CN219827035U - 一种风向跟踪发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风向跟踪发电装置，涉及风力发电设备技术领域，解决了现有风力发电机工作时会发生电缆扭绞，需要解缆，增加了工作人员工作量的问题。本实用新型包括俘能组件、壳体、发电组件、转向组件及底座，俘能组件包括扇叶和第一转轴，第一转轴上套设有正反转驱动齿轮组，壳体包括连接柱和设备箱，第一转轴与连接柱转动连接，发电组件包括发电机、第二转轴及从动齿轮，第二转轴与发电机连接，从动齿轮固定套设在第二转轴上，从动齿轮与正反转驱动齿轮组啮合，转向组件包括第三转轴和导向板，第三转轴的上端与设备箱固定连接，下端与底座旋转连接，导向板安装在第三转轴上。本实用新型实现了风向自适应发电，避免了电缆扭绞情况的发生。

Description

一种风向跟踪发电装置

技术领域

本实用新型属于风力发电设备技术领域，具体涉及一种风向跟踪发电装置。

背景技术

风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机一般有风轮、发电机、调向器、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成，风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电，随着时代的进步和社会发展，新能源也逐渐受到人们的重视，所以人们对于风力发电机的要求也越发提升，然而传统的风力发电机的朝向却是固定的，无法对多个方向的风进行充分利用，使得风力发电机的安装位置及朝向受限。

为了提高风力发电机的发电效率，现有的风力发电机部分安装有偏航控制装置，用其调整风轮对准风向以便能最大限度地捕获风能，目前风力发电机的偏航控制装置在工作时可能会因为一些原因而不断调整，导致其一直进行同一方向的旋转，造成电缆扭绞的意外情况，导致偏航电机不方便进行工作，从而不方便进行使用，为了保证机组的正常稳定运转，有必要进行解缆，增加了工作人员的工作量。

因此，需要一种风向跟踪发电装置，来解决现有风力发电机的偏航控制装置在工作时可能会造成电缆扭绞的意外情况，为保证正常运转，需要进行解缆，增加了工作人员的工作量的问题。

实用新型内容

本实用新型公开了一种风向跟踪发电装置，拟解决现有风力发电机的偏航控制装置在工作时可能会造成电缆扭绞的意外情况，为保证正常运转，需要进行解缆，增加了工作人员的工作量的技术问题。

为解决上述存在的技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种风向跟踪发电装置，包括俘能组件、壳体、发电组件、转向组件及底座；

俘能组件，包括扇叶和第一转轴，所述扇叶安装在第一转轴上，所述第一转轴水平设置，所述第一转轴上套设有正反转驱动齿轮组；

壳体，包括连接柱和设备箱，所述第一转轴与连接柱转动连接，所述连接柱安装在设备箱上，所述设备箱内设有空腔；

发电组件，包括发电机、第二转轴及从动齿轮，所述发电机安装在设备箱的空腔内，所述第二转轴与发电机的转动轴连接，所述从动齿轮固定套设在第二转轴上，所述从动齿轮与正反转驱动齿轮组相啮合；

转向组件，包括第三转轴和导向板，所述第三转轴竖向设置，所述第三转轴的上端与设备箱的底面固定连接，所述第三转轴的下端与底座旋转连接，所述导向板安装在第三转轴上，所述导向板位于第三转轴远离扇叶的一侧。

上述技术方案的具体工作原理如下：

本发电装置能够在有风吹向发电装置时自动适应风向，使俘能组件俘获风能发电。在使用时，风吹向发电装置的导向板以调整俘能组件的朝向，导向板带动第三转轴在底座上旋转，而第三转轴的上端带动壳体旋转，壳体内部的发电组件和壳体上的俘能组件跟随壳体旋转，直至风将导向板吹到和风向相同的方向，此时导向板在此风向下的迎风面积最小，不再被此风向的风吹动，发电装置朝向迎风面后，俘能组件的扇叶迎风转动，带动第一转轴旋转，特殊情况下，风从背面从来，未调整方向，扇叶反向旋转，第一转轴上的正反转驱动齿轮组能够保证在第一转轴正转反转能够驱动从动齿轮保持同一个方向转动，进而带动第二转轴旋转，并驱动发电机的转动轴转动，将机械能转化为电能。本发电装置相比于传统的风力发电机，能够对多个方向的风进行利用，使风力发电机的安装位置及朝向不再受限，风能的利用率更高；与部分安装有偏航控制装置的风力发电机相比，以转向组件替代偏航控制装置，通过风力自动控制风向，结构更简单，不易发生故障，且转向组件通过带动其上方的壳体、发电组件及俘能组件整体进行旋转，因此发电装置内部的线缆不会发生位移，解决了现有的风力发电机内部的电缆在工作时会出现电缆扭绞的意外情况，避免了工作人员在电缆扭绞后需要进行解缆，减轻了工作人员的工作量，有利于使用。

