一种高效水平偏航的风力发电机

技术领域

本发明涉及风力发电机制造领域，更具体的说是一种高效水平偏航的风力发电机。

背景技术

随着能源危机的出现和人们对环保的要求，许多国家、机构和人员对新的能源给予了越来越多的重视。其中，风力作为一种清洁的能源正在被广泛利用。风力发电机是将风能转换为机械能，机械能转换为电能的电力设备。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电机在运行过程中，由于其转速会随着风速的增大而增大，在风速过高时，可能会导致发电机产生过多的电量，从而使线圈温度升高烧毁发电机，或者电流过大而损坏下级设备。为了避免此类情形的出现，需要设计一种高效水平偏航的风力发电机。

发明内容

本发明提供一种高效水平偏航的风力发电机，目的是可以根据风速调整扇叶角度，防止转速过快造成发电机受损。

上述目的通过以下技术方案来实现：

一种高效水平偏航的风力发电机，包括安装板，所述安装板的前方固接有连接柱，连接柱上固接有三个滑杆Ⅱ，每个所述滑杆Ⅱ上均滑动连接有滑块。

所述安装板上分别设有三个圆槽，每个所述滑块的后方均固接有连杆。

所述连杆滑动连接在圆槽内，每个所述连杆的后方均固接有斜面推块，通过连杆与圆槽的滑动连接能够实现滑块和斜面推块沿着圆槽方向共同移动。

所述外壳Ⅲ的内部转动连接有转轴Ⅱ，转轴Ⅱ的前端固接有四个扇叶Ⅱ，转轴Ⅱ的后端与连接柱的前端形成固定连接。

所述外壳Ⅲ的后方固接有外壳Ⅱ，外壳Ⅱ内部设有滑槽，每个滑杆Ⅱ的外端均固接有滑轮，滑轮滑动连接在滑槽内部。

所述滑杆Ⅱ上均安装有弹簧Ⅱ，弹簧Ⅱ的两端分别固接在对应的滑块和滑轮上。

所述外壳Ⅱ的后方固接有后盖，后盖的前方固接有滑杆Ⅰ，滑杆Ⅰ上滑动连接有滑台，滑台和后盖之间固接有弹簧Ⅰ。

所述外壳Ⅱ上设有三个转筒，每个所述转筒内均转动连接有扇叶Ⅰ，扇叶Ⅰ穿过转筒固接有伞齿轮。

所述滑台的前方设有斜面，所述斜面与斜面推块接触，滑台上固接有三个齿条，三个所述齿条分别与三个伞齿轮形成啮合连接。

所述外壳Ⅰ的内部固接有发电机，外壳Ⅰ上转动连接有转轴Ⅰ，转轴Ⅰ的前端固接在后盖上，转轴Ⅰ的后端固接在发电机的输入轴上。

所述齿轮盒，齿轮盒内部分别转动连接有齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ，齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ形成啮合连接，齿轮Ⅱ上方固接有转板，转板的上方固接有外壳Ⅰ。

所述齿轮盒的下方固接有支撑柱，支撑柱上固接有支撑座，支撑座上固接有电机，电机的输出轴穿过齿轮盒固接在齿轮Ⅰ上，支撑柱的下端固接有底座。

本发明一种高效水平偏航的风力发电机的有益效果为：

相较于传统的风力发电机，本发明能够在风速过大的天气，通过改变发电机扇叶的角度，从而减少气流对发电机扇叶的做功，进而降低发电机扇叶的转速，防止发电机扇叶过速造成设备加速老化以及过热损坏的问题，延长本发明的使用寿命；同时，本发明还能调整设备的水平角度，使得本发明发电机能够随时保持正对气流的角度，保证本发明风力发电机能够维持均匀的转速，使得发电的功率保持均匀。

