CN105545605A - 可变轴向型风力发电机 - Google Patents

可变轴向型风力发电机 Download PDF

Info

Publication number
CN105545605A
CN105545605A CN201610033172.8A CN201610033172A CN105545605A CN 105545605 A CN105545605 A CN 105545605A CN 201610033172 A CN201610033172 A CN 201610033172A CN 105545605 A CN105545605 A CN 105545605A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wind
driven generator
worm
cabin
gear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610033172.8A
Other languages
English (en)
Inventor
文流渊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201610033172.8A priority Critical patent/CN105545605A/zh
Publication of CN105545605A publication Critical patent/CN105545605A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0204—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for orientation in relation to wind direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/32—Wind speeds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明公开了可变轴向型风力发电机，它包括风力发电机主体和蜗轮蜗杆传动机构，风力发电机主体包括机舱、导流罩和尾翼，机舱内安装有发电机、齿轮箱和风轮轴，导流罩安装于风轮轴前端，风轮轴带动导流罩上的叶片旋转；蜗轮蜗杆传动机构包括偏航电机、减速器、蜗杆和蜗轮，偏航电机通过减速器带动蜗杆旋转，蜗杆与蜗轮啮合，涡轮套设于风力发电机回转轴上，风力发电机回转轴顶部与风力发电机主体连接，蜗杆的底座固定于传动箱内，传动箱固定于塔架上。该风力发电机可以根据风速大小自动改变有效迎风面积，大大拓宽发电机适应风速的范围，从而提高风能利用率，同时还可在一定程度上减少因风力过大而造成风力发电机的损坏。

