可改变，或导向杆203套设有复位弹簧，且所述复位弹簧位于所述滑块204 与外框架202之间，用于使对应的滑块204复位，当处于静止状态时，滑块204 处于靠近内框架201的位置处，当可变惯性盘200开始转动时，滑块204可以向着外框架202移动，并压缩复位弹簧；具体而言，在本实施例中，当风速不同时，滑块204沿径向的位置不同，使得可变惯性盘200的转动惯量不同；更详细的，当风力较大，可变惯性盘200的转动速度过快时，滑块204会克服弹簧的阻力滑动到靠近外框的位置处，达到降低可变惯性盘200转动速度、增加转动惯量的目的，更有利于持续、稳定的驱动电能转换模块将机械能转化为电能；当风力较小，可变惯性盘200的转动速度过慢时，滑块204会在弹簧的作用下下滑动并靠近可变惯性盘200的内框架201，达到降低转动惯量的目的，以维持可变惯性盘200的转动速度，从而维持风车101的转速，使得传动轴103 的转速基本保持稳定，更有利于持续、稳定的驱动电能转换模块将机械能转化为电能。

作为优选，在本实施例中，所述可变惯性盘200可以安装于所述风车101 的下方，如图1所示。

在更完善的方案中，本风力发电系统还包括增速箱，所述增速箱固定于所述机架104，所述传动轴103与所述增速箱的输入端相连，增速箱的输出端与所述电能转换模块相连。通过设置增速箱，可以提高转动，从而更有利于电能转换模块将转动的机械能转化为电能；增速箱具有多种实施方式，如可以采用现有的齿轮增速箱等。

为便于对高速路旁的路灯系统或监控系统供电，在本实施例中，所述蓄电模块包括固定储电单元，所述固定储电单元与所述电能转换模块电连接，用于储存电能，并用于向高速路旁的路灯系统或监控系统供电。即在本实施例中，单独设置固定储电单元，高速路旁的路灯系统或监控系统可以通过导线与该固定储电单元电连接，以便单独为路灯系统供电。

可以理解，所述固定储电单元可以包括一个或多个蓄电池，且固定储电单元可以分别与多个风车101发电机构中的电能转换模块电连接，以使得多个风车101发电机构可以共用一个固定储电单元来储存电能。

实施例2

为解决高速路上电动汽车的充电问题，本实施例2与上述实施例1的主要区别在于，本实施例所提供的风力发电系统中，所述蓄电模块还包括若干充电模块301，如图3所示，所述充电模块301内设置有蓄电池，所述充电模块301 构造有若干用于适配电动汽车的充电插头，以便电连接电动汽车，所述充电插头与所述蓄电池电连接，蓄电池通过导线与所述固定储电单元电连通；在本实施例中，所述充电模块301可以固定于高速路的服务区内，以便利用风能转化的电能为电动汽车供电。

充电插头的构造与对应的电动汽车相匹配，采用现有技术即可，这里不再赘述。

实施例3

为解决高速路上电动汽车内移动电源303的更换问题，本实施例3与上述实施例1的主要区别在于，本实施例所提供的风力发电系统中，所述蓄电模块还包括可插拔式充电单元，如图5所示，所述可插拔式充电单元包括充电模块 301和若干适配电动汽车的移动电源303，所述移动电源303内设置有用于储存电能的蓄电池，所述充电模块301构造有若干用于连接移动电源303的第一接头，所述移动电源303构造有与所述第一接头相适配并与所述蓄电池相连通的第二接头，使得多个移动电源303可以通过第一接头与第二接头的配合实现电连通；

在本实施例中，所述固定储电单元通过导线与第一接头电连通。具体而言，在实施例中，通过设置可插拔式充电单元，使得适配电动汽车的移动电源303 可以通过第二接头与第一接头的配合在充电模块301处充电，而所述可插拔式充电单元通常可以设置于高速路的服务区，以便电动汽车的用户可以在服务区内更换车辆的移动电源303，而更换下的移动电源303可以与充电模块301相连，以补充电能，便于其他用户使用。

