一種帶保護(hù)裝置的可調(diào)風(fēng)輪半徑垂直軸風(fēng)力機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種發(fā)電機(jī)，具體地說是風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)發(fā)展使石油等化石燃料的日益匱乏以及新世紀(jì)越來越嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，開發(fā)清潔可再生的能源成為目前世界范圍研宄的重點(diǎn)，而風(fēng)力發(fā)電已成為備受關(guān)注的熱門技術(shù)。其中的垂直軸風(fēng)機(jī)技術(shù)因?yàn)槠洵h(huán)保、自啟動(dòng)能力強(qiáng)而受到關(guān)注。啟動(dòng)能力、工作范圍以及風(fēng)能利用率通常作為垂直軸風(fēng)力機(jī)性能的評(píng)判關(guān)鍵。大量研宄表明:大實(shí)度垂直軸風(fēng)力機(jī)適宜低尖速比工作環(huán)境，主要用于提水、灌溉等；而小實(shí)度垂直軸風(fēng)力機(jī)更適宜工作高尖速比范圍，多用來風(fēng)力發(fā)電?？梢姼淖儗?shí)度參數(shù)對(duì)于提高垂直軸風(fēng)力機(jī)的整體性能起著關(guān)鍵作用。
[0003]專利“可伸展式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)”(專利號(hào):201210081433.5)采用定槳形式葉片，通過安裝在底座的四組絲桿實(shí)現(xiàn)葉片輪輻和支撐板的展開和收攏，但由于底座部件過多增加了風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)慣量降低了風(fēng)機(jī)效率，而且缺乏不安全風(fēng)速保護(hù)裝置。專利“一種可調(diào)迎風(fēng)面積的垂直軸風(fēng)力機(jī)”(專利號(hào):201410055338)采用剪刀叉和繩索機(jī)構(gòu)可以調(diào)節(jié)風(fēng)輪半徑，不過由于繩索的柔性，調(diào)節(jié)風(fēng)輪半徑出現(xiàn)不夠及時(shí)和精確的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供減少風(fēng)機(jī)事故發(fā)生的一種帶保護(hù)裝置的可調(diào)風(fēng)輪半徑垂直軸風(fēng)力機(jī)。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明一種帶保護(hù)裝置的可調(diào)風(fēng)輪半徑垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征是:包括主軸、塔架、發(fā)電機(jī)、葉片旋轉(zhuǎn)單元，具有空心結(jié)構(gòu)的主軸通過軸承安裝在塔架上，發(fā)電機(jī)設(shè)置在塔架里，主軸的下端部與發(fā)電機(jī)相連，主軸里設(shè)置絲桿安裝上座、絲桿安裝下座、伺服電機(jī)、絲桿螺母結(jié)構(gòu)，伺服電機(jī)連接絲桿螺母結(jié)構(gòu)的絲桿，絲桿支撐在絲桿安裝上座和絲桿安裝下座上，并與絲桿安裝上座和絲桿安裝下座旋轉(zhuǎn)配合，絲桿安裝上座與絲桿螺母結(jié)構(gòu)的螺母之間設(shè)置絲桿彈簧，葉片旋轉(zhuǎn)單元包括葉片、葉片支架、主軸支架、支撐桿、細(xì)桿、離心球、繩、擋板彈簧、安全銷、滑盤，葉片安裝在葉片支架上，葉片支架與主軸通過主軸支架相連，滑盤設(shè)置在螺母外側(cè)，滑盤的外端設(shè)置擋板，安全銷一部分位于螺母的凹槽里，另一部分位于滑盤里，安全銷與擋板之間設(shè)置擋板彈簧，離心球通過繩與安全銷相連，離心球通過細(xì)桿與支撐桿鉸接，支撐桿與滑盤鉸接。
[0007]本發(fā)明還可以包括:
[0008]1、所述的葉片旋轉(zhuǎn)單元包括三組，三組葉片旋轉(zhuǎn)單元圓周方向均勻設(shè)置。
