一种水平轴双滚轮自调速自寻风风力发电装置及发电方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水平轴双滚轮自调速自寻风风力发电装置，包括塔筒和发电机，发电机通过回转轴承旋转设置在塔筒顶部，发电机两侧对称设置有十字形的滚轮，滚轮与发电机动力输入轴连接，发电机外壳上向滚轮后部方向延伸设置有鱼尾形三角尾舵，滚轮侧面为迎风面，滚轮迎风面为供风流穿过的镂空框架，在镂空框架内沿滚轮支架的体长设置若干叶片填充，叶片一条边连接叶片轴，通过叶片轴穿插在滚轮上，并在叶片轴上套设有扭簧。本发明专利技术可以极大地提高扭力，自动寻风，实现发电效率的提升，并可以根据风速自动调节扭力，提升抗大风能力。提升抗大风能力。提升抗大风能力。

【技术实现步骤摘要】
一种水平轴双滚轮自调速自寻风风力发电装置及发电方法


[0001]本专利技术属于风力发电设备领域，具体涉及一种水平轴双滚轮自调速自寻风风力发电装置及发电方法。

技术介绍

[0002]传统的风力发电装置按照轴向可分为水平轴风力发电装置和竖直轴风力发电装置，其中水平轴风力发电装置是在承重柱上安装一个风轮，风轮带动转轴转动实现发电。
[0003]现有的水平轴风力发电装置为螺旋桨式，轴向压力大，风速折损大，抗大风能力弱，稳定性差，扭力小，综合发电效率低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种水平轴双滚轮自调速自寻风风力发电装置，可以极大地提高扭力，自动寻风，实现发电效率的提升，在遇大风时可以根据风速自动调节转速，保持恒速，提升抗大风能力。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种水平轴双滚轮自调速自寻风风力发电装置，包括塔筒和发电机，发电机通过回转轴承旋转设置在塔筒顶部，发电机两侧对称设置有十字形的滚轮，滚轮与发电机动力输入轴连接，发电机外壳上向滚轮后部方向延伸设置有鱼尾形三角尾舵，滚轮侧面为迎风面，滚轮迎风面为供风流穿过的镂空框架，在镂空框架内沿滚轮支架的体长设置若干叶片填充，叶片一条边连接叶片轴，通过叶片轴穿插在滚轮上，并在叶片轴上套设有扭簧。
[0006]进一步的，扭簧为两种，一种为粗扭簧，另一种为细扭簧，两种扭簧分别安装在叶片轴两端，安装方向相反。
[0007]进一步的，滚轮包括底座器和力臂支架，底座器为圆形，力臂支架为四个，四个力臂支架沿十字分布设置在底座器上，底座器与力臂支架垂直面的中心有圆孔，圆孔设有与发电机动力输入轴相互啮合的平键。
[0008]进一步的，力臂支架中部设置有U形角码，两个相邻的力臂支架通过连接杆配合U形角码连接固定。
[0009]进一步的，力臂支架由两块对称的等腰梯形板材构成的，板材上幵设有若干形镂空和叶片轴安装孔，板材较大一端安装在底座器上，两个板材较小一端悬空，两个板材中部通过U形角码连接固定，两个板材之间的中部延伸到小头为叶片填充区，两个板材之间的中部延伸到根部供风流通过的镂空区。
[0010]进一步的，滚轮上半圆是顺风区，下半圆是逆风区，当叶片位于顺风区时，叶片重心在叶片轴支点的下方，叶片受重力影响旋转闭合将镂空框架填充，并由粗扭簧限位，当叶片位于逆风区时，叶片重心是在叶片轴支点的上方，叶片自重与细扭簧扭力抵消，并受风力吹拂影响打开，供风流过。
[0011]进一步的，滚轮迎风面上半圆投影面面积大于下半圆投影面面积，滚轮上半圆为
工作区域。
[0012]进一步的，捕捉风的动能就是风速和面积，既能量等于风速乘以面积，公式为E＝VS。
[0013]一种风力发电方法，步骤如下：
[0014]步骤一、将双滚轮风力发电机安装在风场；
[0015]步骤二、当风向吹拂向双滚轮风力发电机时，其鱼尾形三角尾舵可以在风的吹拂下带动发电机旋转至顺风方向，从而使滚轮迎风面对向风流方向，实现自动寻风；
[0016]步骤三、风流向双滚轮风力发电机迎风面吹拂，滚轮滚动是属于圆运动，有半圆是顺风方向，又有半圆是逆风方向，当风流从迎风面吹向滚轮时，扭簧的特性是一侧受力一侧不受力的，因此处于顺风部位的叶片会被粗扭簧所限位，填充滚轮的镂空处，而处于逆风部位的叶片是受细扭簧限位，又因逆风区的叶片重心是在支点的上方，只要微风轻吹拂，会自动向一侧旋转打开，从而使风可以穿过，使滚轮转动带动发电机转动进行发电；