在更进一步的方案中，所述充电模块301构造有若干用于容纳移动电源303 的腔体302，所述第一接头构造于所述腔体302，如图6所示，当所述移动电源 303放置于腔体302内时，所述第二接头与第一接头正好可以相连通，以方便对移动电源303进行充电，并可以维持移动电源303的电量，便于用户更换。

第一接头和第一接头分别具有多种实施方式，二者只需可以相互配合即可，作为举例，所述第一接头可以为导电片，此时，所述第二接头可以为导电片或导电凸起；所述第一接头可以为导电柱，此时，所述第二接头可以为与所述导电柱相适配的导电孔；所述第一接头为导电孔，此时，所述第二接头可以为与所述导电孔相适配的导电柱。

作为优选，在本实施例中，所述移动电源303内设置有用于储存电能的蓄电池。

可以理解，在实施例中，无需对充电模块301及腔体302的具体形状及构造进行限制，采用现有的技术即可，而在更完善方案中，可插拔式充电单元还包括用于为移动电源303上锁/解锁的保护机构、以及身份验证系统，当身份验证成功后，可以解锁对应的保护机构，既可以防盗，又便于用于更换移动电源 303。

实施例4

为解决可变惯性盘200适配不同风力环境的问题，本实施例4与上述实施例3的主要区别在于，本实施例所提供的风力发电系统中，可变惯性盘200采用的是一种倾角可调的可变惯性盘200，即，可变惯性盘200中导向杆203的倾斜角度可调，且无需设置复位弹簧，为便于说明，在本实施例中，所述导向杆 203的两端分别为内端和外端，其中，

如图7-图11所示，至少有两根导向杆203的外端可拆卸的固定于所述外框架202，剩余导向杆203的外端分别铰接205于所述外框架202；作为举例，在本实施例中，包括八根导向杆203，其中，有四根导向杆203的外端可拆卸的固定于所述外框架202，以便支持外框架202，另外四根导向杆203的外端分别铰接205于所述外框架202，如图7-图11所示；

在本实施例中，所述内框架201的圆周方向设置有若干调节机构，所述导向杆203的内端分别与对应的调节机构相连，调节机构用于调节导向杆203与内框架201的中心轴线207的夹角。

具体而言，在本实施例中，通过设置调节机构，使得可变惯性盘200中各导向杆203与内框架201中心轴线207的夹角可以调节，即，导向杆203与内框架201中心轴线207的夹角可以根据实际需要调节为90度(即导向杆203处于水平位置)，或小于90度(即导向杆203处于倾斜位置)，以便适配不同的风力环境，尤其是在夹角小于90度的情况下，一方面，可以有效改变转动状态下，滑块204沿导向杆203移动单位距离所需增加的转速，也可以改变滑块204沿导向杆203移动单位距离所增加的转动惯量，以便满足不同风力环境的需求，在实际使用时，不仅可以根据安装地的最大风速调节导向杆203的倾斜角度，通用性更强，而且可以维持可变惯性盘200的转动速度，使得传动轴103的转速基本保持稳定，更有利于持续、稳定的驱动电能转换模块将机械能转化为电能；

另一方面，在风速减小的过程中，滑块204可以在自身重力的作用下沿导向杆203自动向内框架201移动，不仅可以自动降低转动惯量，从而自动维持传动轴103的转速基本保持稳定，更有利于持续、稳定的驱动电能转换模块将机械能转化为电能，而且可以有效延长传动轴103及风车101的旋转时间，有利于增加总发电量；

此外，通过将至少两根导向杆203的外端可拆卸的固定于外框架202，可以起到固定支撑的作用，使得在实际使用和调节过程中，外框架202与内框架201 的相对位置可以保持不变。

调节机构具有多种实现手段，作为优选，在本实施例中，所述调节机构包括竖直固定于内框架201的调节板208，所述调节板208上构造有弧形结构的调节孔209，如图7-图11所示，所述调节孔209所对应的圆心角与导向杆203外端的铰接205中心相重合，以便沿调节孔209的弧度调节导向杆203的位置；

