一种风轮在集风罩内位置可调的小型高效风力发电的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种风轮在集风罩内位置可调的小型高效风力发电机，其是由集风罩、风轮、第一传动轴、风轮位置调整装置、机舱、尾舵、推力滑动轴承和塔杆组成；风轮滑动套设在第一传动轴上，风轮位于集风罩中，风轮位置调整装置与风轮联接，可以带动风轮在集风罩中左右移动。本实用新型风轮位于集风罩最小过流断面时，风轮启动风速可降低一倍以上；在自然风速变化的情况下，通过风轮在变过流断面的集风罩内位置调整，风轮能长时间在额定风速附近工作，风轮桨叶的气动效率高，发电机的输出功率能够长时间稳定在额定功率附近，发电机的发电效率较高。
【专利说明】—种风轮在集风罩内位置可调的小型高效风力发电机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种小型风力发电机，特别涉及一种风轮在集风罩内位置可调的小型高效风力发电机。
【背景技术】
[0002]小型风力发电机主要用于城镇等照明，风力发电机给电瓶充电，电瓶将电能贮存起来用于夜间照明等。自然风速经常忽大忽小，当风速低于风轮的启动风速时，风力发电机无法工作，若风速长期较低，由于风轮叶片的气动效率较低，不仅风力发电机的发电效率较低，而且蓄电池也会因充电不足而降低使用寿命，当风速超过风轮的设计最大风速时，定桨距叶片因叶尖失速降低气动效率，发电机的发电效率也降低。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种风轮在集风罩内位置可调的小型高效风力发电机。
[0004]本实用新型是由集风罩、风轮、第一传动轴、风轮位置调整装置、机舱、尾舵、推力滑动轴承和塔杆组成；
[0005]集风罩是由变过流断面的喇叭型罩、第一轮毂、第一辐条轮辐、第二轮毂和第二辐条轮辐组成，第一轮毂和第二轮毂位于变过流断面的喇叭型罩的中心的内外端，第一辐条轮辐连接固定于第一轮毂与变过流断面的喇叭型罩的内壁之间，第二辐条轮辐连接固定于第二轮毂与变过流断面的喇叭型罩的内壁之间；
[0006]所述第一传动轴是由第一轴颈、外花键轴段和第二轴颈组成；
[0007]所述的风轮位置调整装置是由第一传动轴上外花键轴段、滑动组件和驱动机构组成，
[0008]滑动组件是由内花键空心阶梯轴、径向球轴承、第一推力球轴承、推拉环、第二推力球轴承、风轮和螺母组成，内花键空心阶梯轴穿套在第一传动轴的外花键轴段，风轮套设在内花键空心阶梯轴外并以螺母紧固，推拉环通过径向球轴承套在内花键空心阶梯轴外，推拉环的轴向以第一推力球轴承和第二推力球轴承夹置，第一齿条和第二齿条的右端固定在推拉环上；
[0009]驱动机构由第一齿条、撞块、两个第三支撑、两个第一齿轮、第二传动轴、第二齿轮、第三个齿轮、第二制动器、电动机和第二齿条组成，第一齿条和第二齿条分别通过设置在底板上的两个托轮支撑，第二传动轴的两端分别固定第一齿轮，两个第一齿轮分别与第一齿条和第二齿条啮合，第二传动轴以两个第三支撑枢接在底板上，第二传动轴中间段设置有第二制动器，第二传动轴中间段固定第二齿轮，第二齿轮与电动机输出轴上的第三个齿轮啮合，电动机固定在底板上，第一齿条的下方设置有撞块，撞块左右侧的底板上设置有第一行程开关和第二行程开关；
[0010]机舱是由底板、第一支撑、第一制动器、第二支撑、第一联轴器、发电机、第一行程开关、第二行程开关、四个托轮、护杆和支杆组成，发电机固定在底板上，发电机输出轴通过第一联轴器与第一传动轴联接，第一传动轴上设置第一制动器，第一制动器两侧由设置在底板上的第一支撑和第二支撑支撑第一传动轴，第一传动轴的外花键轴段穿过内花键空心阶梯轴；集风罩左侧分别固定在固连于机舱底板上的护杆和支杆上；底板上的支杆通过推力滑动轴承安装于塔杆上；尾舵安装在机舱尾部。
[0011]本实用新型的工作过程是:
[0012]当自然风速低于风轮启动风速时，风轮位置调整装置中第二制动器制动将风轮固定于集风罩内最左端，由于集风罩最小过流断面内的风速是自然风速的N倍,风速达到风轮启动风速时，风轮转动通过内花键空心阶梯轴带动传动轴转动使发电机发电，随着自然风速的增大，集风罩最小过流断面内的风速成倍增大，直至集风罩最小过流断面内的风速增大至风轮的设计最大风速时，第二制动器释放，电动机转动使第三齿轮分别与第二齿轮哨合传动，第二传动轴转动使二个第一齿轮分别与第一齿条和第二齿条形成齿轮齿条传动，使第一齿条和第二齿条通过推拉环同步推动滑动组件向右滑动，使固连于内花键空心阶梯轴上的风轮右移至集风罩过流断面内风速为风轮的额定风速位置，电动机停止转动，第二制动器制动将风轮固定于该位置，发电机在额定功率附近发电；若自然风速再增大，重复前述过程，使风轮右移至集风罩过流断面内风速为风轮的额定风速新位置，直至固连于第一齿条上的撞块与固连于机舱底板上的第二行程开关推杆相撞，电动机停止转动，第二制动器将风轮固定于最右端位置，发电机在额定功率附近发电，若自然风速再增大至风轮的设计最大风速时，第一制动器制动，风轮停止转动，发电机停止工作。若自然风速变小至风轮的额定风以下，第二制动器释放，电动机转动使第三齿轮分别与第二齿轮啮合传动，第二传动轴转动使二个第一齿轮分别与第一齿条和第二齿条形成齿轮齿条传动，使第一齿条和第二齿条通过推拉环同步拉动滑动组件向左滑动，使固连于内花键空心阶梯轴上的风轮左移至集风罩过流断面内风速为风轮的额定风速位置，电动机停止转动，第二制动器制动将风轮固定于该位置，发电机在额定功率附近发电；若自然风速再变小，重复前述过程，使风轮左移至集风罩过流断面内风速为风轮的额定风速新位置，直至固连于第一齿条上的撞块与固连于机舱底板上的第一行程开关推杆相撞，电动机停止转动，第二制动器制动将风轮固定于最左端位置，发电机发电或停止发电。
[0013]本实用新型的有益效果:
[0014]1、风轮位于集风罩最小过流断面时，风轮启动风速可降低一倍以上；
[0015]2、在自然风速变化的情况下，通过风轮在变过流断面的集风罩内位置调整，风轮能长时间在额定风速附近工作，风轮桨叶的气动效率高，发电机的输出功率能够长时间稳定在额定功率附近，发电机的发电效率较高；
[0016]3、蓄电池不会因较长时间充电不足而降低使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的立体示意图。
[0018]图2是本实用新型的立体分解示意图。
[0019]图3是本实用新型的局部立体分解示意图。
[0020]图4是本实用新型的剖视图。
[0021]图5是本实用新型的集风罩剖视图。【具体实施方式】
[0022]请参阅图1、图2、图3、图4和图5所示，实施例是由集风罩1、风轮2、第一传动轴
3、风轮位置调整装置4、机舱5、尾舵6、推力滑动轴承7和塔杆8组成；集风罩I是由变过流断面的喇叭型罩11、第一轮毂12、第一辐条轮辐13、第二轮毂14和第二辐条轮辐15组成，第一轮毂12和第二轮毂14位于变过流断面的喇叭型罩11的中心的内外端，第一辐条轮辐13连接固定于第一轮毂12与变过流断面的喇叭型罩11的内壁之间，第二辐条轮辐15连接固定于第二轮毂14与变过流断面的喇叭型罩11的内壁之间；
[0023]所述第一传动轴3是由第一轴颈31、外花键轴段32和第二轴颈33组成；
[0024]所述的风轮位置调整装置4是由第一传动轴3上外花键轴段32、滑动组件40和驱动机构41组成，
[0025]滑动组件40是由内花键空心阶梯轴400、径向球轴承401、第一推力球轴承402、推拉环403、第二推力球轴承404、风轮2和螺母405组成，内花键空心阶梯轴400穿套在第一传动轴3的外花键轴段32，风轮2套设在内花键空心阶梯轴400外并以螺母405紧固，推拉环403通过径向球轴承401套在内花键空心阶梯轴400外，推拉环403的轴向以第一推力球轴承402和第二推力球轴承404夹置，第一齿条410和第二齿条419的右端固定在推拉环403上；
