中小型多級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種中小型多級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，屬于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，包括葉片組、發(fā)電機(jī)組、蓄電池、逆變器、風(fēng)力檢測裝置、控制器，發(fā)電機(jī)組包括發(fā)電機(jī)組殼體、浮動發(fā)電機(jī)、固定座、固定發(fā)電機(jī)、浮動發(fā)電機(jī)固定座、導(dǎo)桿、浮動發(fā)電機(jī)升降裝置，固定發(fā)電機(jī)、固定座、導(dǎo)桿設(shè)置在發(fā)電機(jī)組殼體底部，浮動發(fā)電機(jī)設(shè)置在浮動發(fā)電機(jī)固定座上，浮動發(fā)電機(jī)升降裝置設(shè)置在固定座上，浮動發(fā)電機(jī)固定座與浮動發(fā)電機(jī)升降裝置連接，控制器控制浮動發(fā)電機(jī)升降裝置的開關(guān)，浮動發(fā)電機(jī)升降裝置實現(xiàn)浮動發(fā)電機(jī)固定座的上下移動，該發(fā)電機(jī)適合運(yùn)行風(fēng)速范圍廣，有效的解決了噪聲大、占用面積大、維護(hù)成本高、啟動風(fēng)速高等一系列難以解決的問題。
【專利說明】
中小型多級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種中小型多級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在風(fēng)力發(fā)電方面應(yīng)用最為廣泛的是水平風(fēng)力發(fā)電機(jī)，而對于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)來講，中小型、大型發(fā)電機(jī)的應(yīng)用并不是特別理想，但是由于水平風(fēng)力發(fā)電機(jī)先天性的具有噪聲大，占用面積大，高空維護(hù)困難，使用壽命短等，需要尾翼和偏航系統(tǒng)來驅(qū)動漿葉，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜等缺點，相對于垂直多級風(fēng)力發(fā)電機(jī)不用對風(fēng)向，無噪音，安全性更高的特點來說就擁有了很大的優(yōu)勢。
[0003]水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片在旋轉(zhuǎn)一周的過程中，受慣性力和重力的綜合作用，慣性力的方向是隨時變化的，而重力的方向始終不變，這樣葉片所受的就是一個交變載荷，這對于葉片的疲憊強(qiáng)度是非常不利的，另外，水平軸的發(fā)電機(jī)都置于幾十米的高空，這給發(fā)電機(jī)的安裝、維護(hù)和檢驗帶來了很多的不便，水平軸風(fēng)輪的起動性能好已經(jīng)是個共識，但是根據(jù)中國空氣動力研究與發(fā)展中心對小型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)所做的風(fēng)洞實驗來看，起動風(fēng)速一般在4?5米/秒之間，最大的居然達(dá)到了5.9米/秒，這樣的起動性能顯然是不能令人滿意的。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中:在專利號為CN103437961 A的專利中，公開了一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括有底座、發(fā)電機(jī)、塔柱、動力轉(zhuǎn)換、軸套、擋板，底座連接在地面上，塔柱垂直于底座，發(fā)電機(jī)固定通過支架在塔柱，動力轉(zhuǎn)換軸套連接在塔柱頂端，該發(fā)電機(jī)雖然能完成垂直軸方向的風(fēng)力發(fā)電，但其風(fēng)車葉片占用空間較大，而且噪聲也比較大，且不能實現(xiàn)發(fā)電機(jī)的控制發(fā)電以及多級發(fā)電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述存在的葉片較大、噪聲較大，且不能控制發(fā)電機(jī)的發(fā)電以及多級發(fā)電的問題，本發(fā)明提供了一種中小型多級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]一種中小型多級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括葉片組、發(fā)電機(jī)組、蓄電池、逆變器、風(fēng)力檢測裝置