[0017]步骤四、当风力过大时，叶片会因为风力超过扭簧扭力从而旋转打开开口，使风流通过，减少滚轮扭力。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1.滚轮实现了顺风区叶片闭合，投影面最大，逆风区叶片打开，投影面最小，在圆运动过程中，滚轮上半部分在顺风区由风流带动，下半部分逆风区则风流穿过，得到了风能最大化利用，解决了圆运动无法应用到风力发电领域的天然屏障。2.本专利技术采用双滚轮风力驱动，在经风吹拂过程中只会增加滚轮旋转的扭力，不会增加横向载荷力，因滚轮是半圆受力，受力平均值是45度，而45度位是圆直径的1/4，所以横向载荷力对塔筒的横向作用力也是1/4，使本专利技术为螺旋桨塔筒四倍负荷的负载，极大地提高扭力。3.叶片开合度随风力自调，在大风情况下.扭力自调，提升抗大风能力。4.当风向吹拂的是非迎风面时，其鱼尾形三角尾舵可以在风的吹拂下带动发电机旋转至顺风方向，从而使滚轮迎风面对向风流方向，实现自动寻风。
附图说明
[0019]图1为本专利技术结构示意图；
[0020]图2为本专利技术结构主视图；
[0021]图3为本专利技术风速过大顺风区叶片打开示意图；
[0022]图4为本专利技术风速过大顺风区叶片打开主视图；
[0023]图5为本专利技术工作示意图；
[0024]图6为本专利技术工作局部示意图；
[0025]图7为本专利技术叶片结构示意图；
[0026]图8为本专利技术滚轮旋转运动工作区示意图；
[0027]图9为本专利技术顺风区和逆风区叶片全开示意图；
[0028]图10为本专利技术发电功率1KW时轴向力与径向力比例示意图
[0029]图11为螺旋桨发电机发电功率1KW时轴向力与径向力比例示意图；
[0030]图12为本专利技术发电功率2KW时轴向力与径向力比例示意图
[0031]图13为螺旋桨发电机发电功率2KW时轴向力与径向力比例示意图；
[0032]图14为本专利技术发电功率4KW时轴向力与径向力比例示意图
[0033]图15为螺旋桨发电机发电功率4KW时轴向力与径向力比例示意图；
[0034]图中：1.塔筒、2.发电机、3.回转轴承、4.滚轮、5.底座器、6.力臂支架、7.三角尾舵、8.迎风面、9.镂空框架、10.叶片、11.叶片轴、12.扭簧、13.连接杆、14.U形角码。
具体实施方式
[0035]参照图1
‑
7，一种水平轴双滚轮自调速自寻风风力发电装置，包括塔筒1和发电机2，发电机2通过回转轴承3旋转设置在塔筒1顶部，发电机2两侧对称设置有十字形的滚轮4，滚轮4与发电机2动力输入轴连接，发电机2上向滚轮4后部方向延伸设置有鱼尾形三角尾舵7，滚轮4侧面为迎风面8，滚轮4迎风面8为供风流穿过的镂空框架9，在镂空框架9处沿滚轮4的滚轮4支架的体长设置若干叶片10填充，叶片10一条边连接叶片轴11，通过叶片轴11穿插在滚轮上，并在叶片轴11上套设有扭簧12。
[0036]滚轮4滚动是属于圆运动，有半圆是顺风方向，又有半圆是逆风方向，当风流从迎风面8吹向滚轮4时，扭簧12的特性是一侧受力一侧不受力的，因此处于顺风部位的叶片10会被扭簧12所限位，填充滚轮4的镂空处，而处于逆风部位的叶片10则不会受到扭簧12限位，被风吹拂后，会自动向一侧旋转打开，从而使风可以穿过，使滚轮4转动。当风向吹拂的是非迎风面8时，其鱼尾形三角尾舵7可以在风的吹拂下带动发电机2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水平轴双滚轮自调速自寻风风力发电装置，其特征是：包括塔筒和发电机，发电机通过回转轴承旋转设置在塔筒顶部，发电机两侧对称设置有十字形的滚轮，滚轮与发电机动力输入轴连接，滚轮侧面为迎风面，滚轮迎风面为供风流穿过的镂空框架，在镂空框架内沿滚轮支架的体长设置若干叶片填充，叶片一条边连接叶片轴，通过叶片轴穿插在滚轮上，并在叶片轴上套设有扭簧。2.根据权利要求1所述的一种水平轴双滚轮自调速自寻风风力发电装置，其特征是：扭簧为两种，一种为粗扭簧，另一种为细扭簧，两种扭簧分别安装在叶片轴两端，安装方向相反。3.根据权利要求1或2所述的一种水平轴双滚轮自调速自寻风风力发电装置，其特征是：滚轮包括底座器和力臂支架，底座器为圆形，力臂支架为四个，四个力臂支架沿十字分布设置在底座器上，底座器与力臂支架垂直面的中心有圆孔，圆孔设有与发电机动力输入轴相互啮合的平键。4.根据权利要求3所述的一种水平轴双滚轮自调速自寻风风力发电装置，其特征是：力臂支架中部设置有U形角码，两个相邻的力臂支架通过连接杆配合U形角码连接固定。5.根据权利要求4所述的一种水平轴双滚轮自调速自寻风风力发电装置，其特征是：力臂支架由两块对称的等腰梯形板材构成的，板材上幵设有若干形镂空和叶片轴安装孔，板材较大一端安装在底座器上，两个板材较小一端悬空，两个板材中部通过U形角码连接固定，两个板材之间的中部延伸到小头为叶片填充区，两个板材之间的中部延伸到根部供风流通过的镂空区。6.根据权利要求2所述的一种水平轴双滚轮自...

【专利技术属性】
技术研发人员：白建东，
申请(专利权)人：白建东，
类型：发明
国别省市：