一种风力发电机的万向进风叶轮装置

技术领域

本发明属于风力发电的技术领域，具体的说，涉及一种风力发电机的万向进风叶轮装置。

背景技术

风力发电是将风力通过机械能转化成电能的发电方式，针对于风力较为频繁，且风力较大的区域，为了有效利用风能，在该区域安装多个风力发电机。然而，大部分区域的风力强度时强时弱，且风力强度变化影响最大的是季节性因素，而且季风的强度及季风的风向均发生变化。现有的风力发电机为了实现适应不同向的风向，需要采用变桨机构来驱动叶片发生转动，使得叶片正对着风向，进而实现叶片有效转动，实现机械能转化为电能的目的。这样，不仅结构过于复杂，不利于后期的维护及部件的更换。而且对风向的判定需要设置相应的设备，对风向判断的准确性上也具有一定的偏差。

发明内容

本发明提供一种风力发电机的万向进风叶轮装置，用以适应不同方向的风，结构简单，便于维护，并可根据风力的强弱进行自调整，实现有效利用风能的目的。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种风力发电机的万向进风叶轮装置，包括安装于万向进风罩内并与转轴连接的伸缩式叶轮机构，所述万向进风罩包括沿竖向相对设置的上罩壳和下罩壳，所述下罩壳的下端与支撑塔的上端连接，所述支撑塔安装于地面上，所述伸缩式叶轮机构转动装配于上罩壳和下罩壳之间。

进一步的，所述上罩壳和下罩壳之间均匀地设置有多根伸缩杆，各所述伸缩杆沿竖向设置，且伸缩杆的两端分别与上罩壳和下罩壳连接。

进一步的，所述上罩壳和下罩壳之间沿二者周向均匀地形成有多个主进风口，各所述主进风口的口径沿伸缩式叶轮机构的径向向内渐缩，于所述上罩壳和下罩壳的中心处分别构造有装配板，各所述装配板分别与相对应的上罩壳或下罩壳一体成型。

进一步的，所述上罩壳和下罩壳均具有随形的弹性骨架，于所述弹性骨架外注塑有聚乙烯材料并形成包覆层，于所述上罩壳靠近伸缩式叶轮机构处沿上罩壳的周向均匀地开设有多个导流孔。

进一步的，所述弹性骨架包括多根第一弹簧相互勾连而形成的结构，或者多根第二弹簧相互勾连而形成的结构，或者由多片金属网边沿相互焊接而形成的结构；所述第一弹簧为圆柱形的结构，所述第二弹簧为圆锥形的结构。

进一步的，所述伸缩式叶轮机构包括沿竖向相对设置的上固定板和下固定板，于所述上固定板和下固定板之间设置有多片弹性螺旋叶片，所述弹性螺旋叶片沿上固定板或下固定板的周向均匀设置，且各弹性螺旋叶片的两端分别与上固定板和下固定板固定连接，上固定板与上罩壳转动连接，下固定板与下罩壳转动连接。

进一步的，于所述上固定板的上端中心处构造有连接柱，所述连接柱与上罩壳转动连接，且连接柱的上端面为向上凸起的曲面，且曲面的边沿与上罩壳的上端面平滑接续。

进一步的，于所述上固定板和下固定板之间构造有主动伸缩机构，所述主动伸缩机构位于多片弹性螺旋叶片所围构的空间内。

进一步的，所述主动伸缩机构包括构造于上固定板下端中心处的第一杆体，于所述转轴的上端构造有第二杆体，所述第二杆体的上端伸入多片弹性螺旋叶片所围构的空间内并靠近第一杆体的下端，于第一杆体的下端构造有导向套，所述第二杆体的上端插入导向套内，且于导向套内形成有介质驱动腔，介质经第二杆体进入或排出介质驱动腔。

进一步的，所述导向套的内腔的横截面为正多边形，所述第二杆体适配于导向套的内腔内；于第二杆体上且位于下固定板的下部转动安装有转接器，所述转接器具有相互独立的介质进口腔和介质排出腔，于第二杆体上构造有分别与介质驱动腔连通的介质进入通道和介质回流通道，所述介质进口腔和介质排出腔分别经相对应的介质进入通道和介质回流通道与介质驱动腔连通。

