可變軸向型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，尤其涉及一種可變軸向型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，一般的風(fēng)力發(fā)電機(jī)分為水平軸發(fā)電機(jī)和垂直軸發(fā)電機(jī)兩種類型。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架設(shè)計(jì)簡單，發(fā)電機(jī)和變速箱能安裝在地上，易于維護(hù)和維修，但有著只適應(yīng)小風(fēng)力，不適合大規(guī)模使用等缺點(diǎn)，其技術(shù)仍不成熟。而水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)雖較成熟，效率相對高一點(diǎn)，但也有明顯的缺點(diǎn):最主要的是風(fēng)力過大時(shí)，必須停止轉(zhuǎn)動(dòng)，不能工作，否則將被損壞。如何將兩種類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)合起來實(shí)為必要。
[0003]因此，需要提供一種新的技術(shù)方案來解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能使軸向隨著風(fēng)力大小改變，以適應(yīng)更大風(fēng)力范圍的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的可變軸向型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)主體和蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)主體包括機(jī)艙、位于機(jī)艙前端的導(dǎo)流罩和位于機(jī)艙后端的尾翼，所述機(jī)艙內(nèi)安裝有發(fā)電機(jī)、齒輪箱和風(fēng)輪軸，所述發(fā)電機(jī)通過齒輪箱帶動(dòng)風(fēng)輪軸旋轉(zhuǎn)，所述導(dǎo)流罩安裝于風(fēng)輪軸前端，所述風(fēng)輪軸帶動(dòng)導(dǎo)流罩上的葉片旋轉(zhuǎn);所述蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括偏航電機(jī)、減速器、蝸桿和蝸輪，所述偏航電機(jī)通過減速器帶動(dòng)蝸桿旋轉(zhuǎn)，所述蝸桿與蝸輪嚙合，所述渦輪套設(shè)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)回轉(zhuǎn)軸上，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)回轉(zhuǎn)軸頂部與風(fēng)力發(fā)電機(jī)主體連接，所述蝸桿的底座固定于傳動(dòng)箱內(nèi)，所述傳動(dòng)箱固定于塔架上。
[0006]進(jìn)一步的，所述塔架頂端設(shè)置傾角傳感器，所述機(jī)艙頂部安裝有風(fēng)速傳感器，所述塔架底部的基座內(nèi)安裝有控制器，所述控制器控制傾角傳感器、風(fēng)速傳感器、偏航電機(jī)和發(fā)電機(jī)工作。
[0007]本發(fā)明的有益效果:將水平軸和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)合，能自動(dòng)調(diào)節(jié)軸向，通過風(fēng)速傳感器測量，根據(jù)風(fēng)速大小自動(dòng)控制渦輪蝸桿自動(dòng)調(diào)節(jié)軸向，改變迎風(fēng)面積，從而適應(yīng)更廣的風(fēng)力范圍，該裝置穩(wěn)定性好，實(shí)現(xiàn)更有效的動(dòng)平衡。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2為本發(fā)明蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖3為本發(fā)明的電路原理圖。
[0011]其中:1、機(jī)艙，2、導(dǎo)流罩，3、尾翼，4、發(fā)電機(jī)，5、齒輪箱，6、風(fēng)輪軸，7、控制器，8、葉片，9、偏航電機(jī)，10、減速器，11、蝸桿，12、蝸輪，13、風(fēng)力發(fā)電機(jī)回轉(zhuǎn)軸，14、傳動(dòng)箱，15、底座，16、塔架，17、傾角傳感器，18、風(fēng)速傳感器，19、基座。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的保護(hù)范圍的限定。
[0013]如圖1至3所示，本發(fā)明的可變軸向型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)主體和蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)主體包括機(jī)艙1、位于機(jī)艙I前端的導(dǎo)流罩2和位于機(jī)艙I后端的尾翼3，機(jī)艙I內(nèi)安裝有發(fā)電機(jī)4、齒輪箱5和風(fēng)輪軸6，發(fā)電機(jī)4通過齒輪箱5帶動(dòng)風(fēng)輪軸6旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)流罩2安裝于風(fēng)輪軸6前端，導(dǎo)流罩2上設(shè)有葉片8，風(fēng)輪軸6帶動(dòng)導(dǎo)流罩2上的葉片8旋轉(zhuǎn);蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括偏航電機(jī)9、減速器10、蝸桿11和蝸輪12，偏航電機(jī)9通過減速器10帶動(dòng)蝸桿11旋轉(zhuǎn)，蝸桿11與蝸輪12嚙合，渦輪12套設(shè)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)回轉(zhuǎn)軸13上，風(fēng)力發(fā)電機(jī)回轉(zhuǎn)軸13頂部與風(fēng)力發(fā)電機(jī)主體連接，蝸桿11的底座15固定于傳動(dòng)箱14內(nèi)，傳動(dòng)箱14固定于塔架16上。