优选的，所述正反转驱动齿轮组包括正转锥形齿轮和反转锥形齿轮，所述正转锥形齿轮和反转锥形齿轮的安装方向相反且内部均设有单向轴承，所述正转锥形齿轮和反转锥形齿轮通过单向轴承套设在第一转轴上。

在上述方案中，当第一转轴正转时，第一转轴上的正转驱动齿轮与其内部的单向轴承的转动方向相反，此时正转驱动齿轮死锁，随着第一转轴正转，而第一转轴上的反转驱动齿轮与其内部的单向轴承转动方向相同，此时反转驱动齿轮处于自由状态，从动齿轮在正转驱动齿轮的驱动下完成转动；而当第一转轴正转时，此时正转驱动齿轮处于自由状态，反转驱动齿轮死锁跟随第一转轴反转，进而驱动从动齿轮转动旋转，由于反转驱动齿轮与正转驱动齿轮的安装方向是相反的，故反转驱动齿轮驱动从动齿轮的转动方向与正转驱动齿轮驱动时相同。因此，无论第一转轴正转还是正转，都会驱动从动齿轮以同一方向进行转动，即发电机转动轴一直以同一方向转动，其优势在于将两个旋转方向的运动转化为一个旋转方向，有利于发电，提高了发电效率。

优选的，所述导向板的后方对称连接有两个风翼，两个所述风翼均为弧形且两个所述风翼的凹面均朝向导向板的前方设置。

在上述方案中，导向板在转动过程中，迎风面积减小，风吹动的力变小，可能无法继续使导向板旋转至迎风面积最小部位，即扇叶无法来到迎风面，而导向板后方的风翼能够使在转动过程中，始终有一个接收面，更好地实现方位的调整，直至两侧的风翼接收的风力平衡，即转动到迎风面，即使在风力较小时也能够采集风能，提高利用率。

优选的，所述第三转轴的上端固定连接在设备箱底面的中心处，所述底座顶面的中心处设有第三轴承，所述第三转轴的下端穿过所述第三轴承与底座旋转连接。

在上述方案中，通过将第三转轴的两端分别安装在设备箱地面的中心处和底座顶面的中心处，使得发电装置的重量分布更加合理，安装后能够保持平稳，且底座顶面的中心处安装的第三轴承能够减少第三转轴旋转时的摩擦力，使第三转轴转动需要导向板接收的风力要求更低，实现对不同大小的风力都能够进行利用。

优选的，所述导向板为弧面板。

在上述方案中，弧面板最优为S形弧面板，弧面板的表面积增大，增强了风能的俘获效果，且使得无论风从正面还是背面吹来，均可以被S形弧面板的内凹弧面所接纳，更好地实现俘能组件方位的调整。

优选的，所述连接柱的数量为两个，两个所述连接柱均垂直于设备箱的顶面设置，两个所述连接柱上均开设有孔洞，两个所述孔洞内均设有第一轴承，所述第一转轴穿过两个所述第一轴承与连接柱转动连接。

在上述方案中，两个连接柱垂直安装在设备箱的顶面，为第一转轴提供支撑，第一转轴通过第一轴承与连接柱转动连接，转动时的摩擦力更小，减少能量转化时的损失，有利于发电。

优选的，所述设备箱顶面的中心处安装有第二轴承，所述第二转轴穿过所述第二轴承与设备箱转动连接。

在上述方案中，第二轴承减少了第二转轴旋转时的摩擦力，再次减少能量转化时的损失，有利于发电。

优选的，所述发电机固定安装在设备箱的内壁上，所述发电机的转动轴与第二转轴之间安装有联轴器。

在上述方案中，联轴器将发电机的转动轴和第二转轴不同尺寸的轴连接在一起，使之共同旋转并传递扭矩，作为安全装置，避免发电机承受过大的载荷，起到过载保护的作用。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型能够自动适应风向，使俘能组件迎着风进行转动俘获风能发电，实现对多个风向的风进行利用，使风力发电机的安装位置及朝向不再受限，风能的利用率更高。

2、本实用新型通过转向组件替代偏航控制装置，通过风力自动控制风向，结构更简单，不易发生故障，有利于使用。

3、本实用新型转向时发电装置内部的线缆不会发生位移，解决了现有的风力发电机内部的电缆在工作时会出现电缆扭绞的意外情况，避免了工作人员在电缆扭绞后需要进行解缆，减轻了工作人员的工作量。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大示意图；