本发明由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：自然风的沿其风向吹进万向进风罩，之后作用在伸缩式叶轮机构上，进而使得伸缩式叶轮机构转动，在转轴上安装有发电机转子，在支撑塔上安装有发电机定子，该发电机转子装配在发电机定子内，进而实现将机械能转化为电能的目的；由于本发明采用万向进风罩，使得本发明适应不同方向的风；而且当自然风的风速（强度）发生变化时，伸缩式叶轮机构被动或者主动发生轴向伸缩，一方面适应不同强度的风，并将进入万向进风罩内的风能有效转化为机械能，同时在伸缩式叶轮机构的伸缩过程中，可将伸缩式叶轮机构内及上罩壳上附着的灰尘、雨水或所结的冰块去除；当风速较小时，伸缩式叶轮机构处于收缩状态，使得伸缩式叶轮机构紧凑，驱动所需的风能较小，即在风的强度较低时也可运转，进行发电作业；当风速较大，缩式叶轮机构采用主动伸缩的方式时，根据具体的情况，可不对缩式叶轮机构进行伸缩，这样在确保缩式叶轮机构保持紧凑状态下，缩式叶轮机构被驱动而大幅度的提高转速，并根据需求间隙控制缩式叶轮机构伸缩，使得其上的杂质清除；当风速较大，缩式叶轮机构采用被动伸缩的方式时，在风力的作用下上罩壳向远离下罩壳的方向运动，进而使得缩式叶轮机构伸展，使得缩式叶轮机构的转速控制在预定的范围内，避免降低部分部件的使用寿命，而且由于风速处于间歇式的增强或者减弱，无需额外设置去除杂物或者除冰的装置，就可以实现本发明外表面上杂质或者结冰的清除；综上可知，适应不同方向的风，结构简单，便于维护，并可根据风力的强弱进行自调整，实现有效利用风能的目的。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的结构主视图；

图3为本发明实施例去除伸缩式叶轮机构的结构示意图；

图4为图3的结构主视图；

图5为本发明实施例一种弹性骨架的局部结构示意图；

图6为本发明实施例另一种弹性骨架的局部结构示意图；

图7为本发明实施例第三种弹性骨架的结构示意图；

图8为图7的结构俯视图；

图9为本发明实施例伸缩式叶轮机构的结构示意图；

图10为本发明实施例具有主动伸缩机构的伸缩式叶轮机构的结构示意图；

图11为图10的结构主视图；

图12为图10的轴向结构剖视图。

标注部件：100-万向进风罩，101-上罩壳，102-下罩壳，103-装配板，104-装配口，105-导流孔，106-第一弹簧，107-第二弹簧，108-金属网，200-伸缩式叶轮机构，201-下固定板，202-上固定板，203-弹性螺旋叶片，204-连接柱，205-第一杆体，206-导向套，207-介质驱动腔，300-伸缩杆，301-第一连接杆，302-第二连接杆，400-转接器，401-介质进口腔，402-介质排出腔，500-转轴，600-第二杆体,601-介质进入通道，602-介质回流通道。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开了一种风力发电机的万向进风叶轮装置，如图1-2所示，包括万向进风罩100和伸缩式叶轮机构200，其中，万向进风罩100的下端与支撑塔的上端连接，该支撑塔安装在地面上。本发明的伸缩式叶轮机构200安装在万向进风罩100内，该伸缩式叶轮机构200的下端与转轴500连接。本发明的万向进风罩100包括上罩壳101和下罩壳102，上罩壳101和下罩壳102沿竖直方向相对设置，并且下罩壳102的下端与支撑塔的上端连接，伸缩式叶轮机构200转动装配在上罩壳101和下罩壳102之间。本发明的工作原理及优势在于：自然风的沿其风向吹进万向进风罩100，之后作用在伸缩式叶轮机构200上，进而使得伸缩式叶轮机构200转动，在转轴500上安装有发电机转子，在支撑塔上安装有发电机定子，该发电机转子装配在发电机定子内，进而实现将机械能转化为电能的目的；由于本发明采用万向进风罩100，使得本发明适应不同方向的风；而且当自然风的风速（强度）发生变化时，伸缩式叶轮机构200被动或者主动发生轴向伸缩，一方面适应不同强度的风，并将进入万向进风罩100内的风能有效转化为机械能，同时在伸缩式叶轮机构200的伸缩过程中，可将伸缩式叶轮机构200内及上罩壳101上附着的灰尘、雨水或所结的冰块去除；当风速较小时，伸缩式叶轮机构200处于收缩状态，使得伸缩式叶轮机构200紧凑，驱动所需的风能较小，即在风的强度较低时也可运转，进行发电作业；当风速较大，缩式叶轮机构采用主动伸缩的方式时，根据具体的情况，可不对缩式叶轮机构进行伸缩，这样在确保缩式叶轮机构保持紧凑状态下，缩式叶轮机构被驱动而大幅度的提高转速，并根据需求间隙控制缩式叶轮机构伸缩，使得其上的杂质清除；当风速较大，缩式叶轮机构采用被动伸缩的方式时，在风力的作用下上罩壳101向远离下罩壳102的方向运动，进而使得缩式叶轮机构伸展，使得缩式叶轮机构的转速控制在预定的范围内，避免降低部分部件的使用寿命，而且由于风速处于间歇式的增强或者减弱，无需额外设置去除杂物或者除冰的装置，就可以实现本发明外表面上杂质或者结冰的清除；综上可知，适应不同方向的风，结构简单，便于维护，并可根据风力的强弱进行自调整，实现有效利用风能的目的。

