一种风力发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种风力发电系统，属于风力发电领域。本发明专利技术包括机架、发电机单元和叶片，机架的一侧设置有发电机单元，且机架与发电机单元之间通过斜齿轮传动；机架上方设置有传动箱，传动箱上方两侧均设置有叶片，叶片与传动箱之间通过锥齿轮传动，每一侧的叶片均包括两片呈中心对称分布的S形叶片。本发明专利技术克服现有技术中风力发电风能利用率较低、生产成本较高的不足，提供了一种风力发电系统，成本较低，适用性较强，且结构简单，制造加工和维修方便，应用范围广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电系统
本专利技术涉及风力发电
，更具体地说，涉及一种风力发电系统。
技术介绍
随着能源紧张与环境问题的突出，使得风电的节能减排效益备受关注。据测算，每千瓦时风力发电可以节省大约340g标准煤，同时减少0.983kgCO2、0.698gSO2、0.65gNOx以及0.355g固体颗粒物的排放。作为清洁能源中最具竞争力、最具发展潜力的能源，风力发电随着装机容量的不断增大将越发彰显其在节能减排上的贡献。风能是一种取之不尽、用之不竭的新型能源，具有良好的应用前景和开发潜力。风力机是将风能转换为机械能的动力转换装置，它通过与气流的相互作用，输出有效的转矩和转动，驱动工作机械运转。现有的风力发电机主要使用水平轴高速风轮，其主要缺点是需要有较高的启动风速，并且需要根据风向的变化调整风轮的朝向，叶片的大小主要要根据塔架的高低确定，大大降低了应用范围，且由于叶片要安装在塔架的顶端，给安装和维护带来不便。为提高风能的利用率和降低成本，风力发电设备仍有较大的优化空间。经检索，如中国专利申请号：CN92236222X，专利技术名称：风帆式风力动力装置，通过随风调节竖翼上的叶片转角控制竖翼的气流通断来吸收任何方向的风力，降低了启动风速，但缺乏控制风力机转速的机制；如中国专利申请号：CN2004100675751，专利技术名称：升力、阻力联合型垂直轴风力机，利用导流板和导流装置改变气流的分布使叶片能利用气流的升力和阻力做功，达到了降低风力机启动风速和提高工作效率的目的。然而，其导流装置结构庞大、成本高，且需要随风向变化，存在运动惯量大、控制功率大的问颗。又如中国专利申请号：2008100248586，申请日：2008年5月16日，专利技术创造名称为：双叶片立轴风力机，该申请案公开了一种双叶片立轴风力机，该风力机由叶片、工字形支架、传动箱、增速箱和叶片方位调整机构组成，箱体与空心轴固接并通过弯管与工字形支架固接形成一对称回转机架；两个结构相同的叶片对称安装于立轴的两侧，相位差为90°，回转机架转动一周而叶片只转动半周使叶片产生非均匀的“迎风运动”，在定向风力的作用下叶片交替推动回转机架转动，通过增速箱输出力矩和转速，实现风能转换。该申请案风能利用率较高、启动风速较小，输出功率和转速可调，但整体结构复杂，生产成本较高，且摩擦副数量繁多，风能利用率仍有优化空间。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服现有技术中风力发电风能利用率较低、生产成本较高的不足，提供了一种风力发电系统，成本较低，适用性较强，且结构简单，制造加工和维修方便，应用范围广阔；因本专利技术启动风速要求低，摆脱了只能在空气密度大的东北、华北、西北等地使用的局限性；又因结构简单，可以根据不同的使用场合进行适应优化，能够应用与风电发电厂、郊外路灯和家用等；因其拆卸维修方便，与传统风力机相比大大提高了售后服务人员的维修效率，进一步降低成本。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种风力发电系统，包括机架、发电机单元和叶片，机架的一侧设置有发电机单元，且机架与发电机单元之间通过斜齿轮传动；机架上方设置有传动箱，传动箱上方两侧均设置有叶片，叶片与传动箱之间通过锥齿轮传动，每一侧的叶片均包括两片呈中心对称分布的S形叶片。更进一步地，叶片包括设置于传动箱两侧的第一立轴和第二立轴，第一立轴的两侧分别设有第一叶片和第二叶片，且第一叶片和第二叶片绕第一立轴呈中心对称分布；第二立轴的两侧分别设有第三叶片和第四叶片，且第三叶片和第四叶片绕第二立轴呈中心对称分布；第一叶片、第二叶片、第三叶片和第四叶片的截面均为S形。更进一步地，传动箱上方两侧的叶片之间呈垂直分布。更进一步地，传动箱两侧对称设置有连接架，连接架端部设置有中空的安装球壳，连接架内部设置有传动杆，第一立轴和第二立轴分别对应伸入安装球壳内并与传动杆啮合传动，第一立轴和第二立轴分别与安装球壳通过滚动轴承配合。更进一步地，安装球壳远离连接架的端部开设有缺口，该缺口延伸至安装球壳的中空部分。更进一步地，第一立轴和第二立轴下部均设有锥齿轮，传动杆的端部对应设有相配合的锥齿轮，第一立轴和第二立轴分别与传动杆通过锥齿轮啮合传动。更进一步地，第一立轴和第二立轴上的锥齿轮与传动杆上锥齿轮的速比均为1：(1-2.5)。更进一步地，第一立轴和第二立轴上的锥齿轮与传动杆上锥齿轮的速比均为1：1。