如图7-图11所示，所述导向杆203的内端构造有通孔，所述通孔与所述调节孔209相适配，且导向杆203的内端通过螺栓副206固定于所述调节板208；在实际使用时，当螺栓副206处于松开状态时，所述导向杆203可以相对于外端的铰接205点旋转，从而可以方便的调节导向杆203的倾斜角度，以便适配不同的风力环境，当调节到位后，拧紧螺栓副206，即可达到固定导向杆203的目的，非常的方便。

为便于实现铰接205，作为优选，沿外框架202的圆周方向构造有若干铰接支耳210，如图7-图11所示，所铰接支耳210分别构造有铰接205孔，各导向杆203的外端分别构造有连接孔，且至少有两根所述导向杆203的外端通过螺栓副206固定于所述铰接支耳210(根据前面的举例，有四根导向杆203通过螺栓副206固定于对应的铰接支耳210)，剩余的导向杆203通过销轴或铆钉铰接 205于对应的铰接支耳210；具体而言，本实施例通过螺栓副206固定导向杆203 的外端，当螺栓副206处于紧固状态时，这些导向杆203可以固定于连接于外框架202，以保持内框架201与外框架202的相对位置不变，而当螺栓副206处于松开状态时，这些导向杆203可以相对于外框架202转动，使得这些导向杆 203的倾斜角度可调，只需在调节到位后拧紧螺栓副206即可，非常的方便。

可以理解，在进行调节时，可以先依次调节起固定作用的导向杆203，使得内框架201与外框架202的位置保持不变，然后在调节剩余导向杆203的角度即可，非常的方便。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种倾角可调的可变惯性盘，其特征在于，包括内框架、环状结构的外框架、若干导向杆以及若干滑块，所述导向杆的两端分别为内端和外端，其中，

所述内框架设置于外框架的中心位置处，并通过径向设置的导向杆与所述外框架相连，

各所述滑块分别套设于各导向杆，并分别与对应的导向杆构成沿径向的滑动副，滑块用于沿支撑杆移动，以改变可变惯性盘的转动惯量；

至少有两根导向杆的外端可拆卸的固定于所述外框架，剩余导向杆的外端分别铰接于所述外框架；

所述内框架的圆周方向设置有若干调节机构，所述导向杆的内端分别与对应的调节机构相连，调节机构用于调节导向杆与内框架的中心轴线的夹角。

2.根据权利要求1所述的倾角可调的可变惯性盘，其特征在于，所述调节机构包括竖直固定于内框架的调节板，所述调节板上构造有弧形结构的调节孔，所述调节孔所对应的圆心角与导向杆外端的铰接中心相重合；

所述导向杆的内端构造有通孔，所述通孔与所述调节孔相适配，且导向杆的内端通过螺栓副固定于所述调节板。

3.根据权利要求1所述的倾角可调的可变惯性盘，其特征在于，沿外框架的圆周方向构造有若干铰接支耳，所铰接支耳分别构造有铰接孔，各导向杆的外端分别构造有连接孔，

至少有两根所述导向杆的外端通过螺栓副固定于所述铰接支耳，剩余的导向杆通过销轴或铆钉铰接于所述铰接支耳。

4.根据权利要求1-3任一所述的倾角可调的可变惯性盘，其特征在于，所述内框架为圆柱状结构；

和/或，所述外框架为圆环状结构。

5.根据权利要求2所述的倾角可调的可变惯性盘，其特征在于，所述调节板焊接于所述内框架。

6.根据权利要求1-3任一所述的倾角可调的可变惯性盘，其特征在于，所述滑块为圆台形结构；

和/或，所述导向杆为圆杆或方杆。

7.根据权利要求1-3任一所述的倾角可调的可变惯性盘，其特征在于，所述内框架构造有用于连接传动轴的轴孔。

8.一种风力发电系统，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的可变惯性盘。

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