作为本发明一个优选的实施例，为了连接上罩壳101和下罩壳102，并避免二者之间发生相对转动的情况，如图3-4所示，上罩壳101和下罩壳102之间均匀地设置有多根伸缩杆300，每根伸缩杆300沿竖直方向设置，并且伸缩杆300的两端分别与上罩壳101和下罩壳102连接。本实施例伸缩杆300包括第一连接杆301和第二连接杆302，其中，第一连接杆301的上端与上罩壳101连接，第二连接杆302的下端与下罩壳102连接，第一连接杆301和第二连接杆302相对应的一端相互插接，而且在伸缩式叶轮机构200的限制下，第一连接杆301插入第二连接杆302的一端不会脱离第二连接杆302。在风力的作用下或者伸缩式叶轮机构200被主动驱动而伸缩时，第一连接杆301与第二连接杆302发生沿竖直方向的相对滑动，实现了上罩壳101的竖直方向运动，并且由于第一连接杆301与第二连接杆302的插接限制，使得上罩壳101和下罩壳102保持相对静止的状态。

作为本发明一个优选的实施例，为了便于不同向的风进入万向进风罩100并对伸缩式叶轮机构200进行吹动，所采用的措施为，如图4所示，上罩壳101和下罩壳102之间沿二者周向均匀地形成有多个主进风口，并且每个主进风口的口径沿伸缩式叶轮机构200的径向向内渐缩，由于主进风口的口径减缩，使得自然风进入主进风口的过程中逐渐的增压提速，使得其具备驱动伸缩式叶轮机构200的能量。本实施例为了便于伸缩式叶轮机构200与上罩壳101和下罩壳102的转动连接，如图3所示，在上罩壳101和下罩壳102的中心处分别构造有装配板103，而且每块装配板103分别与相对应的上罩壳101或下罩壳102一体成型，本实施例在每块装配板103的中心处开设有装配口104，伸缩式叶轮机构200的上端和下端分别通过相对应的装配口104与装配板103转动连接。

作为本发明一个优选的实施例，为了便于上罩壳101和下罩壳102上附着的杂物、雨水或冰棱等自然脱落，而且同时提高上罩壳101和下罩壳102自身的韧性和强度，如图5-8所示，上罩壳101和下罩壳102均具有随形的弹性骨架，在该弹性骨架外注塑有高韧性、高强度的聚乙烯材料，聚乙烯材料将弹性骨架包裹并形成包覆层，在风力变化的过程中，上罩壳101和下罩壳102均会发生一定的弹性形变或者发生一定程度的震动，使得其上的杂物脱落而下。本实施例为了避免上罩壳101的装配板103上积聚杂物，所采取的措施为，在上罩壳101靠近伸缩式叶轮机构200处沿上罩壳101的周向均匀地开设有多个导流孔105，一小部分风通过导流孔105对装配板103及上罩壳101的上表面进行吹拂，确保了上罩壳101及装配板103的洁净，而且通过导流孔105的风吹拂装配板103后沿上罩壳101的上表面平缓向上过渡，对上罩壳101的冲击较小，而且被吹离的杂物呈上扬的形态离开上罩壳101，便于杂物的充分脱落。本实施例的弹性骨架具体的结构为，弹性骨架包括多根第一弹簧106，如图5所示，这些第一弹簧106相互勾连并形成骨架式的结构，第一弹簧106为圆柱形的结构。或者弹性骨架包括多根第二弹簧107，如图6所示，这些第二弹簧107相互勾连并形成骨架式的结构，第二弹簧107为圆锥形的结构。或者弹性骨架由多片金属网108构成，如图7-8所示，这些金属网108的边沿相互焊接并形成骨架式的结构。