图3是本实用新型壳体的内部结构示意图。

附图标记：1-扇叶、2-第一转轴、3-正反转驱动齿轮组、301-正转锥形齿轮、302-反转锥形齿轮、303-单向轴承、4-连接柱、5-设备箱、6-发电机、7-第二转轴、8-从动齿轮、9-第三转轴、10-导向板、11-第三轴承、12-第一轴承、13-第二轴承、14-联轴器、15-底座、16-风翼。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例及附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和标示出的本申请实施例的组件可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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合图1-图3对本实用新型作详细说明。

实施例：

本实施例提供一种风向跟踪发电装置，参阅图1，包括俘能组件、壳体、发电组件、转向组件及底座15，用于解决现有风力发电机6的偏航控制装置在工作时可能会造成电缆扭绞的意外情况，为保证正常运转，需要进行解缆，增加了工作人员的工作量的技术问题。

在本实施例中，俘能组件，用于俘获风能，将风能转化为机械能的组件，包括扇叶1和第一转轴2，第一转轴2水平设置，扇叶1垂直安装在第一转轴2上，参阅图2，第一转轴2上套设有正反转驱动齿轮组3，包括正转锥形齿轮301和反转锥形齿轮302，正转锥形齿轮301和反转锥形齿轮302的安装方向相反且内部均设有单向轴承303，正转锥形齿轮301和反转锥形齿轮302通过单向轴承303套设在第一转轴上。

具体的，风吹向扇叶1，通过扇叶1转动，俘获风能，带动第一转轴2旋转，将风能转化为机械能，并通过正转锥形齿轮301和反转锥形齿轮302将能量传递给发电组件。

在本实施例中，壳体，用于为俘能组件和发电组件提供安装位置，包括两个连接柱4和一个设备箱5，两个连接柱4均垂直安装在设备箱5的顶面，两个连接柱4上均开设有孔洞，两个孔洞内均安装有第一轴承12，第一转轴2穿过两个第一轴承12与连接柱4转动连接，设备箱5内设有用于安装发电组件的空腔。

具体的，俘能组件通过连接柱4安装在壳体上，发电组件安装在设备箱5的空腔内，将俘能组件和发电组件联系在一起，便于传递能量，且第一轴承12减少了风能转化为机械能过程中的能量损失，有利于使用。

在本实施例中，发电组件，用于接收来自俘能组件传递的机械能，并将机械能转化为电能，参阅图3，包括发电机6、第二转轴7及为锥形齿轮的从动齿轮8，发电机6的转动轴朝向上方安装在设备箱5的空腔的内壁上，发电机6的转动轴与第二转轴7之间安装有联轴器14，第二转轴7与发电机6的转动轴通过联轴器14连接在一起，设备箱5顶面的中心处安装有第二轴承13，第二转轴7穿过第二轴承13与设备箱5转动连接，从动齿轮8固定套设在位于设备箱5顶面的上方的第二转轴7上，正转锥形齿轮301和反转锥形齿轮302均与从动齿轮8相啮合。

具体的，发电机6通过从动齿轮8与俘能组件的正转锥形齿轮301和反转锥形齿轮302啮合转动，接收俘能组件传递过来的能量，并通过从动齿轮8带动发电机6转动，将机械能转化为电能，完成发电。

在本实施例中，转向组件，通过风吹动，以调整转向组件上方的俘能组件、壳体及发电组件的朝向，使发电装置始终在迎风面，对多个方向的风进行利用，提高风能的利用率，包括第三转轴9和导向板10，第三转轴9竖向设置，第三转轴9的上端与设备箱5底面的中心处固定连接，底座15顶面的中心处设有第三轴承11，第三转轴9的下端穿过第三轴承11与底座15的中心处旋转连接，导向板10为S形的弧面板，导向板10安装在第三转轴9上，导向板10位于第三转轴9远离扇叶1的一侧，导向板10的后方对称连接有两个风翼16，两个所述风翼16均为弧形且两个所述风翼16的凹面均朝向导向板10的前方设置。

具体的，与部分安装有偏航控制装置的风力发电机6相比，以转向组件替代偏航控制装置，在风吹动导向板10及导向板10上的风翼16带动第三转轴9旋转，改变发电装置的朝向，以控制扇叶1始终迎风转动，通过风力自动控制风向，实现自适应风力发电，而风从背面吹来时，无法吹动导向板10，即不进行方位调整，仅通过反转锥形齿轮302实现扇叶1反向旋转接收风能进行发电，相比与偏航控制装置，转向组件的结构更简单，不易发生故障，在转动的时候，壳体、发电组件及俘能组件整体跟随第三转轴9进行旋转，发电装置内部的线缆不会发生位移，解决了现有的风力发电机6内部的电缆在工作时会出现电缆扭绞的意外情况，避免了工作人员在电缆扭绞后需要进行解缆，减轻了工作人员的工作量。