塔架16頂端設(shè)置傾角傳感器17，機(jī)艙I頂部安裝有風(fēng)速傳感器18，塔架16底部的基座19內(nèi)安裝有控制器7，控制器7控制傾角傳感器17、風(fēng)速傳感器18、偏航電機(jī)9和發(fā)電機(jī)4工作。
[0014]控制器7包含一臺不斷監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電機(jī)狀態(tài)的計(jì)算機(jī)，并控制偏航電機(jī)。為防止任何故障(即齒輪箱或發(fā)電機(jī)的過熱)，該控制器可以自動(dòng)停止風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過電話調(diào)制解調(diào)器來呼叫風(fēng)力發(fā)電機(jī)操作員。
[0015]蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)常用來傳遞兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:可以得到很大的傳動(dòng)比，比交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)緊湊;兩輪嚙合齒面間為線接觸，其承載能力大大高于交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu);蝸桿傳動(dòng)相當(dāng)于螺旋傳動(dòng)，為多齒嚙合傳動(dòng)，故傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音很??；當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于嚙合輪齒間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，機(jī)構(gòu)具有自鎖性，可實(shí)現(xiàn)反向自鎖，即只能由蝸桿帶動(dòng)蝸輪，而不能由蝸輪帶動(dòng)蝸桿。蝸輪及蝸桿機(jī)構(gòu)常被用于兩軸交錯(cuò)、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)功率不大或間歇工作的場合。
[0016]風(fēng)從正面吹來時(shí)，吹動(dòng)風(fēng)葉，由風(fēng)速傳感器18測出風(fēng)速大小，控制器7得到風(fēng)速大小信號，如果太大，控制器7控制偏航電機(jī)9的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，然后通過蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)整體旋轉(zhuǎn)。
[0017]通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，得出了風(fēng)速大小與轉(zhuǎn)動(dòng)角度之間的關(guān)系式和對應(yīng)關(guān)系。
[0018]風(fēng)能計(jì)算公式為:
E=l/2(ptsu3cos0)；
式中:P---空氣密度(千克/米3);
U---風(fēng)速(米/秒)；
t---時(shí)間(秒)；
S---截面面積(米2)；
Θ---軸向在豎直方向偏轉(zhuǎn)的角度。
[0019]由風(fēng)能公式可以看出，風(fēng)能主要與風(fēng)速、風(fēng)所流經(jīng)的面積、空氣密度三個(gè)因素有關(guān)，其關(guān)系如下:(I)風(fēng)能(E)的大小與風(fēng)速的立方(U3)成正比。也就是說，影響風(fēng)能的最大因素是風(fēng)速；(2)風(fēng)能(E)的大小與風(fēng)所流經(jīng)的面積(s)成正比。對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)來說，就是風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的掃掠面積成正比。由于通常用風(fēng)輪直徑作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要參數(shù)，所以風(fēng)能大小與風(fēng)輪直徑的平方成正比。(3)風(fēng)能(E)的大小與空氣密度(P)成正比?？諝饷芏仁侵竼挝惑w積(m3)所容納空氣的質(zhì)量(千克)。因此，計(jì)算風(fēng)能時(shí)，必須要知道空氣密度P值。空氣密度P值與空氣的濕度、溫度和海拔高度有關(guān)，可以從相關(guān)的資料中查到。