更进一步地，机架上还设置有用于控制叶片初始位置的舵机。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：(1)本专利技术的一种风力发电系统，包括机架、发电机单元和叶片，每一侧的叶片均包括两片呈中心对称分布的S形叶片，双叶片设计传递更大扭矩，提高风能利用率，且叶片质量分布对称于自转轴线，质心位于自转轴线上，叶片转动能回到初始状态，因为能够满足叶片运行轨迹相同和径向自平衡的要求；S形叶片在不改变原有迎风面积的基础上，使叶片立轴两侧迎风面空气阻力系数具有一定差别，具有一定压力差，进而降低叶片自转阻力，提高风能利用率。(2)本专利技术的一种风力发电系统，连接架端部设置有中空的安装球壳，且安装球壳远离连接架的端部开设有缺口，该缺口延伸至安装球壳的中空部分，使得在安装球壳端部形成开口，中空结构实现整体结构的轻量化设计，且缺口的设置便于传动齿轮的安装和拆卸。(3)本专利技术的一种风力发电系统，第一立轴和第二立轴分别与安装球壳通过滚动轴承配合，降低因加工和安装误差存在下空气阻力对立轴可靠性的影响。(4)本专利技术的一种风力发电系统，双S形叶片转动具有较高的稳定性，在一定的风速和一定的载荷下，叶片以一定的角速度转动，如果出现某种干扰使转速加大，正压区缩小而负压区增大，风压力的驱动力矩立即下降，产生对于主轴的负加速度，抑制了叶片加速的趋势；反之，如果出现某种干扰使转速变小，负压区缩小而正压区增大，风压力的驱动力矩立即增大，产生对于主轴的正加速度，抑制了叶片减速的趋势，因此具有转动的自稳定特性，可以避免风力机超速转动造成的破坏。(5)本专利技术的一种风力发电系统，风力发电系统启动风速小，在微风下即可正常启动运作，且机架的底部上还设置有用于调整叶片角度的舵机，舵机可以控制叶片初始位置，时刻保持一侧的叶片在平行于机身的同时与风向垂直，使得灵敏度较高，便于风力机启动，提高风能利用率。(6)本专利技术的一种风力发电系统，叶片的转动角速度与风速成正比，能快速稳定，稳定性较好；且叶片与立轴之间采用螺栓紧固连接，便于拆卸，使得在风速过强时，能快速拆卸保护系统。附图说明图1为本专利技术的一种风力发电系统的结构示意图；图2为本专利技术的一种风力发电系统的结构示意图；图3为本专利技术的一种风力发电系统的左视结构示意图；图4为本专利技术的一种风力发电系统的主视结构示意图；图5为本专利技术的一种风力发电系统的俯视结构示意图；图6为本专利技术中叶片上各点速度的计算原理示意图；图7为本专利技术中风速5m/s时叶片表面压力分布示意图；图8为本专利技术中风速10m/s时叶片表面压力分布示意图；图9为本专利技术中风速15m/s时叶片表面压力分布示意图；图10为本专利技术中风速20m/s时叶片表面压力分布示意图；图11为本专利技术中风力发电系统的发电方法示意图。示意图中的标号说明：100、机架；200、传动箱；210、连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力发电系统，其特征在于：包括机架(100)、发电机单元和叶片，机架(100)的一侧设置有发电机单元，且机架(100)与发电机单元之间通过斜齿轮传动；机架(100)上方设置有传动箱(200)，传动箱(200)上方两侧均设置有叶片，叶片与传动箱(200)之间通过锥齿轮传动，每一侧的叶片均包括两片呈中心对称分布的S形叶片。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电系统，其特征在于：包括机架(100)、发电机单元和叶片，机架(100)的一侧设置有发电机单元，且机架(100)与发电机单元之间通过斜齿轮传动；机架(100)上方设置有传动箱(200)，传动箱(200)上方两侧均设置有叶片，叶片与传动箱(200)之间通过锥齿轮传动，每一侧的叶片均包括两片呈中心对称分布的S形叶片。2.根据权利要求1所述的一种风力发电系统，其特征在于：叶片包括设置于传动箱(200)两侧的第一立轴(310)和第二立轴(410)，第一立轴(310)的两侧分别设有第一叶片(320)和第二叶片(330)，且第一叶片(320)和第二叶片(330)绕第一立轴(310)呈中心对称分布；第二立轴(410)的两侧分别设有第三叶片(420)和第四叶片(430)，且第三叶片(420)和第四叶片(430)绕第二立轴(410)呈中心对称分布；第一叶片(320)、第二叶片(330)、第三叶片(420)和第四叶片(430)的截面均为S形。3.根据权利要求1所述的一种风力发电系统，其特征在于：传动箱(200)上方两侧的叶片之间呈垂直分布。4.根据权利要求2所述的一种风力发电系统，其特征在于：传动箱(200)两侧对称设置有连接架(210)，连接架(210)端部设置有...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈华，谈波，张维，李彪，张玉华，
申请(专利权)人：安徽工业大学工商学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34