專利名稱：一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率測(cè)量裝置及功率測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，具體地說(shuō)是一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率測(cè)量裝 置。本發(fā)明還涉及一種功率測(cè)量方法。
(二)
背景技術(shù)：
長(zhǎng)期以來(lái)，發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的功率測(cè)量一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。根據(jù)功率的 傳統(tǒng)公式，即功率等于力與速度的乘積，用在轉(zhuǎn)動(dòng)的物體上可以變形為扭矩與角 速度的乘積。其中轉(zhuǎn)速測(cè)量已發(fā)展了多種形式并能達(dá)到很高的精度，但扭矩的測(cè) 量并沒(méi)有太大的進(jìn)展，盡管目前已開(kāi)發(fā)出用光柵或壓電材料的精度較高的扭矩傳 感器，但其高昂的價(jià)格讓一般用戶難以接受。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種較廉價(jià)、能較精確測(cè)量垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng) 過(guò)程中發(fā)電機(jī)功率的一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率測(cè)量裝置。本發(fā)明的目的還在于 提供一種基于本發(fā)明的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率測(cè)量裝置的功率測(cè)量方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率測(cè)量裝置的組成包括在垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī) 的主軸上套有計(jì)數(shù)齒輪，在垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的底座中安裝磁電傳感器，磁電傳 感器與計(jì)數(shù)齒輪平行懸空布置在底座，主軸的下端通過(guò)止推軸承與底座相連，主 軸伸出傳動(dòng)軸穿過(guò)止推軸承與發(fā)電機(jī)硬性聯(lián)接，底座內(nèi)安裝有拉力傳感器，發(fā)電 機(jī)外殼與拉力傳感器接觸，磁電傳感器、拉力傳感器分別通過(guò)信號(hào)線與單片機(jī)相 連。
本發(fā)明的直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率測(cè)量裝置還可以包括-
1、 所述的傳動(dòng)軸穿過(guò)止推軸承與發(fā)電機(jī)硬性聯(lián)接是傳動(dòng)軸通過(guò)硬性聯(lián)軸器 與發(fā)電機(jī)相連。
2、 在發(fā)電機(jī)通過(guò)止推軸承與基座接觸。
基于本發(fā)明的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率測(cè)量裝置的功率測(cè)量方法為 風(fēng)機(jī)葉片將吸收的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，套在其上面的計(jì)數(shù)齒輪跟隨其一起轉(zhuǎn)動(dòng)，磁電傳感器檢測(cè)計(jì)數(shù)齒輪的信號(hào)后產(chǎn)生脈沖信號(hào)，經(jīng) 信號(hào)線傳給單片機(jī)；同時(shí)主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩也傳給傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸把主軸的轉(zhuǎn)矩傳 給發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中其外殼隨它一起轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)受到拉力傳感器的 制動(dòng)拉力而被阻止，拉力傳感器檢測(cè)力的作用產(chǎn)生電信號(hào)，該信號(hào)也被單片機(jī)接 收，單片機(jī)事先存儲(chǔ)有拉力作用距離的參數(shù)，在接收到拉力傳感器傳來(lái)的信號(hào)后， 自動(dòng)做乘積算出制動(dòng)力矩，再用該制動(dòng)力矩與接收到的轉(zhuǎn)速參數(shù)做乘積，計(jì)算出 發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的功率。
本發(fā)明用較精確的力傳感器測(cè)出發(fā)電機(jī)外殼所需的制動(dòng)力，進(jìn)一步求出制動(dòng) 力矩，從而得出發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。再測(cè)出主軸的轉(zhuǎn)速，用主軸轉(zhuǎn)速與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 力矩相乘得出發(fā)電機(jī)功率。
各部分的功能作用分別是風(fēng)機(jī)主軸用來(lái)接受葉片作用的轉(zhuǎn)矩；止推軸承用 來(lái)承受風(fēng)機(jī)整個(gè)上面部分的重力；傳動(dòng)軸用來(lái)將主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩進(jìn)一步傳到發(fā)電 機(jī)；硬性聯(lián)軸器用來(lái)連接傳動(dòng)軸和發(fā)電機(jī)；齒輪和磁電傳感器用來(lái)測(cè)量風(fēng)機(jī)主軸 轉(zhuǎn)速；力傳感器用來(lái)測(cè)量電機(jī)外殼的制動(dòng)力；單片機(jī)主要用來(lái)采集傳感器信號(hào)并 計(jì)算分析。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于用較簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)和方法實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)功率較精確的測(cè) 量，發(fā)明中提到的磁電傳感器和力傳感器技術(shù)都比現(xiàn)有的扭矩傳感器技術(shù)成熟， 不但價(jià)格低廉而且精度很高，便于在大片的垂直軸風(fēng)車(chē)田推廣。
(四)


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2是電機(jī)及扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述
結(jié)合圖1,本發(fā)明的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率測(cè)量裝置的組成包括的構(gòu)件有 風(fēng)機(jī)主軸l、風(fēng)機(jī)底座2、計(jì)數(shù)齒輪3、止推軸承4、傳動(dòng)軸5、硬性聯(lián)軸器6、 柔性基座7、磁電傳感器8、發(fā)電機(jī)9、拉力傳感器10及單片機(jī)11。