附图说明

图1为一种高效水平偏航的风力发电机的[1] 整体结构示意图；

图2为安装板的后侧结构示意图；

图3为安装板的前侧结构示意图；

图4为扇叶Ⅰ和扇叶Ⅱ的结构示意图；

图5为静止状态下的剖面结构示意图；

图6为转动状态下的剖面结构示意图；

图7为扇叶Ⅱ的结构示意图；

图8为外壳Ⅱ的结构示意图；

图9为扇叶Ⅰ的结构示意图；

图10为后盖的结构示意图；

图11为齿轮盒的结构示意图。

图中：底座101；齿轮盒103；支撑座104；电机105；齿轮Ⅰ106；齿轮Ⅱ107；转板108；外壳Ⅰ201；发电机202；后盖203；外壳Ⅱ204；滑杆Ⅰ205；滑台206；弹簧Ⅰ207；扇叶Ⅰ208；伞齿轮209；转轴Ⅰ210；齿条211；安装板301；连接柱302；滑杆Ⅱ303；滑轮304；滑块305；弹簧Ⅱ306；斜面推块307；转轴Ⅱ308；扇叶Ⅱ309；外壳Ⅲ310。

具体实施方式

参考图1、图2和图3，示出了本发明中安装板301、滑块305和斜面推块307的安装结构的实施例示意图：

安装板301的前方固接有连接柱302，连接柱302上固接有三个滑杆Ⅱ303，每个滑杆Ⅱ303上均滑动连接有滑块305，安装板301上分别设有三个圆槽，每个滑块305的后方均固接有连杆，连杆滑动连接在圆槽内，每个连杆的后方均固接有斜面推块307，通过连杆与圆槽的滑动连接能够实现滑块305和斜面推块307沿着圆槽方向共同移动。

安装板301为连接柱302以及滑块305和斜面推块307的安装提供位置，并且能够使得安装板301上安装的零件能够实现同步的旋转运动；连接柱302为正三棱柱形状，三个侧面能够分别为滑杆Ⅱ303的安装提供位置，同时使得三个滑杆Ⅱ303能够均匀安装在圆面上；滑杆Ⅱ303能够对滑块305的运动方向进行限制，使得滑块305只能沿着滑杆Ⅱ303做直线运动；滑块305上的连杆为圆柱短杆，长度与圆槽的深度一致，使得连杆两端分别固接的滑块305和斜面推块307能够贴紧安装板301的前后两面，进而防止滑块305和斜面推块307的位置发生偏移。

参考图4、图5和图7，示出了本发明中扇叶Ⅱ309的安装结构的实施例示意图：

本发明中外壳Ⅲ310的内部转动连接有转轴Ⅱ308，转轴Ⅱ308的前端固接有四个扇叶Ⅱ309，转轴Ⅱ308的后端与连接柱302的前端形成固定连接。

外壳Ⅲ310为前端窄后端宽的形状，作为本发明最前端的壳体，能够减少迎风时的风阻，进而防止因风力产生的应力对设备造成损坏；扇叶Ⅱ309为小型扇叶，体积小，重量轻，相比扇叶Ⅰ208在相同的风力条件驱动下能够作转速更快的旋转运动；转轴Ⅱ308的后端设有卡槽，能够使转轴Ⅱ308转动连接在外壳Ⅲ310上，并且不会发生前后方向上的位移；四个扇叶Ⅱ309固接在转轴Ⅱ308的前端，在风力的驱动下转轴Ⅱ308作旋转运动，进而驱动连接柱302转动，连接柱302的转动驱动安装板301旋转；随着分离的增加，扇叶Ⅱ309驱动转轴Ⅱ308的转速增加，进而使得安装板301的转速增大，安装板301上的圆槽内滑动连接的滑块305和斜面推块307在旋转过程中产生的离心力的作用下能够沿着圆槽由安装板301的中心同时向外滑动，因此通过风力的大小能够对三个滑块305和斜面推块307之间的距离进行调整。