Description

可变轴向型风力发电机
技术领域
本发明涉及一种风力发电机，尤其涉及一种可变轴向型风力发电机。
背景技术
目前，一般的风力发电机分为水平轴发电机和垂直轴发电机两种类型。垂直轴风力发电机塔架设计简单，发电机和变速箱能安装在地上，易于维护和维修，但有着只适应小风力，不适合大规模使用等缺点，其技术仍不成熟。而水平轴风力发电机技术虽较成熟，效率相对高一点，但也有明显的缺点：最主要的是风力过大时，必须停止转动，不能工作，否则将被损坏。如何将两种类型的风力发电机结合起来实为必要。
因此，需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能使轴向随着风力大小改变，以适应更大风力范围的风力发电机。
为解决上述技术问题，本发明的可变轴向型风力发电机，它包括风力发电机主体和蜗轮蜗杆传动机构，所述风力发电机主体包括机舱、位于机舱前端的导流罩和位于机舱后端的尾翼，所述机舱内安装有发电机、齿轮箱和风轮轴，所述发电机通过齿轮箱带动风轮轴旋转，所述导流罩安装于风轮轴前端，所述风轮轴带动导流罩上的叶片旋转；所述蜗轮蜗杆传动机构包括偏航电机、减速器、蜗杆和蜗轮，所述偏航电机通过减速器带动蜗杆旋转，所述蜗杆与蜗轮啮合，所述涡轮套设于风力发电机回转轴上，所述风力发电机回转轴顶部与风力发电机主体连接，所述蜗杆的底座固定于传动箱内，所述传动箱固定于塔架上。
进一步的，所述塔架顶端设置倾角传感器，所述机舱顶部安装有风速传感器，所述塔架底部的基座内安装有控制器，所述控制器控制倾角传感器、风速传感器、偏航电机和发电机工作。
本发明的有益效果：将水平轴和垂直轴风力发电机结合，能自动调节轴向，通过风速传感器测量，根据风速大小自动控制涡轮蜗杆自动调节轴向，改变迎风面积，从而适应更广的风力范围，该装置稳定性好，实现更有效的动平衡。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明蜗轮蜗杆传动机构的结构示意图。
图3为本发明的电路原理图。
其中：1、机舱，2、导流罩，3、尾翼，4、发电机，5、齿轮箱，6、风轮轴，7、控制器，8、叶片，9、偏航电机，10、减速器，11、蜗杆，12、蜗轮，13、风力发电机回转轴，14、传动箱，15、底座，16、塔架，17、倾角传感器，18、风速传感器，19、基座。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。
如图1至3所示，本发明的可变轴向型风力发电机，它包括风力发电机主体和蜗轮蜗杆传动机构，风力发电机主体包括机舱1、位于机舱1前端的导流罩2和位于机舱1后端的尾翼3，机舱1内安装有发电机4、齿轮箱5和风轮轴6，发电机4通过齿轮箱5带动风轮轴6旋转，导流罩2安装于风轮轴6前端，导流罩2上设有叶片8，风轮轴6带动导流罩2上的叶片8旋转；蜗轮蜗杆传动机构包括偏航电机9、减速器10、蜗杆11和蜗轮12，偏航电机9通过减速器10带动蜗杆11旋转，蜗杆11与蜗轮12啮合，涡轮12套设于风力发电机回转轴13上，风力发电机回转轴13顶部与风力发电机主体连接，蜗杆11的底座15固定于传动箱14内，传动箱14固定于塔架16上。塔架16顶端设置倾角传感器17，机舱1顶部安装有风速传感器18，塔架16底部的基座19内安装有控制器7，控制器7控制倾角传感器17、风速传感器18、偏航电机9和发电机4工作。
控制器7包含一台不断监控风力发电机状态的计算机，并控制偏航电机。为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热），该控制器可以自动停止风力发电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风力发电机操作员。
蜗轮蜗杆传动机构常用来传递两交错轴之间的运动和动力。其结构特点是：可以得到很大的传动比，比交错轴斜齿轮机构紧凑；两轮啮合齿面间为线接触，其承载能力大大高于交错轴斜齿轮机构；蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、噪音很小；当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁性，可实现反向自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。蜗轮及蜗杆机构常被用于两轴交错、传动比大、传动功率不大或间歇工作的场合。
风从正面吹来时，吹动风叶，由风速传感器18测出风速大小，控制器7得到风速大小信号，如果太大，控制器7控制偏航电机9的转轴旋转，然后通过蜗轮蜗杆结构带动风力发电机整体旋转。
通过实验和计算，得出了风速大小与转动角度之间的关系式和对应关系。
风能计算公式为：
E=1/2（ρtsυ3cosθ）；
式中：ρ———空气密度（千克/米3）；
υ———风速（米/秒）；
t———时间（秒）；
S———截面面积（米2）；
θ———轴向在竖直方向偏转的角度。
由风能公式可以看出,风能主要与风速、风所流经的面积、空气密度三个因素有关,其关系如下：（1）风能（E）的大小与风速的立方（υ3）成正比。也就是说，影响风能的最大因素是风速；（2）风能（E）的大小与风所流经的面积（s）成正比。对于风力发电机来说，就是风能与风力发电机的风轮旋转时的扫掠面积成正比。由于通常用风轮直径作为风力发电机的主要参数,所以风能大小与风轮直径的平方成正比。（3）风能（E）的大小与空气密度（ρ）成正比。空气密度是指单位体积（m3）所容纳空气的质量（千克）。因此，计算风能时,必须要知道空气密度ρ值。空气密度ρ值与空气的湿度、温度和海拔高度有关，可以从相关的资料中查到。
水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流的方向。垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风，在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势，它不仅使结构设计简化，而且也减少了风轮对风时的陀螺力。
因此，结合水平轴和垂直轴型风力发电机的特点，以普通水平轴风力发电机为原型，其头部采用涡轮蜗杆结构，通过风力检测和自动控制原理，由电机带动其旋转，能通过测定风速进行自动控制，自由改变有效迎风面积，拓宽发电机适应的风速范围，提高其风能利用率，从而在一定程度上有效防止因风力过大而造成的风力发电装置的损坏。

Claims (2)