構(gòu)件間的連接關(guān)系是垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)主軸上套有計(jì)數(shù)齒輪，磁電 傳感器與其平行懸空布置。主軸下端緊靠止推軸承，主軸中又伸出傳動(dòng)軸穿過(guò)止
推軸承與發(fā)電機(jī)硬性聯(lián)接，若發(fā)電機(jī)重量較輕可懸空放置；若較重可通過(guò)柔性基座提供支持力，但要在發(fā)電機(jī)與基座之間也加裝止推軸承。發(fā)電機(jī)的外殼與拉力 或壓力傳感器相接觸。
當(dāng)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作時(shí)，風(fēng)機(jī)葉片將吸收的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為主軸1的轉(zhuǎn)動(dòng)力 矩，主軸l轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，套在其上面的計(jì)數(shù)齒輪3跟隨其一起轉(zhuǎn)動(dòng)，磁電傳感器8感 受到齒輪3的信號(hào)后產(chǎn)生脈沖信號(hào)，經(jīng)信號(hào)線傳給單片機(jī)ll;同時(shí)主軸l的轉(zhuǎn) 動(dòng)力矩也傳給了傳動(dòng)軸5，傳動(dòng)軸5與發(fā)電機(jī)9通過(guò)硬性聯(lián)軸器6連接，直到把 主軸1的轉(zhuǎn)矩傳給發(fā)電機(jī)9。發(fā)電機(jī)9開(kāi)始工作，在9轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中其外殼將隨 它一起轉(zhuǎn)動(dòng)，但受到拉力傳感器10的制動(dòng)拉力而被阻止，拉力傳感器10受到力 的作用產(chǎn)生電信號(hào)，該信號(hào)也被單片機(jī)11接收。單片機(jī)11事先已存儲(chǔ)有拉力作 用距離的參數(shù)，在接收到拉力傳感器IO傳來(lái)的信號(hào)后會(huì)自動(dòng)做乘積算出制動(dòng)力 矩，再用該制動(dòng)力矩與接收到的轉(zhuǎn)速參數(shù)做乘積，從而計(jì)算出發(fā)電機(jī)9在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 的功率。
權(quán)利要求
1、一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率測(cè)量裝置，其特征是在垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主軸上套有計(jì)數(shù)齒輪，在垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的底座中安裝磁電傳感器，磁電傳感器與計(jì)數(shù)齒輪平行懸空布置在底座，主軸的下端通過(guò)止推軸承與底座相連，主軸伸出傳動(dòng)軸穿過(guò)止推軸承與發(fā)電機(jī)硬性聯(lián)接，底座內(nèi)安裝有拉力傳感器，發(fā)電機(jī)外殼與拉力傳感器接觸，磁電傳感器、拉力傳感器分別通過(guò)信號(hào)線與單片機(jī)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率測(cè)量裝置，其特征是所 述的傳動(dòng)軸穿過(guò)止推軸承與發(fā)電機(jī)硬性聯(lián)接是傳動(dòng)軸通過(guò)硬性聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī) 相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率測(cè)量裝置，其特征是 在發(fā)電機(jī)通過(guò)止推軸承與基座接觸。
4、 基于權(quán)利要求1所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率測(cè)量裝置的功率測(cè)量方 法，其特征是風(fēng)機(jī)葉片將吸收的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 套在其上面的計(jì)數(shù)齒輪跟隨其一起轉(zhuǎn)動(dòng)，磁電傳感器檢測(cè)計(jì)數(shù)齒輪的信號(hào)后產(chǎn) 生脈沖信號(hào)，經(jīng)信號(hào)線傳給單片機(jī)；同時(shí)主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩也傳給傳動(dòng)軸，傳動(dòng) 軸把主軸的轉(zhuǎn)矩傳給發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中其外殼隨它一起轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電 機(jī)受到拉力傳感器的制動(dòng)拉力而被阻止，拉力傳感器檢測(cè)力的作用產(chǎn)生電信號(hào)， 該信號(hào)也被單片機(jī)接收，單片機(jī)事先存儲(chǔ)有拉力作用距離的參數(shù)，在接收到拉 力傳感器傳來(lái)的信號(hào)后，自動(dòng)做乘積算出制動(dòng)力矩，再用該制動(dòng)力矩與接收到 的轉(zhuǎn)速參數(shù)做乘積，計(jì)算出發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的功率。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率測(cè)量裝置及功率測(cè)量方法。在垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主軸上套有計(jì)數(shù)齒輪，在垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的底座中安裝磁電傳感器，磁電傳感器與計(jì)數(shù)齒輪平行懸空布置在底座，主軸的下端通過(guò)止推軸承與底座相連，主軸伸出傳動(dòng)軸穿過(guò)止推軸承與發(fā)電機(jī)硬性聯(lián)接，底座內(nèi)安裝有拉力傳感器，發(fā)電機(jī)外殼與拉力傳感器接觸，磁電傳感器、拉力傳感器分別通過(guò)信號(hào)線與單片機(jī)相連。本發(fā)明用較精確的力傳感器測(cè)出發(fā)電機(jī)外殼所需的制動(dòng)力，進(jìn)一步求出制動(dòng)力矩，從而得出發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。再測(cè)出主軸的轉(zhuǎn)速，用主軸轉(zhuǎn)速與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩相乘得出發(fā)電機(jī)功率。
文檔編號(hào)G01L3/24GK101419103SQ200810209599
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月4日
發(fā)明者劉記心, 輝 李, 李玩幽, 俊 翁, 陳保建 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)