、控制器，所述的葉片組安裝在發(fā)電機(jī)組上，所述蓄電池、逆變器、控制器安裝在發(fā)電機(jī)組內(nèi)部，發(fā)電機(jī)組通過導(dǎo)線與蓄電池連接，蓄電池與逆變器連接，風(fēng)力檢測裝置設(shè)置在葉片組上，控制器通過導(dǎo)線與風(fēng)力檢測裝置和與蓄電池連接，所述的發(fā)電機(jī)組包括發(fā)電機(jī)組殼體、浮動發(fā)電機(jī)、固定座、固定發(fā)電機(jī)、浮動發(fā)電機(jī)固定座、導(dǎo)桿、浮動發(fā)電機(jī)升降裝置，所述的固定發(fā)電機(jī)、固定座、導(dǎo)桿設(shè)置在發(fā)電機(jī)組殼體底部，浮動發(fā)電機(jī)設(shè)置在浮動發(fā)電機(jī)固定座上，浮動發(fā)電機(jī)升降裝置設(shè)置在固定座上，浮動發(fā)電機(jī)固定座穿過導(dǎo)桿與浮動發(fā)電機(jī)升降裝置連接，控制器通過導(dǎo)線與浮動發(fā)電機(jī)升降裝置連接，控制器控制浮動發(fā)電機(jī)升降裝置的開關(guān)，浮動發(fā)電機(jī)升降裝置實現(xiàn)浮動發(fā)電機(jī)固定座的上下移動。
[0008]所述的控制器為PLC控制器或者單片機(jī)控制器。
[0009]所述的浮動發(fā)電機(jī)固定座底部設(shè)置有內(nèi)螺紋，所述的內(nèi)螺紋與螺桿配合，螺桿與浮動發(fā)電機(jī)升降裝置連接，浮動發(fā)電機(jī)升降裝置控制浮動發(fā)電機(jī)嚙合盤上下移動與主軸連接嚙合盤嚙合。
[0010]所述的浮動發(fā)電機(jī)升降裝置可以是電機(jī)或者氣缸。
[0011]所述的發(fā)電機(jī)組還包括主軸連接嚙合盤、浮動電機(jī)嚙合盤，主軸連接嚙合盤設(shè)置在固定發(fā)電機(jī)上，浮動發(fā)電機(jī)嚙合盤設(shè)置在浮動發(fā)電機(jī)上。
[0012]所述的浮動發(fā)電機(jī)嚙合盤包括齒狀盤、圓盤，所述主軸連接嚙合盤為齒輪狀盤，齒狀盤可與主軸連接嚙合盤嚙合，圓盤用來實現(xiàn)浮動發(fā)電機(jī)嚙合盤的限位。
[0013]所述的發(fā)電機(jī)組在結(jié)構(gòu)上分為四個浮動發(fā)電機(jī)、一個固定發(fā)電機(jī)。
[0014]所述的葉片組包括葉片、支撐桿、葉片組安裝軸、葉片組主軸3、葉片組支撐桿，所述的葉片組主軸上設(shè)有支撐桿，所述的葉片安裝在支撐桿上，所述的葉片組支撐桿安裝在發(fā)電機(jī)組上，葉片組主軸與主軸連接嚙合盤連接。
[0015]所述的支撐桿有八個，葉片有四個，每四個支撐桿互相垂直安裝在葉片組安裝軸上，四個葉片分別安裝在支撐桿上。
[0016]所述的葉片組構(gòu)成達(dá)里厄H型升力直葉片和雙支點結(jié)構(gòu)。
[0017]該發(fā)明的有益之處是:
[0018]1.采用多級發(fā)電方式，啟動風(fēng)速低于其他形式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，發(fā)電功率的上升幅度較平緩，發(fā)電效率達(dá)到最合理;它的適合運(yùn)行風(fēng)速范圍廣，在最大限度利用風(fēng)力資源的同時獲得了更大的發(fā)電總量。
[0019]2.控制器根據(jù)風(fēng)速檢測裝置，控制浮動發(fā)電機(jī)升降裝置，從而控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，用來實現(xiàn)浮動發(fā)電機(jī)與固定發(fā)電機(jī)的配合，當(dāng)風(fēng)速比較小時，風(fēng)力檢測裝置傳遞信號給控制器，控制器傳遞信號給浮動浮動發(fā)電機(jī)升降裝置，螺桿帶動浮動發(fā)電機(jī)固定座向上移動，直到浮動發(fā)電機(jī)嚙合盤與主軸連接嚙合盤嚙合時，停止移動，此時開啟一個浮動發(fā)電機(jī)，當(dāng)風(fēng)速比較大時，可以開啟多個浮動發(fā)電機(jī)，這樣就會有更高的發(fā)電效率。
[0020]3.采用了達(dá)里厄H型升力直葉片和雙支點設(shè)計，并且主要受力點集中于輪轂，葉片脫落、斷裂和葉片飛出等問題得到了較好的解決，且受風(fēng)壓力小;采用了水平面旋轉(zhuǎn)以及葉片應(yīng)用飛機(jī)機(jī)翼原理設(shè)計，使得噪音降低到在自然環(huán)境下測量不到的程度;具有更小的回轉(zhuǎn)半徑，節(jié)省了空間，同時提高了效率。
[0021 ] 4.主軸連接嚙合盤和浮動電機(jī)嚙合盤通過齒輪嚙合，大大提高了浮動發(fā)電機(jī)和固定發(fā)電機(jī)的傳動效率，具有更高的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0022]附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]附圖2為發(fā)電機(jī)組上視圖；