1.可变轴向型风力发电机，其特征在于：它包括风力发电机主体和蜗轮蜗杆传动机构，所述风力发电机主体包括机舱、位于机舱前端的导流罩和位于机舱后端的尾翼，所述机舱内安装有发电机、齿轮箱和风轮轴，所述发电机通过齿轮箱带动风轮轴旋转，所述导流罩安装于风轮轴前端，所述风轮轴带动导流罩上的叶片旋转；所述蜗轮蜗杆传动机构包括偏航电机、减速器、蜗杆和蜗轮，所述偏航电机通过减速器带动蜗杆旋转，所述蜗杆与蜗轮啮合，所述涡轮套设于风力发电机回转轴上，所述风力发电机回转轴顶部与风力发电机主体连接，所述蜗杆的底座固定于传动箱内，所述传动箱固定于塔架上。
2.根据权利要求1所述的可变轴向型风力发电机，其特征在于：所述塔架顶端设置倾角传感器，所述机舱顶部安装有风速传感器，所述塔架底部的基座内安装有控制器，所述控制器控制倾角传感器、风速传感器、偏航电机和发电机工作。
CN201610033172.8A 2016-01-19 2016-01-19 可变轴向型风力发电机 Pending CN105545605A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610033172.8A CN105545605A (zh) 2016-01-19 2016-01-19 可变轴向型风力发电机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610033172.8A CN105545605A (zh) 2016-01-19 2016-01-19 可变轴向型风力发电机

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105545605A true CN105545605A (zh) 2016-05-04

Family

ID=55825060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610033172.8A Pending CN105545605A (zh) 2016-01-19 2016-01-19 可变轴向型风力发电机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105545605A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108119305A (zh) * 2018-01-29 2018-06-05 湘潭大学 一种直驱式中小型风力发电机组偏航装置
CN108691727A (zh) * 2018-07-03 2018-10-23 无锡风电设计研究院有限公司 一种风力机导流罩
CN108999752A (zh) * 2018-08-17 2018-12-14 吉林省京能水处理技术有限公司 一种带有升降结构的风力发电装置
CN109026533A (zh) * 2018-07-06 2018-12-18 黎庆佳 一种能够充分利用风能的风力风能发电装置
CN109441728A (zh) * 2018-10-18 2019-03-08 合肥先杰新能源科技有限公司 一种方向易调节的风力发电塔
CN111980862A (zh) * 2020-09-02 2020-11-24 大庆安鼎风电技术服务有限责任公司 一种海上风机发电机组设备
CN112761888A (zh) * 2021-01-15 2021-05-07 柴树稳 一种风力发电塔架可倾倒用防护底座及其使用方法
CN114718806A (zh) * 2022-05-06 2022-07-08 大连理工大学 一种偏航调节式垂直轴风机及其工作方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4408954A (en) * 1981-07-27 1983-10-11 Earle John L Windmill yaw and speed controls
CN101016881A (zh) * 2007-02-15 2007-08-15 沈阳工业大学 兆瓦级半直驱动式风力发电机组
CN201003465Y (zh) * 2007-02-02 2008-01-09 大庆德塔电气有限公司 1.5mw双馈式变速恒频风力发电机组
CN201420658Y (zh) * 2009-04-17 2010-03-10 青岛敏深风电科技有限公司 风力发电机的偏航传动机构
GB2471847A (en) * 2009-07-13 2011-01-19 Houly Co Ltd Wind turbine with tower rotatable to align the turbine
CN202468162U (zh) * 2012-03-09 2012-10-03 南京康尼科技实业有限公司 一种风力发电机
CN104265578A (zh) * 2014-07-29 2015-01-07 南通理工学院 一种风力发电机解缆***及其解缆方法
CN205478109U (zh) * 2016-01-19 2016-08-17 文流渊 可变轴向型风力发电机