[0009]2、風(fēng)速升高時(shí)，離心球轉(zhuǎn)速隨之提高，從而離心球通過繩帶動(dòng)安全銷脫離螺母。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:本發(fā)明提出的一種帶保護(hù)裝置的可調(diào)風(fēng)輪半徑垂直軸風(fēng)力機(jī)，采用葉片變槳距安裝，根據(jù)風(fēng)速大小控制風(fēng)輪半徑大小(迎風(fēng)面積)，從而實(shí)現(xiàn)垂直軸風(fēng)力機(jī)在不同風(fēng)速下的氣動(dòng)性能提高，大大提高了風(fēng)力機(jī)的工作范圍，并且在不安全風(fēng)速下可以起到保護(hù)風(fēng)機(jī)的作用，防止風(fēng)機(jī)事故。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的立體圖；
[0012]圖2為本發(fā)明的平面剖視圖；
[0013]圖3為本發(fā)明的安全保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4為安全銷處的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0016]結(jié)合圖1?4，發(fā)電機(jī)22安裝在在塔架23的底部部，塔架23通過加強(qiáng)肋板24與大地固定；主軸4與發(fā)電機(jī)22的輸出軸通過鍵鏈接，主軸4外圈通過軸承20與塔架23內(nèi)圈配合；葉片I安裝在葉片支架2中，葉片I與變槳電機(jī)7輸出軸固結(jié)可繞軸線旋轉(zhuǎn)；支架3兩端分別與主軸4和葉片支架2鉸接，支架5中部與支撐桿6鉸接；支撐桿6低段與滑盤13鉸接；絲桿螺母16安裝在絲桿17上，絲桿17旋轉(zhuǎn)使絲桿螺母16上下移動(dòng)，通過安全銷15帶動(dòng)滑盤13上下移動(dòng)，推動(dòng)支撐桿6帶動(dòng)支架5收攏或展開。
[0017]結(jié)合圖2，3，4，，絲桿17兩端通過絲桿安裝上座11和絲桿安裝下座18支撐，兩端軸承配合可旋轉(zhuǎn)；絲桿17末端與聯(lián)軸器19連接，伺服電機(jī)21輸出軸與聯(lián)軸器19連接，伺服電機(jī)21通過聯(lián)軸器19帶動(dòng)絲桿17旋轉(zhuǎn)；離心球9通過細(xì)桿8與支撐桿6鉸接，離心球9通過細(xì)繩10與安全銷15連接，安全銷15通過彈簧14與擋板25連接，擋板25與滑盤13通過螺釘固定；一般工作情況，彈簧14頂住安全銷15使滑盤13與螺母16相聯(lián)接，風(fēng)速過快離心球9產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)離心力拉動(dòng)細(xì)繩10帶動(dòng)安全銷15脫離螺母16 ;滑盤13通過彈簧12與絲桿安裝上座11連接，釋放彈力可克服葉片自身離心力可使滑盤13迅速脫離螺母16并減少剛性沖擊。
[0018]本發(fā)明主要由傳動(dòng)絲桿、螺母、葉片、支架、伺服電機(jī)、主軸、發(fā)電機(jī)、離心球保護(hù)裝置等組成，其中葉片支架中端與支撐桿鉸接，支撐桿的另一端與滑盤鉸接，滑盤與螺母中間聯(lián)接安全銷；傳動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)使螺母帶動(dòng)滑盤上下移動(dòng)，從而推動(dòng)支撐桿推動(dòng)支架展開和收攏，從而改變風(fēng)輪迎風(fēng)面積。伺服電機(jī)安裝在主軸中部，通過聯(lián)軸器傳動(dòng)帶動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)。當(dāng)風(fēng)速突變影響風(fēng)機(jī)工作安全時(shí)，離心球高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力拉動(dòng)安全銷，使滑盤與螺母脫離，支架收攏從而迅速減小風(fēng)輪半徑起安全保護(hù)作用。
[0019]其工作原理如下:當(dāng)風(fēng)速較小時(shí)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)，絲桿螺母沿軸線向上移動(dòng)，由于安全銷的作用帶動(dòng)滑盤一起向上移動(dòng)，支撐桿與滑盤鉸接從而推動(dòng)風(fēng)機(jī)支架向外伸展，風(fēng)輪半徑變大，風(fēng)力機(jī)可以工作在較為合適的尖速比。增大發(fā)電效率。隨著風(fēng)速的增大，伺服電機(jī)可以根據(jù)風(fēng)速大小調(diào)節(jié)絲桿螺母位置，從而調(diào)節(jié)風(fēng)輪半徑以適應(yīng)不同風(fēng)速環(huán)境。在強(qiáng)風(fēng)突變不安全環(huán)境下，安裝在支撐桿上離心球隨風(fēng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力拉動(dòng)安全銷，使滑盤與螺母脫離，支架收攏迅速減小風(fēng)輪半徑從而防止風(fēng)機(jī)事故。