[0020]水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸與風(fēng)向平行;垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面或者氣流的方向。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)向改變的時(shí)候無需對風(fēng)，在這點(diǎn)上相對于水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)是一大優(yōu)勢，它不僅使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡化，而且也減少了風(fēng)輪對風(fēng)時(shí)的陀螺力。
[0021]因此，結(jié)合水平軸和垂直軸型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)，以普通水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)為原型，其頭部采用渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)，通過風(fēng)力檢測和自動(dòng)控制原理，由電機(jī)帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，能通過測定風(fēng)速進(jìn)行自動(dòng)控制，自由改變有效迎風(fēng)面積，拓寬發(fā)電機(jī)適應(yīng)的風(fēng)速范圍，提高其風(fēng)能利用率，從而在一定程度上有效防止因風(fēng)力過大而造成的風(fēng)力發(fā)電裝置的損壞。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.可變軸向型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于:它包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)主體和蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)主體包括機(jī)艙、位于機(jī)艙前端的導(dǎo)流罩和位于機(jī)艙后端的尾翼，所述機(jī)艙內(nèi)安裝有發(fā)電機(jī)、齒輪箱和風(fēng)輪軸，所述發(fā)電機(jī)通過齒輪箱帶動(dòng)風(fēng)輪軸旋轉(zhuǎn)，所述導(dǎo)流罩安裝于風(fēng)輪軸前端，所述風(fēng)輪軸帶動(dòng)導(dǎo)流罩上的葉片旋轉(zhuǎn);所述蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括偏航電機(jī)、減速器、蝸桿和蝸輪，所述偏航電機(jī)通過減速器帶動(dòng)蝸桿旋轉(zhuǎn)，所述蝸桿與蝸輪嚙合，所述渦輪套設(shè)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)回轉(zhuǎn)軸上，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)回轉(zhuǎn)軸頂部與風(fēng)力發(fā)電機(jī)主體連接，所述蝸桿的底座固定于傳動(dòng)箱內(nèi)，所述傳動(dòng)箱固定于塔架上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變軸向型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述塔架頂端設(shè)置傾角傳感器，所述機(jī)艙頂部安裝有風(fēng)速傳感器，所述塔架底部的基座內(nèi)安裝有控制器，所述控制器控制傾角傳感器、風(fēng)速傳感器、偏航電機(jī)和發(fā)電機(jī)工作。
【專利摘要】本發(fā)明公開了可變軸向型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)主體和蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)主體包括機(jī)艙、導(dǎo)流罩和尾翼，機(jī)艙內(nèi)安裝有發(fā)電機(jī)、齒輪箱和風(fēng)輪軸，導(dǎo)流罩安裝于風(fēng)輪軸前端，風(fēng)輪軸帶動(dòng)導(dǎo)流罩上的葉片旋轉(zhuǎn)；蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括偏航電機(jī)、減速器、蝸桿和蝸輪，偏航電機(jī)通過減速器帶動(dòng)蝸桿旋轉(zhuǎn)，蝸桿與蝸輪嚙合，渦輪套設(shè)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)回轉(zhuǎn)軸上，風(fēng)力發(fā)電機(jī)回轉(zhuǎn)軸頂部與風(fēng)力發(fā)電機(jī)主體連接，蝸桿的底座固定于傳動(dòng)箱內(nèi)，傳動(dòng)箱固定于塔架上。該風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以根據(jù)風(fēng)速大小自動(dòng)改變有效迎風(fēng)面積，大大拓寬發(fā)電機(jī)適應(yīng)風(fēng)速的范圍，從而提高風(fēng)能利用率，同時(shí)還可在一定程度上減少因風(fēng)力過大而造成風(fēng)力發(fā)電機(jī)的損壞。
【IPC分類】F03D7/04, F03D9/25
【公開號】CN105545605
【申請?zhí)枴緾N201610033172
【發(fā)明人】文流淵
【申請人】文流淵
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月19日