[0024]附圖3為發(fā)電機(jī)組軸側(cè)圖；
[0025]附圖4為去掉發(fā)電機(jī)殼體后發(fā)電機(jī)組的位置示意圖；
[0026]附圖5為浮動發(fā)電機(jī)固定座不意圖；
[0027]附圖6為葉片組的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖1一6中，1、風(fēng)力檢測裝置，2、發(fā)電機(jī)組，3、葉片組，4、控制器，5、蓄電池，6、逆變器，201、發(fā)電機(jī)組殼體，202、主軸連接嚙合盤，203、浮動發(fā)電機(jī)嚙合盤，204、浮動發(fā)電機(jī)，205、固定發(fā)電機(jī)，206、浮動發(fā)電機(jī)升降裝置，207、浮動發(fā)電機(jī)固定座，208、固定座，209、導(dǎo)桿，210、螺桿，2071、內(nèi)螺紋，2031、齒狀盤，2032、圓盤，301、葉片，302、支撐桿，303、葉片組安裝軸，304、葉片組主軸，305、葉片組支撐桿。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利所提出的一種中小型多級垂直軸軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)做進(jìn)一步的解釋說明。
[0030]以下為本發(fā)明的一種實施例:
[0031]如圖1一6所示:1.一種中小型多級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括葉片組3、發(fā)電機(jī)組2、蓄電池5、逆變器6、風(fēng)力檢測裝置1、控制器4，所述的葉片組3安裝在發(fā)電機(jī)組2上，所述蓄電池5、逆變器6、控制器4安裝在發(fā)電機(jī)組2內(nèi)部，發(fā)電機(jī)組2通過導(dǎo)線與蓄電池5連接，蓄電池5與逆變器6連接，風(fēng)力檢測裝置I設(shè)置在葉片組2上，控制器4通過導(dǎo)線與風(fēng)力檢測裝置I和與蓄電池5連接，所述的發(fā)電機(jī)組2包括發(fā)電機(jī)組殼體201、浮動發(fā)電機(jī)204、固定座206、固定發(fā)電機(jī)205、浮動發(fā)電機(jī)固定座207、導(dǎo)桿209、浮動發(fā)電機(jī)升降裝置208，所述的固定發(fā)電機(jī)205、固定座206、導(dǎo)桿209設(shè)置在發(fā)電機(jī)組殼體201底部，浮動發(fā)電機(jī)204設(shè)置在浮動發(fā)電機(jī)固定座上207，浮動發(fā)電機(jī)升降裝置208設(shè)置在固定座206上，浮動發(fā)電機(jī)固定座207穿過導(dǎo)桿209與浮動發(fā)電機(jī)升降裝置208連接，控制器4通過導(dǎo)線與浮動發(fā)電機(jī)升降裝置208連接，控制器4控制浮動發(fā)電機(jī)升降裝置208的開關(guān)，浮動發(fā)電機(jī)升降208裝置實現(xiàn)浮動發(fā)電機(jī)固定座207的上下移動。
[0032]所述的控制器4為PLC控制器或者單片機(jī)控制器。
[0033]所述的浮動發(fā)電機(jī)固定座207底部設(shè)置有內(nèi)螺紋2071，所述的內(nèi)螺紋2071與螺桿210配合，螺桿210與浮動發(fā)電機(jī)升降裝置208連接，從而控制浮動發(fā)電機(jī)嚙合盤203上下移動與主軸連接嚙合盤202嚙合。
[0034]所述的浮動發(fā)電機(jī)升降裝置208可以是電機(jī)或者氣缸。
[0035]所述的發(fā)電機(jī)組2還包括主軸連接嚙合盤202、浮動電機(jī)嚙合盤203、螺桿210，主軸連接嚙合盤202設(shè)置在固定發(fā)電機(jī)205上，浮動發(fā)電機(jī)嚙合盤203設(shè)置在浮動發(fā)電機(jī)204上。
[0036]所述的浮動發(fā)電機(jī)嚙合盤203包括齒狀盤2031、圓盤2032，所述主軸連接嚙合盤202為齒輪狀盤，齒狀盤2031可與主軸連接嚙合盤嚙合，2032圓盤用來實現(xiàn)浮動發(fā)電機(jī)嚙合盤203的限位。
[0037]所述的發(fā)電機(jī)組2在結(jié)構(gòu)上分為四個浮動發(fā)電機(jī)204、一個固定發(fā)電機(jī)205。
[0038]所述的葉片組3包括葉片301、支撐桿302、葉片組安裝軸303、葉片組主軸304，葉片組支撐桿305，所述的葉片組主軸304上設(shè)有支撐桿302，所述的葉片301安裝在支撐桿302上，所述的葉片組支撐桿305安裝在發(fā)電機(jī)組2上，葉片組主軸305與主軸連接嚙合盤202連接。
