本实用新型专利技术属于无叶片风力发电机创新技术领域，具体涉及无叶片风力发电机自动偏航及发电装置。本装置中，摆杆锥体穿过偏航支架，刚性连接组成摆杆组件，摆杆组件通过偏航轴承与风机底座形成旋转运动副；所述的偏航轴承安装在偏航支架上下两端；发电机固定安装在偏航支架的突起板上；轴承固定安装在偏航支架上，摆动曲柄的一端通过轴承与偏航支架组件组成旋转运动副，另一端穿过轴承的外伸轴为动力输出轴。本装置克服传统VIV风力发电机利用水平切割磁力线发电而无须偏航的不足，提供一种能适应在垂直面内切割磁力线和依靠机构将摆动运动改为旋转运动，旋转切割磁力线发电的VIV风力发电机亟待解决的自动偏航装置。
【技术实现步骤摘要】
无叶片风力发电机自动偏航及发电装置
本技术属于无叶片风力发电机创新
，具体涉及无叶片风力发电机自动偏航及发电装置。
技术介绍
随着传统能源的日益减少，而人们对能源的需求却不断增加，能源短缺已成为全球性问题。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，它是取之不尽用之不竭的，利用风能发电已成为应对能源短缺的一种重要方式。传统的风力发电装置有塔架、机舱、轮毂、叶片等组成，叶片通常为3叶，叶片长度在几十米，一个风电场的众多风机之间需要较大的安全距离，故一个风电场占地面积较大，而且叶片在转动时会发出噪声，并对鸟类的安全产生威胁，这些传统风机的缺点阻碍了其向小型化、民用领域的发展，这些都需要一种新型的风力发电装置。与传统风力发电机相比，一种新型风力发电机的构想可以改善这种清洁能源的开发。气动弹性共振现象通常被认为是一个不利因素，但利用不利因素也可以构成风能转换技术的基础。变不利因素为有利因素。基于VIV流体结构相互作用的发电机，就是一种创新技术。磁力在谐振结构中的应用中，允许动态地修改结构刚度，从而导致锁定范围的增加，因此每年工作时间可以大幅度增加。通过电磁感应发电方式将振荡运动的能量转化为电能。由涡街共振产生的最著名的灾难事件之一是塔科马海峡大桥的坍塌。当周期性运动增强振荡时，会产生共振现象。在气体绕流过程中，如果物体的固有共振频率和旋涡脱落的尾流频率相似，则空气会引起物体内的振荡运动。由涡流引起的物体内的振动称为(VIV涡街共振)现象，这个现象最初是由美籍匈牙利力学家冯-卡门教授发现的，所以又叫做卡门涡街现象。利用涡街共振发电的风力发电机又叫做VIV风力发电机。VIV风力发电机的能量采集的载体通常是一个倒置的锥体，其支撑是一根弹性杆，弹性杆带动发电机发电。当风向发生改变时，弹性杆的摆振方向相应的发生改变，对于沿着固定方向切割磁力线发电的发电机组，偏航问题必须要得到有效的解决。一种创新的自动偏航装置，给解决此类问题提供了方案，使VIV风机无需额外增加动力偏航系统，即可实现自适应风向改变的自动偏航。为VIV风力发电机提供了更多能量转换的方式。为VIV风力发电机的研发起到了积极作用。如何将弹性杆的摆动运动转变为动子的切割磁力线运动是本技术的出发点。利用机械运动机构的曲柄滑块机构，将摆动运动转换成相对稳定的圆周旋转运动带动普通发电机发电是本次技术大胆创新的方案。当弹性杆发生涡街共振左右摆动时，通过曲柄将摆动运动转变为了发电机的圆周旋转运动，从提高了发电效率，和发电的稳定性。为VIV风力发电机装置的研发，提供了一个创新的解决方案。
技术实现思路
本技术的目的是克服传统VIV风力发电机利用水平切割磁力线发电而无须偏航的不足，提供一种能适应在垂直面内切割磁力线和依靠机构将摆动运动改为旋转运动，旋转切割磁力线发电的VIV风力发电机亟待解决的自动偏航装置。在VIV风力发电机在进行涡街共振发电时，其摆振方向是随风向的改变而不断改变其舞动方向的，对于在垂直面内切割磁力线和依靠机构将摆动运动改为旋转运动，旋转切割磁力线发电的VIV风力发电机，就不能沿着固定方向切割磁力线发电了。为了保证此类发电机始终沿着固定方向切割磁力线发电，自动偏航装置应运而生。无需额外增加动力即可实现自动偏航，有效的解决了此类问题，使更多的发电方式成为可能。发电装置是利用机械运动机构中的曲柄滑块机构将VIV风力发电机摆动杆的摆动运动转换为能带动传统的永磁发电机发电的圆周旋转运动。从避免了非标定制永磁发电机造成的成本的增加。同时这种发电形式更适合于大功率发电的要求。发电的效率更高。输出的发电功率更加稳定。在VIV风力发电机在进行涡街共振发电时，带滑槽的摆杆锥体左右摆动，与滑槽安装成曲柄滑块机构的摆动曲柄跟随摆动，滑块在滑槽内既滑动又发生转动，曲柄始终以轴承为圆心做圆周运动，摆动曲柄的动力输出轴依靠键连接带动永磁发电机做左右旋转运动切割磁力线发电。这样的发电形式可以满足使用市场成熟的永磁发电机发电，无需特殊定制发电机，成本低廉，质量稳定。发电效率更高。随着VIV风力发电机向大功率方向发展，这种形式的发电方式更适合连接更大功率的永磁发电机发电。