作为本发明一个优选的实施例，如图1-2、图9所示，伸缩式叶轮机构200包括上固定板202、下固定板201及多片弹性螺旋叶片203，其中，上固定板202和下固定板201沿竖直方向相对设置，上述的多片弹性螺旋叶片203设置在上固定板202和下固定板201之间，这些弹性螺旋叶片203沿上固定板202或下固定板201的周向均匀设置，而且每个弹性螺旋叶片203的两端分别与上固定板202和下固定板201固定连接。本实施例的上固定板202与上罩壳101转动连接，下固定板201与下罩壳102转动连接，这样自然风由万向进风罩100吹至伸缩式叶轮机构200的弹性螺旋叶片203上，进而使得伸缩式叶轮机构200旋转。本实施例在上固定板202的上端中心处构造有连接柱204，该连接柱204的上端经过相对应的装配口104伸出上端位置处的装配板103，并且连接柱204与上罩壳101转动连接。本实施例连接柱204的上端面为向上凸起的曲面，并且该曲面的边沿与上罩壳101的上端面平滑接续，进而实现了吹拂在装配板103上表面的风平滑导流而出，避免出现死角而发生杂物残留的情况。本实施例在风的强度变大后，使得万向进风罩100逐渐张开，而且由于上罩壳101为活动连接，这样上罩壳101向上运动，带动弹性螺旋叶片203向上伸展，此种伸缩方式为被动式的伸缩方式。

作为本发明一个优选的实施例，为了根据需求对伸缩式叶轮机构200进行主动伸缩调整，所采取的措施为，如图10-12所示，在上固定板202和下固定板201之间构造有主动伸缩机构，该主动伸缩机构位于多片弹性螺旋叶片203所围构的空间内，通过控制主动伸缩机构来实现上固定板202和下固定板201之间距离的变化，进而实现这些弹性螺旋叶片203变成舒展形态或者紧凑形态。本实施例主动伸缩机构优选的结构为，如图12所示，主动伸缩机构包括第一杆体205、第二杆体600及转接器400，其中，第一杆体205构造在上固定板202下端的中心处，第二杆体600构造在转轴500的上端，该第二杆体600的上端伸入多片弹性螺旋叶片203所围构的空间内，并且第二杆体600的上端靠近第一杆体205的下端。本实施例在第一杆体205的下端构造有导向套206，第二杆体600的上端插入导向套206内，而且在导向套206内形成有介质驱动腔207，介质经第二杆体600进入或排出介质驱动腔207。本实施例为了避免第一杆体205和第二杆体600之间发生相对转动，所采取的措施为，导向套206的内腔的横截面为正多边形，第二杆体600的上端适配在导向套206的内腔内。本实施例的转接器400转动安装在第二杆体600上，并且转接器400位于下固定板201的下部。转接器400优选的结构为，转接器400具有相互独立的介质进口腔401和介质排出腔402，在第二杆体600上构造有相互独立的介质进入通道601和介质回流通道602，而且介质进入通道601和介质回流通道602均与介质驱动腔207相互连通，介质进口腔401和介质排出腔402分别经相对应的介质进入通道601和介质回流通道602与介质驱动腔207连通。本实施例所采用的介质为高压气体或者液压油或者高压水，介质通过介质进口腔401及介质进入通道601进入介质驱动腔207，使得第一杆体205向上运动，进而带动弹性螺旋叶片203向上伸展；介质通过介质驱动腔207、介质回流通道602及介质排出腔402排出，进而第一杆体205在弹性螺旋叶片203的弹性作用下逐渐回位，第一杆体205带动上罩壳101向下位移，使得弹性螺旋叶片203变得紧凑。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明权利要求保护的范围之内。