[0039]所述的支撐桿302有八個，葉片301有四個，每四個支撐桿302互相垂直安裝在葉片組安裝軸303上，四個葉片301分別安裝在支撐桿302上。
[0040]所述的葉片組3構(gòu)成達(dá)里厄H型升力直葉片和雙支點結(jié)構(gòu)。[0041 ]當(dāng)中小型多級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作時，風(fēng)力檢測裝置I檢測當(dāng)下風(fēng)速大小，并傳送給控制器4，由控制器4分析作出判斷并給與浮動發(fā)電機(jī)升降裝置206信號，浮動發(fā)電機(jī)升降裝置208控制浮動發(fā)電機(jī)204進(jìn)行工作，控制器4根據(jù)風(fēng)速檢測裝置I的信號，從而控制浮動發(fā)電機(jī)升降裝置208的開關(guān)，用來實現(xiàn)浮動發(fā)電機(jī)204與固定發(fā)電機(jī)205的配合，當(dāng)風(fēng)速比較小時，風(fēng)力檢測裝置I傳遞信號給控制器4，控制器4傳遞信號給浮動發(fā)電機(jī)升降裝置208，當(dāng)浮動發(fā)電機(jī)升降裝置208為電機(jī)時，此時電機(jī)正轉(zhuǎn)，螺桿210帶動浮動發(fā)電機(jī)固定座207向上移動，直到浮動發(fā)電機(jī)嚙合盤203與主軸連接嚙合盤202嚙合時，停止轉(zhuǎn)動，此時開啟一個浮動發(fā)電機(jī)204，當(dāng)風(fēng)速比較大時，可以開啟多個浮動發(fā)電機(jī)204，葉片組3帶動發(fā)電機(jī)組2轉(zhuǎn)動產(chǎn)生電能，經(jīng)控制器4后儲存到蓄電池5中，在經(jīng)過逆變器6等一系列的整流變相等提供民用，采用多級發(fā)電方式，啟動風(fēng)速低于其他形式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，發(fā)電功率的上升幅度較平緩，發(fā)電效率達(dá)到最合理;它的適合運(yùn)行風(fēng)速范圍廣，在最大限度利用風(fēng)力資源的同時獲得了更大的發(fā)電總量。
[0042]如圖4，當(dāng)浮動發(fā)電機(jī)升降裝置208為氣缸時，可以作文本發(fā)明的另一種實施例，此時螺桿210可作為氣缸頂桿，氣缸頂桿與氣缸連接，浮動發(fā)電機(jī)固定座的207的內(nèi)螺紋2071與氣缸頂桿配合，當(dāng)信號傳遞到浮動浮動發(fā)電機(jī)升降裝置時，可使氣缸開啟，氣缸傳遞動力給氣缸頂桿，氣缸頂桿帶動與其配合的浮動發(fā)電機(jī)固定座207向上移動，從而完成浮動發(fā)電機(jī)嚙合盤203與主軸連接嚙合盤202嚙合。
[0043]另外所述的葉片301由新型復(fù)合材料制成內(nèi)部有強(qiáng)力支架，能夠大大減輕葉片組的重量，提高安全性能又不失安全性能，提高了維護(hù)安裝的便捷性，有效地降低了啟動風(fēng)速，葉片組3采用了達(dá)里厄H型升力直葉片和雙支點設(shè)計，并且主要受力點集中于輪轂，葉片脫落、斷裂和葉片飛出等問題得到了較好的解決，且受風(fēng)壓力小;采用了水平面旋轉(zhuǎn)以及葉片應(yīng)用飛機(jī)機(jī)翼原理設(shè)計，使得噪音降低到在自然環(huán)境下測量不到的程度;具有更小的回轉(zhuǎn)半徑，節(jié)省了空間，同時提高了效率。
[0044]對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，在不脫離本發(fā)明的原理與精神的情況下，對實施方式所進(jìn)行的改變、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種中小型多級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括葉片組(3)、發(fā)電機(jī)組(2)、蓄電池(5)、逆變器(6)、風(fēng)力檢測裝置(1)、控制器(4)，所述的葉片組(3)安裝在發(fā)電機(jī)組(2)上，所述蓄電池(5)、逆變器(6)、控制器(4)安裝在發(fā)電機(jī)組(2)內(nèi)部，發(fā)電機(jī)組(2)通過導(dǎo)線與蓄電池(5)連接，蓄電池(5)與逆變器(6)連接，風(fēng)力檢測裝置(I)設(shè)置在葉片組(2)上，控制器(4)通過導(dǎo)線與風(fēng)力檢測裝置(I)和與蓄電池(5)連接，其特征在于:所述的發(fā)電機(jī)組(2)包括發(fā)電機(jī)組殼體(201)、浮動發(fā)電機(jī)(204)、固定座(