擺錘控速風力發電機的製作方法

2023-04-23 09:59:31 1

專利名稱：擺錘控速風力發電機的製作方法
技術領域：
本發明是一種利用風力發電的裝置,屬風力發電機領域。
背景技術：
目前,在風力發電技術領域,因大自然形成的風能其風力、風速的大小存在著不定 性，即是變化的；而風力發電機的轉速按設計技術要求應保持在一個設定的相對穩定範圍 內。但在目前風力發電技術中，調控風力發電機轉速都需先經測速器測速，並將發電機已超 速的電磁信號反饋給發電機轉速控制系統，由其做功來調控發電機的轉速，這一套測速、調 控系統技術結構複雜、造價高。

發明內容
擺錘控速風力發電機目的是提供一種不需測速器，只利用自然風力的動能及擺錘 的勢能實現對發電機轉速的調控；其除利用自然風力及擺錘勢能外不需要其他的動力源做 功，技術結構簡單製作成本低,風葉垂直受風，風能利用率高。擺錘控速風力發電機技術方案如圖1、圖3 :設風輪軸固定連接風葉組成風輪， 風葉面垂直於水平面。設活動的主導風板、副導風板通過能以同一軸線為軸心轉動的主風 板支架、副風板支架各連接活動的主擋風板、副擋風板，當風向改變時因主導風板、副導風 板的背風面的夾角小於180° ,風輪的迎風面總是--半被兩塊擋風板擋住，另一半形成正風 口，使風葉受風時風輪旋轉，風輪軸連接變速器，變速器連接發電機。如圖4，圖5 當風力超過設定轉速所需風力的臨界點時，也正是主、副導風板受風 後以風板轉軸為軸心順風合攏；其後推桿將後推柱向後的推力使齒條推動齒輪帶動擺杆、 擺錘,從而使擺杆的初始傾斜角增大的臨界點。此時主、副檔風板分別向左右分開,在其中 間幵口形成逆風口的同時，主擋風板使正風口減小，實現對風輪及發電機轉速的調控，使之 轉速穩定不超過設計要求。解決的問題及效果擺錘控速風力發電機不需要測速器,其在利用風能發電時,利 用風能及擺錘的勢能對風輪及發電機轉速進行調控,它不需要用風能及擺錘勢能以外的其 它動力源做功來調控風輪及發電機轉速。當多大風力時需要打幵逆風口，多大風力時逆風 口需要打開多大，都可以根據發電機設計轉速技術要求，通過對主、副導風板面積的設定， 對主、副導風板之間夾角的設定,對擺錘質量的設定,對擺杆長度的設定,對擺杆初始傾斜 角的設定來進行調控。擺錘控速風力發電機風葉垂直受風,風能利用率高；技術結構和製作 簡單，成本低。