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4408954A (en) * 1981-07-27 1983-10-11 Earle John L Windmill yaw and speed controls
CN201003465Y (zh) * 2007-02-02 2008-01-09 大庆德塔电气有限公司 1.5mw双馈式变速恒频风力发电机组
CN101016881A (zh) * 2007-02-15 2007-08-15 沈阳工业大学 兆瓦级半直驱动式风力发电机组
CN201420658Y (zh) * 2009-04-17 2010-03-10 青岛敏深风电科技有限公司 风力发电机的偏航传动机构
GB2471847A (en) * 2009-07-13 2011-01-19 Houly Co Ltd Wind turbine with tower rotatable to align the turbine
CN202468162U (zh) * 2012-03-09 2012-10-03 南京康尼科技实业有限公司 一种风力发电机
CN104265578A (zh) * 2014-07-29 2015-01-07 南通理工学院 一种风力发电机解缆***及其解缆方法
CN205478109U (zh) * 2016-01-19 2016-08-17 文流渊 可变轴向型风力发电机

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108119305A (zh) * 2018-01-29 2018-06-05 湘潭大学 一种直驱式中小型风力发电机组偏航装置
CN108119305B (zh) * 2018-01-29 2024-01-26 湘潭大学 一种直驱式中小型风力发电机组偏航装置
CN108691727A (zh) * 2018-07-03 2018-10-23 无锡风电设计研究院有限公司 一种风力机导流罩
CN108691727B (zh) * 2018-07-03 2024-02-06 无锡风电设计研究院有限公司 一种风力机导流罩
CN109026533A (zh) * 2018-07-06 2018-12-18 黎庆佳 一种能够充分利用风能的风力风能发电装置
CN108999752A (zh) * 2018-08-17 2018-12-14 吉林省京能水处理技术有限公司 一种带有升降结构的风力发电装置
CN109441728A (zh) * 2018-10-18 2019-03-08 合肥先杰新能源科技有限公司 一种方向易调节的风力发电塔
CN111980862A (zh) * 2020-09-02 2020-11-24 大庆安鼎风电技术服务有限责任公司 一种海上风机发电机组设备
CN111980862B (zh) * 2020-09-02 2023-05-12 大庆安鼎风电技术服务有限责任公司 一种海上风机发电机组设备
CN112761888A (zh) * 2021-01-15 2021-05-07 柴树稳 一种风力发电塔架可倾倒用防护底座及其使用方法
CN114718806A (zh) * 2022-05-06 2022-07-08 大连理工大学 一种偏航调节式垂直轴风机及其工作方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105545605A (zh) 可变轴向型风力发电机
CN205478109U (zh) 可变轴向型风力发电机
WO2018157829A1 (zh) 海洋能发电装置及其海洋能发电漏水保护装置
CN104747369B (zh) 一种变空气密度下最佳叶尖速比控制方法及装置
CN201565772U (zh) 汽轮机转子装配装置
CN103397980A (zh) 潮流能发电水轮机的变桨距机构
CN109973322A (zh) 一种能够调节高度的风力发电装置
CN203685496U (zh) 静压差动调速式风电机组主传动装置
CN104481790A (zh) 一种直驱式独立变桨距潮流能发电水轮机
KR100960706B1 (ko) 다익 다동체 대풍력발전기
CN107061163B (zh) 一种具有安全限速功能的风力发电机
CN102506017A (zh) 静压差动调速式风电机组主传动装置
CN113217288B (zh) 永磁半直驱风力发电机
CN201650612U (zh) 一种兆瓦级双风轮风力发电装置
CN107327368B (zh) 一种全液压风-潮汐混合发电设备
CN201953567U (zh) 一种风力发电机组及其变桨机构
CN201714564U (zh) 变角度风叶控制装置
CN204253270U (zh) 一种直驱式独立变桨距潮流能发电水轮机
CN206111679U (zh) 自适应集流器及离心风机
WO2021073354A1 (zh) 一种集发电送风功能的风机装置
CN204553098U (zh) 一种多角度旋转式风力发电装置
CN103195667B (zh) 一种分布式液控稳频垂直轴风力机发电***
CN208203474U (zh) 一种具备独立变桨功能的风力发电机组
CN208619266U (zh) 一种实时变桨h型垂直轴风力发电机
CN203532167U (zh) 风力转化为机械能储能装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160504