[0020]本發(fā)明還可以包括這樣一些特征:
[0021]1、滑盤與絲桿螺母間通過安全銷聯(lián)接，不安全風(fēng)速下，離心球產(chǎn)生的離心力拔出安全銷使滑盤與絲桿螺母脫離。
[0022]2、滑盤與支撐桿鉸接，可以在滑盤上增加支撐鉸接數(shù)量，增加葉片數(shù)量，進(jìn)一步改變風(fēng)力機(jī)的實(shí)度。
[0023]3、滑盤通過彈簧與絲桿安裝上座連接，當(dāng)滑盤與螺母脫離釋放彈力可以克服槳葉自身離心力并可以減少支撐桿的剛性沖擊。
[0024]4、絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由電機(jī)直驅(qū)，并安裝在主軸內(nèi)，減少整機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
[0025]5、單個(gè)葉片都有對(duì)應(yīng)的變槳伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)變槳，可以通過變槳運(yùn)動(dòng)提高風(fēng)能利用率。
[0026]6、安全風(fēng)速下安全銷被彈簧頂在絲桿螺母和滑盤中間，起到聯(lián)接滑盤和絲桿螺母作用。
[0027]帶保護(hù)裝置的可調(diào)風(fēng)輪半徑垂直軸風(fēng)力機(jī)，主要由傳動(dòng)絲桿、螺母、葉片、支架、伺服電機(jī)、主軸、發(fā)電機(jī)、離心球保護(hù)裝置等組成，其中葉片支架中端與支撐桿鉸接，支撐桿的另一端與滑盤鉸接，滑盤與螺母中間聯(lián)接安全銷；傳動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)使螺母帶動(dòng)滑盤上下移動(dòng)，從而推動(dòng)支撐桿推動(dòng)支架展開和收攏，從而改變風(fēng)輪迎風(fēng)面積。伺服電機(jī)安裝在主軸中部，通過聯(lián)軸器帶動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)。當(dāng)風(fēng)速突變影響風(fēng)機(jī)工作安全時(shí)，離心球高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力拉動(dòng)安全銷，使滑盤與螺母脫離，支架收攏從而迅速減小風(fēng)輪半徑起安全保護(hù)作用。
[0028]伺服電機(jī)根據(jù)風(fēng)速大小通過聯(lián)軸器帶動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)，改變風(fēng)輪半徑從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)輪迎風(fēng)面積的調(diào)節(jié)；某一風(fēng)速對(duì)應(yīng)最佳的風(fēng)輪半徑。
[0029]當(dāng)風(fēng)速突變影響風(fēng)機(jī)工作安全時(shí)，安裝在支撐桿上離心球隨風(fēng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力拉動(dòng)安全銷，使滑盤與螺母脫離，與滑盤連接的彈簧釋放彈力使支架收攏迅速，從而迅速減小風(fēng)輪半徑從而防止風(fēng)機(jī)事故。
[0030]垂直軸風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)關(guān)于主軸對(duì)稱，一個(gè)絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在主軸內(nèi)，伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)，螺母與滑盤在主軸內(nèi)沿軸線上下移動(dòng)。
[0031 ] 葉片為變槳距安裝，變槳伺服電機(jī)安裝在葉片支架上帶動(dòng)葉片做變槳運(yùn)動(dòng)。