为了实现上述目的，本技术的技术方案为：一种无叶片风力发电机自动偏航装置内部的自动偏航组件，包括：偏航支架；摆杆锥体；摆动曲柄；轴承；发电机；偏航轴承；风机底座。所述的摆杆锥体穿过偏航支架，刚性连接组成摆杆组件，摆杆组件通过偏航轴承与风机底座形成旋转运动副；所述的偏航轴承安装在偏航支架上下两端；发电机固定安装在偏航支架的突起板上；轴承固定安装在偏航支架上，摆动曲柄的一端通过轴承与偏航支架组件组成旋转运动副，另一端穿过轴承的外伸轴为动力输出轴。所述的偏航支架整体为立方体，上下两端均有柱状凸起，偏航轴承为圆环结构，配合安装在柱状凸起上；偏航支架上端凸起处至内部开长孔，摆杆锥体穿过偏航支架内部的长孔。所述的摆杆锥体上端为锥棒状结构，连接下端的矩形块，矩形块上开有长条孔滑槽，底端为T型棒状结构。所述的偏航支架中间部分伸出安装支座或安装法兰，固定安装发电机。所述的摆杆锥体的摆杆部分为非导磁材料制成，锥体部分由碳纤维或复合玻璃纤维制成。所述的偏航支架与摆杆锥体的摆杆侧面为滑动接触，随着摆杆的摆动方向的改变而发生自动偏转。所述的风机底座为半开口框架结构，上端开有圆形通孔，配合偏航支架上部凸起；下端内侧固定有圆环结构，配合偏航支架下部凸起。所述的发电机与摆动曲柄同轴且需满足同心度要求。本技术的随动偏转结构是自动偏航装置的关键组件，曲柄滑块结构是新型发电装置的关键组件，这种结构具有结构简单，加工和安装方便，成本较低，安装形式方便可靠，安装工艺简单，可以长时间无需维护保养，可靠性高，可以稳定实现随风向改变自动偏航的性能要求。避免了额外增加偏航动力系统而造成的成本的增加和故障源的增加。附图说明图1为本技术的整体结构主剖视图。图2为本技术的整体结构侧剖视图。图3为发电机局部剖视图。图4为风机底座底部剖视图。图5为本技术的爆炸分解示意图。图6为偏航支架。图7为摆杆锥体。图8为摆动曲柄。图中，1.偏航支架；2.摆杆锥体；3.摆动曲柄；4.轴承；5.发电机；6.偏航轴承；7.风机底座。具体实施方式一种无叶片风力发电机自动偏航及发电装置，包括风机底座7；摆杆锥体2；偏航轴承6；偏航支架1。其中，摆杆锥体2与偏航支架1刚性连接组成摆杆组件。摆杆组件通过上下偏航轴承6与风机底座7形成旋转运动副。摆杆锥体2的摆杆侧面与偏航支架1的上下长圆孔侧面为滑动接触。随着摆动锥体2摆动方向的改变可以实现自适应偏转。实现自适应偏航的要求。如图1、图2所示，新型的无叶片风力发电机自动偏航装置中，摆杆锥体2和偏航支架1是一套安装在风机底座的旋转组件。这样设计的目的是使摆动锥体2自身的随风偏转可以带动偏航支架1跟随转本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.无叶片风力发电机自动偏航及发电装置，包括：风机底座(7)，摆杆锥体(2)，其特征在于：所述的摆杆锥体(2)穿过偏航支架(1)，刚性连接组成摆杆组件，摆杆组件通过偏航轴承(6)与风机底座(7)形成旋转运动副；所述的偏航轴承(6)安装在偏航支架(1)上下两端；发电机(5)固定安装在偏航支架(1)的突起板上；轴承(4)固定安装在偏航支架(1)上，摆动曲柄(3)的一端通过轴承(4)与偏航支架(1)组成旋转运动副，另一端穿过轴承(4)的外伸轴为动力输出轴。/n
【技术特征摘要】
1.无叶片风力发电机自动偏航及发电装置，包括：风机底座(7)，摆杆锥体(2)，其特征在于：所述的摆杆锥体(2)穿过偏航支架(1)，刚性连接组成摆杆组件，摆杆组件通过偏航轴承(6)与风机底座(7)形成旋转运动副；所述的偏航轴承(6)安装在偏航支架(1)上下两端；发电机(5)固定安装在偏航支架(1)的突起板上；轴承(4)固定安装在偏航支架(1)上，摆动曲柄(3)的一端通过轴承(4)与偏航支架(1)组成旋转运动副，另一端穿过轴承(4)的外伸轴为动力输出轴。
2.如权利要求1所述的无叶片风力发电机自动偏航及发电装置，其特征在于：所述的偏航支架(1)整体为立方体，上下两端均有柱状凸起，偏航轴承(6)为圆环结构，配合安装在柱状凸起上；偏航支架(1)上端凸起处至内部开长孔，摆杆锥体(2)穿过偏航支架(1)内部的长孔。
3.如权利要求1所述的无叶片风力发电机自动偏航及发电装置，其特征在于：所述的摆杆锥体(2)上端为锥棒状结构，连接下端的矩形块，矩形块上开有长条孔滑槽，底端为T型棒状结...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈志军，胡建华，
申请(专利权)人：北京万源工业有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11
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