206)、固定發(fā)電機(jī)(205)、浮動發(fā)電機(jī)固定座(207)、導(dǎo)桿(209)、浮動發(fā)電機(jī)升降裝置(208)，所述的固定發(fā)電機(jī)(205)、固定座(206)、導(dǎo)桿(209)設(shè)置在發(fā)電機(jī)組殼體(201)底部，浮動發(fā)電機(jī)(204)設(shè)置在浮動發(fā)電機(jī)固定座上(207)，浮動發(fā)電機(jī)升降裝置(208)設(shè)置在固定座(206)上，浮動發(fā)電機(jī)固定座(207)穿過導(dǎo)桿(209)與浮動發(fā)電機(jī)升降裝置(208)連接，控制器(4)通過導(dǎo)線與浮動發(fā)電機(jī)升降裝置(208)連接，控制器(4)控制浮動發(fā)電機(jī)升降裝置(208)的開關(guān)，浮動發(fā)電機(jī)升降裝置(208)實現(xiàn)浮動發(fā)電機(jī)固定座(207)的上下移動。2.如權(quán)利要求1所述的中小型多級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的控制器(4)為PLC控制器或者單片機(jī)控制器。3.如權(quán)利要求1所述的中小型多級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的浮動發(fā)電機(jī)固定座(207)底部設(shè)置有內(nèi)螺紋(2071),所述的內(nèi)螺紋(2071)與螺桿(210)配合，螺桿(210)與浮動發(fā)電機(jī)升降裝置(208)連接，浮動發(fā)電機(jī)升降裝置(208)控制浮動發(fā)電機(jī)嚙合盤(203)上下移動與主軸連接嚙合盤(202)嚙合。4.如權(quán)利要求1所述的中小型多級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的浮動發(fā)電機(jī)升降裝置(208)可以是電機(jī)或者氣缸。5.如權(quán)利要求1所述的中小型多級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的發(fā)電機(jī)組(2)還包括主軸連接嚙合盤(202)、浮動電機(jī)嚙合盤(203)，主軸連接嚙合盤(202)設(shè)置在固定發(fā)電機(jī)(205)上，浮動發(fā)電機(jī)嚙合盤(203)設(shè)置在浮動發(fā)電機(jī)(204)上。6.如權(quán)利要求2所述的中小型多級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的浮動發(fā)電機(jī)嚙合盤(203)包括齒輪盤(2031)、圓盤(2032)，所述主軸連接嚙合盤(202)為齒輪狀盤，齒輪盤(2031)可與主軸連接嚙合盤嚙合，(2032)圓盤用來實現(xiàn)浮動發(fā)電機(jī)嚙合盤(203)的限位。7.如權(quán)利要求1所述的中小型多級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的發(fā)電機(jī)組(2)在結(jié)構(gòu)上分為四個浮動發(fā)電機(jī)(204)、一個固定發(fā)電機(jī)(205)。8.如權(quán)利要求1所述的中小型多級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的葉片組(3)包括葉片(301)、支撐桿(302)、葉片組安裝軸(303)、葉片組主軸(304)、葉片組支撐桿(305)，所述的葉片組主軸(304)上設(shè)有支撐桿(302)，所述的葉片(301)安裝在支撐桿(302)上，所述的葉片組支撐桿(305)安裝在發(fā)電機(jī)組(2)上，葉片組主軸(305)與主軸連接嚙合盤(202)連接。9.如權(quán)利要求8所述的中小型多級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的支撐桿(302)有八個，葉片(301)有四個，每四個支撐桿(302)互相垂直安裝在葉片組安裝軸(303)上，四個葉片(301)分別安裝在支撐桿(302)上。10.如權(quán)利要求1或8所述的中小型多級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的葉片組(3)構(gòu)成達(dá)里厄H型升力直葉片和雙支點結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】F03D15/00GK105888981SQ201610369769
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】田藝秋
【申請人】田藝秋