参考图5和图8，示出了本发明中外壳Ⅱ204和滑轮304的安装结构的实施例示意图：

外壳Ⅲ310的后方固接有外壳Ⅱ204，外壳Ⅱ204内部设有滑槽，每个滑杆Ⅱ303的外端均固接有滑轮304，滑轮304滑动连接在滑槽内部。

外壳Ⅲ310内部设有空腔能够为安装板301以及滑块305和斜面推块307的安装提供空间，并防止内部零件与外部接触造成零件自身的腐蚀，从而延长本发明的使用寿命；外壳Ⅱ204内部设有环形的滑槽，滑槽位于安装板301的前侧，能够对滑杆Ⅱ303的外端固接的滑轮304进行限位，防止滑轮304在前后方向上发生偏移，同时能够使安装板301承受的部分压力通过三个滑轮304与滑槽的接触，传递到滑槽上，并且三点受力能够进一步加强安装板301的稳定性；滑轮304在滑槽内作滚动滑动，减少滑动产生的摩擦力，进而使得扇叶Ⅱ309驱动转轴Ⅱ308以及连接柱302和安装板301转动时，能够产生更少的能量损失，安装板301能够产生更大的转速，并减少转动过程中滑轮304与外壳Ⅱ204之间因摩擦产生的热量，防止内部热量积聚甚至起火等意外的发生。

参考图2、图3和图5，示出了本发明中外壳Ⅱ204和滑轮304的安装结构的实施例示意图：

每个滑杆Ⅱ303上均安装有弹簧Ⅱ306，弹簧Ⅱ306的两端分别固接在对应的滑块305和滑轮304上。

在弹簧Ⅱ306的弹力驱动下，使得同一个滑杆Ⅱ303上的滑块305具有远离滑轮304的趋势，进而使得三个滑块305具有向安装板301中心聚拢的趋势；同样的，三个斜面推块307在弹簧Ⅱ306的弹力驱动下也具有向安装板301中心聚拢的趋势，此时，弹簧Ⅱ306能够使得三个滑块305和三个斜面推块307保持在位于安装板301中心的位置上；当四个扇叶Ⅱ309在风力作用下驱动安装板301转动时，随着风力的增大，滑块305和斜面推块307的转速也随之增大，滑块305和斜面推块307产生的离心力增大，并逐渐克服弹簧Ⅱ306的弹力，使得三个滑块305和三个斜面推块307能够从安装板301的中心向外滑动，进而能够通过调整弹簧Ⅱ306的额定弹力以及滑块305和斜面推块307自身重力，实现对不同风速下三个斜面推块307张开大小的控制。

参考图10，示出了本发明中后盖203和滑台206的安装结构的实施例示意图：

外壳Ⅱ204的后方固接有后盖203，后盖203的前方固接有滑杆Ⅰ205，滑杆Ⅰ205上滑动连接有滑台206，滑台206和后盖203之间固接有弹簧Ⅰ207。

后盖203为滑杆Ⅰ205的安装提供位置，同时能够将外壳Ⅱ204内部的空腔封闭，进而实现对内部零件的保护；滑杆Ⅰ205为正六棱柱，同时，滑台206中心设有对应的正六边形孔，使得滑台206能够滑动连接在滑杆Ⅰ205上，并且不会发生转动；在弹簧Ⅰ207的弹力作用下，使得滑台206具有远离后盖并沿着滑杆Ⅰ205向前滑动的趋势，同时滑杆Ⅰ205的前端设有限位片，能够防止滑台206从滑杆Ⅰ205滑落。

参考图4、图8和图9，示出了本发明中外壳Ⅱ204和扇叶Ⅰ208的安装结构的实施例示意图：

外壳Ⅱ204上设有三个转筒，每个转筒内均转动连接有扇叶Ⅰ208，扇叶Ⅰ208穿过转筒固接有伞齿轮209。

外壳Ⅱ204上所设的三个转筒能够为扇叶Ⅰ208的安装提供位置并进行限位，使得每个扇叶Ⅰ208能够分别绕着对应转筒的中心轴作旋转运动；扇叶Ⅰ208在穿过转筒的位于外壳Ⅱ204内侧的一端固接有伞齿轮209，伞齿轮209能够对扇叶Ⅰ208进行限位，防止扇叶Ⅰ208沿着转筒向外滑动；同时，伞齿轮209改变力的传导方向，并能够实现通过自身的转动驱动扇叶Ⅰ208转动。