[0032]一般工作環(huán)境中安全銷通過彈簧頂住螺母，滑盤與螺母聯(lián)接不脫離，不安全風(fēng)速下滑盤與螺母才脫離。
[0033]通過增大或減小迎風(fēng)面積，可以增加垂直軸風(fēng)力機(jī)在不同風(fēng)速環(huán)境下的工作適用能力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶保護(hù)裝置的可調(diào)風(fēng)輪半徑垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征是:包括主軸、塔架、發(fā)電機(jī)、葉片旋轉(zhuǎn)單元，具有空心結(jié)構(gòu)的主軸通過軸承安裝在塔架上，發(fā)電機(jī)設(shè)置在塔架里，主軸的下端部與發(fā)電機(jī)相連，主軸里設(shè)置絲桿安裝上座、絲桿安裝下座、伺服電機(jī)、絲桿螺母結(jié)構(gòu)，伺服電機(jī)連接絲桿螺母結(jié)構(gòu)的絲桿，絲桿支撐在絲桿安裝上座和絲桿安裝下座上，并與絲桿安裝上座和絲桿安裝下座旋轉(zhuǎn)配合，絲桿安裝上座與絲桿螺母結(jié)構(gòu)的螺母之間設(shè)置絲桿彈簧，葉片旋轉(zhuǎn)單元包括葉片、葉片支架、主軸支架、支撐桿、細(xì)桿、離心球、繩、擋板彈簧、安全銷、滑盤，葉片安裝在葉片支架上，葉片支架與主軸通過主軸支架相連，滑盤設(shè)置在螺母外側(cè)，滑盤的外端設(shè)置擋板，安全銷一部分位于螺母的凹槽里，另一部分位于滑盤里，安全銷與擋板之間設(shè)置擋板彈簧，離心球通過繩與安全銷相連，離心球通過細(xì)桿與支撐桿鉸接，支撐桿與滑盤鉸接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶保護(hù)裝置的可調(diào)風(fēng)輪半徑垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征是:所述的葉片旋轉(zhuǎn)單元包括三組，三組葉片旋轉(zhuǎn)單元圓周方向均勻設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種帶保護(hù)裝置的可調(diào)風(fēng)輪半徑垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征是:風(fēng)速升高時(shí)，離心球轉(zhuǎn)速隨之提高，從而離心球通過繩帶動(dòng)安全銷脫離螺母。
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種帶保護(hù)裝置的可調(diào)風(fēng)輪半徑垂直軸風(fēng)力機(jī)，主要由傳動(dòng)絲桿、絲桿螺母、葉片、支架、伺服電機(jī)、主軸、發(fā)電機(jī)組成，葉片支架中端與支撐桿鉸接，支撐桿的另一端與滑盤鉸接，滑盤與螺母中間聯(lián)接安全銷；傳動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)使螺母帶動(dòng)滑盤上下移動(dòng)，從而推動(dòng)支撐桿推動(dòng)支架展開和收攏。伺服電機(jī)安裝在主軸中部，通過聯(lián)軸器帶動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)。當(dāng)風(fēng)速突變影響風(fēng)機(jī)工作安全時(shí)，離心球高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力拉動(dòng)安全銷，使滑盤與螺母脫離，支架收攏從而迅速減小風(fēng)輪半徑，防止風(fēng)機(jī)事故。本發(fā)明克服了一般風(fēng)機(jī)迎風(fēng)面積不可變問題，提高了垂直軸風(fēng)力機(jī)的啟動(dòng)能力以及在不同風(fēng)速大小的發(fā)電效率，同時(shí)提高了風(fēng)力機(jī)在強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下的安全問題。
【IPC分類】F03D9/00, F03D3/06, F03D7/06
【公開號(hào)】CN104912742
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510271052
【發(fā)明人】張立勛, 王勇, 裴悅
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年5月25日