圖1 是擺錘控速風力發電機的外觀結構示意圖1風輪軸，2風葉，3-1頂蓋，3-2底蓋，4變速器，5發電機，6風板轉軸，7防雨罩，8 支架，9 1主導風板,9-2副導風板，10-1主風板支架，10-2副風板支架，11-1主擋風板，11-2副擋風板，19正風口。圖2 ....Ll圖是副導風板與副擋風板的機件連接結構圖9-2副導風板，10-2副風板支架，11-2副擋風板。下圖是主導風板與主擋風板的機件連接結構圖9-1主導風板，10-1主風板支架，11-1主擋風板。圖3 是風輪頂部結構俯視圖3-1頂蓋,6風板轉軸，9-1主導風板，9-2副導風板，10-1主風板支架，10-2副風板 支架，11-1-主擋風板,11"2副擋風板,13後推桿，14後推柱,15齒輪架，16逆風口，19正風 口，17齒條，18齒輪,21擺錘。圖4 :是當風力大於風輪及發電機設計轉速要求時風輪頂部結構狀態俯視圖16逆風口，19正風口，17齒條，18齒輪，21擺錘。圖5 是風輪頂部側視結構示意圖，1風輪軸，3-1頂蓋,3-2底蓋,6風板轉軸，12軸管，14後推柱,15齒輪架，17齒條， 18齒輪，20擺杆，21擺錘，W初始傾斜角。
具體實施例方式如圖1 風輪軸1固定連接風葉2組成風輪。風葉面垂直於水平面,風輪在轉動時 2的水平高度不變；2不少於四片，且可是直板也可是弧形板。1上端通過軸承連接圓形頂 蓋3-1，1向下通過軸承連接圓形底蓋3-2,且1向下穿過3-2連接變速器4，4連接發電機 5。在3-1上面中心處設軸承連接風板轉軸6,6的軸線垂直於3 1並與3 1的圓心相交,6 的上端通過軸承連接支架8,8連接5,在8的頂部設有防雨罩7。設主導風板9-1通過所設的主風板支架10-1連接所設的主擋風板11-1，10-1通 過軸承連接6。設副導風板9-2通過所設的副風板支架10-2連接所設的副擋風板11-2,10-2通 過軸承連接6。使風輪的迎風面一半被兩塊擋風板擋住,另一半形成正風口 19,風葉受風時 風輪旋轉，發電機工作。結合圖2和圖5所示在11-1和11-2的下端邊各連接的10-1和10-2分別通過 各自的軸承與3-2下面中心處所設的軸管12連接，12與3-2是固定連接，12內徑大於1直徑。結合圖3、圖5 在3-1上面，因9-1和9-2背風面之間的夾角小於180°。當風向改變時，94和9-2以6為軸心轉動，以迎風面尋找並對向來風方向，使風輪的迎風面總是 一半被兩塊擋風板擋住,另一半形成正風口 19,風葉受風時風輪旋轉，發電機工作。在9-1 和9-2的背風面上,分別通過軸承連接所設的兩根後推桿13,兩根13分別通過各自的軸承 連接所設的後推柱14 ；設弧齒或人字齒的齒條17與14固定連接，6上設固定連接的齒輪架 15，15通過軸承連接所設的弧齒或人字齒的齒輪18，17與18嚙合，在18的下半部固定連接 所設的擺杆20, 20上設擺錘21 ；圖5的兩條虛線所形成的夾角W是擺杆與齒輪園心和地心 連線所形成的初始傾斜角；因17與18初始嚙合點的設定使20有一個W存在；則在21的勢 能作用下，如圖3 使在風力不超過設計轉速要求時11-1和11-2合併為一體，逆風口 16關 閉。
如圖4 當風力、風速增大到大於設計轉速要求時,風力做功使9-1、9_2以風板轉 軸為軸心作順風合攏轉動通過13推動14背向6移動，使20發生偏轉，W開始增大；同時 使11-1與11-2以6為軸心作逆向分離轉動，逆風口 16打開，由16進入風輪的風其方向與 2的轉動方向相反，同時11-1使19減小,從而調控風輪及發電機轉速，使之保持在設定轉速 範圍內正常工作。
擺錘控速風力發動機的技術特徵是當風力小於等於發電機設計轉速要求時，20 的初始位置使W大於0°角。當風力增大到大於發電機設計轉速要求時，W開始增大，我們 將W的這一增大的變化量用AW表示；則若且唯若風力大於發電機設計轉速要求時，AW 隨風力的增大而增大且隨風力的減小而減小。即當風力小於等於發電機設計轉速要求時， 21的初始設定位置使其勢能大於0，則若且唯若風力大於發電機設計轉速要求時，21的勢 能隨風力的增大而增大且隨風力的減小而減小。
權利要求
擺錘控速風力發電機包括風輪、支架、變速器、發電機、正風口、逆風口，其特徵在於風輪軸(1)連接風葉(2)，組成風輪，(1)連接變速器(4)，(4)連接發電機(5)，(5)連接支架(8)，主導風板(9-1)、副導風板(9-2)通過主風板支架、副風板支架分別與主擋風板(11-1)、副擋風板(11-2)連接，並主、副風板支架分別通過軸承與風板轉軸(6)連接，(1)通過軸承連接頂蓋(3-1)和底蓋(3-2)；(9-1)、(9-2)背風面設有通過軸承連接的後推桿(13)，(13)通過軸承連接後推柱(14)，(14)上設有齒條(17)，(17)嚙合齒輪(18)，(18)由設在(6)上的齒輪架(15)通過軸承連接，在(18)的下半部連接擺杆(20)，(20)連接所設的擺錘(21)。
2.如權利要求1所述的擺錘控速風力發電機,其特徵在於(1)和(2)是固定連接。
3.如權利要求1所述的擺錘控速風力發電機,其特徵在於風輪在轉動時(2)的水平 高度不變。
4.如權利要求1所述的擺錘控速風力發電機，其特徵在於(3-1)和(3-2)都是圓形的。
5.如權利要求1所述的擺錘控速風力發電機,其特徵在於(9-1)和(9-2)的背風面之 間的夾角小於180°。
6.如權利要求1所述的擺錘控速風力發電機，其特徵在於設有可以開、合的逆風口 (16),由(16)進入風輪的風其方向與(2)的轉動方向相反。
7.如權利要求1所述的擺錘控速風力發電機,其特徵在於當(9-1)、(9-2)、(11-1)、 (11-2)發生轉動時，都是以同一軸線為軸心。
8.如權利要求1所述的擺錘控速風力發電機,其特徵在於(6)的軸線垂直於(3-1)並 與(3-1)的圓心相交。
9.如權利要求1所述的擺錘控速風力發電機,其特徵在於(12)的內徑大於(1)的直徑。
10.如權利要求1所述的擺錘控速風力發電機，其特徵在於若且唯若風力大於發電機 設計轉速要求時，AW隨風力的增大而增大且隨風力的減小而減小，(21)的勢能隨風力的 增大而增大且隨風力的減小而減小。
全文摘要
擺錘控速風力發電機屬風力發電機領域，風輪軸連接風葉，風輪軸通過變速器連接發電機；主、副導風板通過可轉動的主、副風板支架連接主、副擋風板，主、副導風板背風面之間夾角小於180°，可憑風力自動尋找風向，使風輪迎風面的一半總是被主、副擋風板擋住，另一半受風，主、副導風板背風面上設有擺杆、擺錘，僅利用自然風力及擺錘的勢能實現對發電機轉速的調控，不需要測速器及其它動力源做功；發電機轉速穩定，技術結構簡單，製作成本低，風葉面垂直於水平面，風能利用率及發電效率高。
文檔編號F03D3/04GK101813061SQ200910073819
公開日2010年8月25日 申請日期2009年2月25日 優先權日2009年2月25日
發明者王川 申請人:王川