参考图4和图5，示出了本发明中斜面推块307和滑台206的安装结构的实施例示意图：

滑台206的前方设有斜面，斜面与斜面推块307接触，滑台206上固接有三个齿条211，三个齿条211分别与三个伞齿轮209形成啮合连接。

此时，在静止状态下，在弹簧Ⅱ306的作用下，三个斜面推块307保持聚在安装板301中心的状态，此时三个斜面推块307与滑台206的前方所设斜面相接触，三个弹簧Ⅱ306通过斜面推块307上的斜面产生的向后的力的分支能够与弹簧Ⅰ207平衡，使得斜面推块307和滑台206保持如图4位置上；当风力驱动下扇叶Ⅰ208和扇叶Ⅱ309同时发生转动，此时重量小的扇叶Ⅱ309相对于扇叶Ⅰ208转动速度更快，因此能够驱动安装板301作现对于外壳Ⅱ204的旋转运动，如图5所示，并通过安装板301的转动使得三个斜面推块307转动产生离心力，并克服弹簧Ⅱ306向着安装板301外侧滑动，三个斜面推块307同时向外滑动，使得对滑台206的前方所设斜面的支撑力减少，在弹簧Ⅰ207的驱动下滑台206能够向前滑动，并且通过滑台206上固接有的齿条211与伞齿轮209之间的啮合连接，驱动齿条211向前移动并带动伞齿轮209发生转动。

此时，伞齿轮209转动驱动扇叶Ⅰ208向着提高风阻的角度转动，由于扇叶Ⅰ208的阻力变大，扇叶Ⅰ208的转速降低，进而降低外壳Ⅱ204的转动速度；本发明通过在风力过大的天气，通过改变扇叶Ⅰ208角度，进而降低扇叶Ⅰ208的转速，防止扇叶Ⅰ208过速造成设备加速老化以及过热损坏的问题，延长本发明的使用寿命；同时使得本发明风力发电机能够维持均匀转速，使得发电的功率更加均匀。

参考图4和图5，示出了本发明中发电机202的安装结构的实施例示意图：

外壳Ⅰ201的内部固接有发电机202，外壳Ⅰ201上转动连接有转轴Ⅰ210，转轴Ⅰ210的前端固接在后盖203上，转轴Ⅰ210的后端固接在发电机202的输入轴上。

在风力的作用下，扇叶Ⅰ208驱动外壳Ⅱ204以及外壳Ⅲ310转动，此时能够驱动转轴Ⅰ210转动，转轴Ⅰ210转动驱动发电机202的输入轴发生转动，并通过电机202将机械能转化为电能；外壳Ⅰ201能够限制转轴Ⅰ210的位置，防止转轴Ⅰ210在转动过程中发生偏移，并且外壳Ⅰ201能够为发电机202提供安装位置，并保护发电机202防止发生磕碰、撞击的意外情况。

参考图11，示出了本发明中齿轮盒103的安装结构的实施例示意图：

齿轮盒103内部分别转动连接有齿轮Ⅰ106和齿轮Ⅱ107，齿轮Ⅰ106和齿轮Ⅱ107形成啮合连接，齿轮Ⅱ107上方固接有转板108，转板108的上方固接有外壳Ⅰ201。

齿轮盒103的下方固接有支撑柱102，支撑柱102上固接有支撑座104，支撑座104上固接有电机105，电机105的输出轴穿过齿轮盒103固接在齿轮Ⅰ106上，支撑柱102的下端固接有底座101。

底座101以及支撑柱102能够对上方的安装的扇叶Ⅰ208、发电机202等零件起到支撑的作用，同时支撑柱102能够提升扇叶Ⅰ208的高度位置，使得扇叶Ⅰ208能够更好的收到气流作用；电机105能够通过输出轴驱动齿轮Ⅰ106作旋转运动，齿轮Ⅰ106转动能够驱动与其啮合连接的齿轮Ⅱ107转动，进而驱动转板108和转板108上方固接的外壳Ⅰ201在水平面上作旋转运动，进而使得上方的外壳Ⅰ201、外壳Ⅱ204、外壳Ⅲ310同时发生转动，使得扇叶Ⅰ208和扇叶Ⅱ309调整到正对气流的角度，减少气流的侧向作用；同时，提高对气流的利用率，使得本发明的发电效率得以保持在最佳状态上。