可變軸向型風力發(fā)電機的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了可變軸向型風力發(fā)電機，它包括風力發(fā)電機主體和蝸輪蝸桿傳動機構，風力發(fā)電機主體包括機艙、導流罩和尾翼，機艙內(nèi)安裝有發(fā)電機、齒輪箱和風輪軸，導流罩安裝于風輪軸前端，風輪軸帶動導流罩上的葉片旋轉(zhuǎn)；蝸輪蝸桿傳動機構包括偏航電機、減速器、蝸桿和蝸輪，偏航電機通過減速器帶動蝸桿旋轉(zhuǎn)，蝸桿與蝸輪嚙合，渦輪套設于風力發(fā)電機回轉(zhuǎn)軸上，風力發(fā)電機回轉(zhuǎn)軸頂部與風力發(fā)電機主體連接，蝸桿的底座固定于傳動箱內(nèi)，傳動箱固定于塔架上。該風力發(fā)電機可以根據(jù)風速大小自動改變有效迎風面積，大大拓寬發(fā)電機適應風速的范圍，從而提高風能利用率，同時還可在一定程度上減少因風力過大而造成風力發(fā)電機的損壞。
【專利說明】
可變軸向型風力發(fā)電機
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種風力發(fā)電機，尤其涉及一種可變軸向型風力發(fā)電機。
【背景技術】
[0002]目前，一般的風力發(fā)電機分為水平軸發(fā)電機和垂直軸發(fā)電機兩種類型。垂直軸風力發(fā)電機塔架設計簡單，發(fā)電機和變速箱能安裝在地上，易于維護和維修，但有著只適應小風力，不適合大規(guī)模使用等缺點，其技術仍不成熟。而水平軸風力發(fā)電機技術雖較成熟，效率相對高一點，但也有明顯的缺點:最主要的是風力過大時，必須停止轉(zhuǎn)動，不能工作，否則將被損壞。如何將兩種類型的風力發(fā)電機結合起來實為必要。
[0003]因此，需要提供一種新的技術方案來解決上述問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型要解決的技術問題是提供一種能使軸向隨著風力大小改變，以適應更大風力范圍的風力發(fā)電機。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型的可變軸向型風力發(fā)電機，它包括風力發(fā)電機主體和蝸輪蝸桿傳動機構，所述風力發(fā)電機主體包括機艙、位于機艙前端的導流罩和位于機艙后端的尾翼，所述機艙內(nèi)安裝有發(fā)電機、齒輪箱和風輪軸，所述發(fā)電機通過齒輪箱帶動風輪軸旋轉(zhuǎn)，所述導流罩安裝于風輪軸前端，所述風輪軸帶動導流罩上的葉片旋轉(zhuǎn);所述蝸輪蝸桿傳動機構包括偏航電機、減速器、蝸桿和蝸輪，所述偏航電機通過減速器帶動蝸桿旋轉(zhuǎn)，所述蝸桿與蝸輪嚙合，所述渦輪套設于風力發(fā)電機回轉(zhuǎn)軸上，所述風力發(fā)電機回轉(zhuǎn)軸頂部與風力發(fā)電機主體連接，所述蝸桿的底座固定于傳動箱內(nèi)，所述傳動箱固定于塔架上。
[0006]進一步的，所述塔架頂端設置傾角傳感器，所述機艙頂部安裝有風速傳感器，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、風速傳感器、偏航電機和發(fā)電機工作。
[0007]本實用新型的有益效果:將水平軸和垂直軸風力發(fā)電機結合，能自動調(diào)節(jié)軸向，通過風速傳感器測量，根據(jù)風速大小自動控制渦輪蝸桿自動調(diào)節(jié)軸向，改變迎風面積，從而適應更廣的風力范圍，該裝置穩(wěn)定性好，實現(xiàn)更有效的動平衡。
【附圖說明】
[0008]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0009]圖2為本實用新型蝸輪蝸桿傳動機構的結構示意圖。
[0010]圖3為本實用新型的電路原理圖。
[0011]其中:1、機艙，2、導流罩，3、尾翼，4、發(fā)電機，5、齒輪箱，6、風輪軸，7、控制器，8、葉片，9、偏航電機，10、減速器，11、蝸桿，12、蝸輪，13、風力發(fā)電機回轉(zhuǎn)軸，14、傳動箱，15、底座，16、塔架，17、傾角傳感器，18、風速傳感器，19、基座。
【具體實施方式】
[0012]為了加深對本實用新型的理解，下面將結合實施例和附圖對本實用新型作進一步詳述，該實施例僅用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的保護范圍的限定。
[0013]如圖1至3所示，本實用新型的可變軸向型風力發(fā)電機，它包括風力發(fā)電機主體和蝸輪蝸桿傳動機構，風力發(fā)電機主體包括機艙1、位于機艙I前端的導流罩2和位于機艙I后端的尾翼3，機艙I內(nèi)安裝有發(fā)電機4、齒輪箱5和風輪軸6，發(fā)電機4通過齒輪箱5帶動風輪軸6旋轉(zhuǎn)，導流罩2安裝于風輪軸6前端，導流罩2上設有葉片8，風輪軸6帶動導流罩2上的葉片8旋轉(zhuǎn);蝸輪蝸桿傳動機構包括偏航電機9、減速器1、蝸桿11和蝸輪12，偏航電機9通過減速器10帶動蝸桿11旋轉(zhuǎn)，蝸桿11與蝸輪12嚙合，渦輪12套設于風力發(fā)電機回轉(zhuǎn)軸13上，風力發(fā)電機回轉(zhuǎn)軸13頂部與風力發(fā)電機主體連接，蝸桿11的底座15固定于傳動箱14內(nèi)，傳動箱14固定于塔架16上。塔架16頂端設置傾角傳感器17，機艙I頂部安裝有風速傳感器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、風速傳感器18、偏航電機9和發(fā)電機4工作。