本实用新型的具体工作原理如下：

本发电装置工作时，当风并不是从俘能组件的扇叶1的迎风面吹来时，而是从其它方向吹来，风吹在导向板10及导向板10上的风翼16上，使得第三转轴9进行转动，第三转轴9转动带动轴上的部件一起转向，直至导向板10转动至与风向相同，此时，导向板10位于第三转轴9的后方，导向板10在此风向下的迎风面积最小，不再被此风向的风吹动，朝向迎风面后，扇叶1迎风转动，带动第一转轴2旋转，俘获风能并将风能转化为机械能，第一转轴2上的正转锥形齿轮301驱动从动齿轮8转动，进而带动第二转轴7旋转，并驱动发电机6的转动轴转动，将机械能转化为电能，实现风向自适应风力发电，而在风从扇叶1的背面吹来时，导向板10不对俘能组件的方位进行调整，扇叶1反转，带动第一转轴2反转，其上的反转锥形齿轮302驱动从动齿轮8转动，且转动方向与正转锥形齿轮301驱动相同，仍能进行发电。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种风向跟踪发电装置，其特征在于，包括俘能组件、壳体、发电组件、转向组件及底座(15)；

俘能组件，包括扇叶(1)和第一转轴(2)，所述扇叶(1)安装在第一转轴(2)上，所述第一转轴(2)水平设置，所述第一转轴(2)上套设有正反转驱动齿轮组(3)；

壳体，包括连接柱(4)和设备箱(5)，所述第一转轴(2)与连接柱(4)转动连接，所述连接柱(4)安装在设备箱(5)上，所述设备箱(5)内设有空腔；

发电组件，包括发电机(6)、第二转轴(7)及从动齿轮(8)，所述发电机(6)安装在设备箱(5)的空腔内，所述第二转轴(7)与发电机(6)的转动轴连接，所述从动齿轮(8)固定套设在第二转轴(7)上，所述从动齿轮(8)与正反转驱动齿轮组(3)相啮合；

转向组件，包括第三转轴(9)和导向板(10)，所述第三转轴(9)竖向设置，所述第三转轴(9)的上端与设备箱(5)的底面固定连接，所述第三转轴(9)的下端与底座(15)旋转连接，所述导向板(10)安装在第三转轴(9)上，所述导向板(10)位于第三转轴(9)远离扇叶(1)的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种风向跟踪发电装置，其特征在于，所述正反转驱动齿轮组(3)包括正转锥形齿轮(301)和反转锥形齿轮(302)，所述正转锥形齿轮(301)和反转锥形齿轮(302)的安装方向相反且内部均设有单向轴承(303)，所述正转锥形齿轮(301)和反转锥形齿轮(302)通过单向轴承(303)套设在第一转轴(2)上。

3.根据权利要求1或2所述的一种风向跟踪发电装置，其特征在于，所述导向板(10)的后方对称连接有两个风翼(16)，两个所述风翼(16)均为弧形且两个所述风翼(16)的凹面均朝向导向板(10)的前方设置。

4.根据权利要求1或2所述的一种风向跟踪发电装置，其特征在于，所述第三转轴(9)的上端固定连接在设备箱(5)底面的中心处，所述底座(15)顶面的中心处设有第三轴承(11)，所述第三转轴(9)的下端穿过所述第三轴承(11)与底座(15)旋转连接。

5.根据权利要求1或2所述的一种风向跟踪发电装置，其特征在于，所述导向板(10)为弧面板。

6.根据权利要求1或2所述的一种风向跟踪发电装置，其特征在于，所述连接柱(4)的数量为两个，两个所述连接柱(4)均垂直于设备箱(5)的顶面设置，两个所述连接柱(4)上均开设有孔洞，两个所述孔洞内均设有第一轴承(12)，所述第一转轴(2)穿过两个所述第一轴承(12)与连接柱(4)转动连接。

7.根据权利要求1或2所述的一种风向跟踪发电装置，其特征在于，所述设备箱(5)顶面的中心处安装有第二轴承(13)，所述第二转轴(7)穿过所述第二轴承(13)与设备箱(5)转动连接。

8.根据权利要求1或2所述的一种风向跟踪发电装置，其特征在于，所述发电机(6)固定安装在设备箱(5)的内壁上，所述发电机(6)的转动轴与第二转轴(7)之间安装有联轴器(14)。