[0014]控制器7包含一臺不斷監(jiān)控風力發(fā)電機狀態(tài)的計算機，并控制偏航電機。為防止任何故障(即齒輪箱或發(fā)電機的過熱)，該控制器可以自動停止風力發(fā)電機的轉(zhuǎn)動，并通過電話調(diào)制解調(diào)器來呼叫風力發(fā)電機操作員。
[0015]蝸輪蝸桿傳動機構常用來傳遞兩交錯軸之間的運動和動力。其結構特點是:可以得到很大的傳動比，比交錯軸斜齒輪機構緊湊;兩輪嚙合齒面間為線接觸，其承載能力大大高于交錯軸斜齒輪機構;蝸桿傳動相當于螺旋傳動，為多齒嚙合傳動，故傳動平穩(wěn)、噪音很??；當蝸桿的導程角小于嚙合輪齒間的當量摩擦角時，機構具有自鎖性，可實現(xiàn)反向自鎖，即只能由蝸桿帶動蝸輪，而不能由蝸輪帶動蝸桿。蝸輪及蝸桿機構常被用于兩軸交錯、傳動比大、傳動功率不大或間歇工作的場合。
[0016]風從正面吹來時，吹動風葉，由風速傳感器18測出風速大小，控制器7得到風速大小信號，如果太大，控制器7控制偏航電機9的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，然后通過蝸輪蝸桿結構帶動風力發(fā)電機整體旋轉(zhuǎn)。
[0017]通過實驗和計算，得出了風速大小與轉(zhuǎn)動角度之間的關系式和對應關系。
[0018]風能計算公式為:
[0019]E=l/2(ptsu3cos0)；
[0020]式中:p---空氣密度(千克/米3);
[0021]υ---風速(米/秒)；
[0022]t---時間(秒)；
[0023]S---截面面積(米2);
[0024]Θ---軸向在豎直方向偏轉(zhuǎn)的角度。
[0025]由風能公式可以看出，風能主要與風速、風所流經(jīng)的面積、空氣密度三個因素有關，其關系如下:(I)風能(E)的大小與風速的立方(υ3)成正比。也就是說，影響風能的最大因素是風速；(2)風能(E)的大小與風所流經(jīng)的面積(s)成正比。對于風力發(fā)電機來說，就是風能與風力發(fā)電機的風輪旋轉(zhuǎn)時的掃掠面積成正比。由于通常用風輪直徑作為風力發(fā)電機的主要參數(shù)，所以風能大小與風輪直徑的平方成正比。(3)風能(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，計算風能時，必須要知道空氣密度P值?？諝饷芏萈值與空氣的濕度、溫度和海拔高度有關，可以從相關的資料中查到。
[0026]水平軸風力發(fā)電機，風輪的旋轉(zhuǎn)軸與風向平行;垂直軸風力發(fā)電機，風輪的旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面或者氣流的方向。垂直軸風力發(fā)電機在風向改變的時候無需對風，在這點上相對于水平軸風力發(fā)電機是一大優(yōu)勢，它不僅使結構設計簡化，而且也減少了風輪對風時的陀螺力。
[0027]因此，結合水平軸和垂直軸型風力發(fā)電機的特點，以普通水平軸風力發(fā)電機為原型，其頭部采用渦輪蝸桿結構，通過風力檢測和自動控制原理，由電機帶動其旋轉(zhuǎn)，能通過測定風速進行自動控制，自由改變有效迎風面積，拓寬發(fā)電機適應的風速范圍，提高其風能利用率，從而在一定程度上有效防止因風力過大而造成的風力發(fā)電裝置的損壞。
【主權項】
1.可變軸向型風力發(fā)電機，其特征在于:它包括風力發(fā)電機主體和蝸輪蝸桿傳動機構，所述風力發(fā)電機主體包括機艙、位于機艙前端的導流罩和位于機艙后端的尾翼，所述機艙內(nèi)安裝有發(fā)電機、齒輪箱和風輪軸，所述發(fā)電機通過齒輪箱帶動風輪軸旋轉(zhuǎn)，所述導流罩安裝于風輪軸前端，所述風輪軸帶動導流罩上的葉片旋轉(zhuǎn);所述蝸輪蝸桿傳動機構包括偏航電機、減速器、蝸桿和蝸輪，所述偏航電機通過減速器帶動蝸桿旋轉(zhuǎn)，所述蝸桿與蝸輪嚙合，所述渦輪套設于風力發(fā)電機回轉(zhuǎn)軸上，所述風力發(fā)電機回轉(zhuǎn)軸頂部與風力發(fā)電機主體連接，所述蝸桿的底座固定于傳動箱內(nèi)，所述傳動箱固定于塔架上。2.根據(jù)權利要求1所述的可變軸向型風力發(fā)電機，其特征在于:所述塔架頂端設置傾角傳感器，所述機艙頂部安裝有風速傳感器，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、風速傳感器、偏航電機和發(fā)電機工作。
【文檔編號】F03D9/25GK205478109SQ201620048331
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月19日
【發(fā)明人】文流淵
【申請人】文流淵