[0026]驱动机构41由第一齿条410、撞块411、两个第三支撑412、两个第一齿轮413、第二传动轴414、第二齿轮415、第三齿轮416、第二制动器417、电动机418和第二齿条419组成，第一齿条410和第二齿条419分别通过设置在底板500上的两个托轮509支撑，第二传动轴414的两端分别固定第一齿轮413，两个第一齿轮413分别与第一齿条410和第二齿条419啮合，第二传动轴414以两个第三支撑412枢接在底板500上，第二传动轴414中间段设置有第二制动器417，第二传动轴414中间段固定第二齿轮415，第二齿轮415与电动机418输出轴上的第三齿轮416卩齿合，电动机418固定在底板500上,第一齿条410的下方设置有撞块411,撞块411左右侧的底板500上设置有第一行程开关507和第二行程开关508 ；
[0027]机舱5是由底板500、第一支撑501、第一制动器502、第二支撑503、第一联轴器504、发电机505、第一行程开关507、第二行程开关508、四个托轮509、护杆511和支杆512组成，发电机505固定在底板500上,发电机505的输出轴通过第一联轴器504与第一传动轴3联接，第一传动轴3上设置第一制动器502,第一制动器502两侧由设置在底板500上的第一支撑501和第二支撑503支撑第一传动轴3，第一传动轴3的外花键轴段32穿过内花键空心阶梯轴400 ;集风罩I左侧分别固定在固连于机舱5底板500上的护杆511和支杆512上；底板500上的支杆512通过推力滑动轴承7安装于塔杆8上；尾舵6安装在机舱5尾部。
[0028]本实用新型的工作过程是:
[0029]当自然风速低于风轮启动风速时，风轮位置调整装置4中第二制动器412制动将风轮2固定于集风罩I内最左端，由于集风罩I最小过流断面内的风速是自然风速的N倍，风速达到风轮2启动风速时，风轮2转动通过内花键空心阶梯轴400带动传动轴3转动使发电机505发电,随着自然风速的增大,集风罩I最小过流断面内的风速成倍增大,直至集风罩I最小过流断面内的风速增大至风轮2的设计最大风速时，第二制动器417释放，电动机418转动使第三齿轮416分别与第二齿轮415啮合传动，第二传动轴414转动使二个第一齿轮413分别与第一齿条410和第二齿条419形成齿轮齿条传动，使第一齿条410和第二齿条419通过推拉环403同步推动滑动组件40向右滑动，使固连于内花键空心阶梯轴400上的风轮2右移至集风罩过流断面内风速为风轮2的额定风速位置，电动机418停止转动，第二制动器417制动将风轮2固定于该位置，发电机505在额定功率附近发电；若自然风速再增大，重复前述过程，使风轮2右移至集风罩I过流断面内风速为风轮2的额定风速新位置，直至固连于第一齿条410上的撞块411与固连于机舱5底板500上的第二行程开关508推杆相撞，电动机418停止转动,第二制动器417将风轮2固定于最右端位置,发电机505在额定功率附近发电，若自然风速再增大至风轮2的设计最大风速时，第一制动器502制动，风轮2停止转动，发电机505停止工作。若自然风速变小至风轮2的额定风以下，第二制动器417释放，电动机418转动使第三齿轮416分别与第二齿轮415啮合传动，第二传动轴414转动使二个第一齿轮413分别与第一齿条410和第二齿条419形成齿轮齿条传动，使第一齿条410和第二齿条419通过推拉环403同步拉动滑动组件40向左滑动，使固连于内花键空心阶梯轴400上的风轮2左移至集风罩过流断面内风速为风轮2的额定风速位置，电动机418停止转动，第二制动器417制动将风轮2固定于该位置，发电机505在额定功率附近发电；若自然风速再变小，重复前述过程，使风轮2左移至集风罩I过流断面内风速为风轮2的额定风速新位置,直至固连于第一齿条410上的撞块411与固连于机舱5底板500上的第一行程开关507推杆相撞，电动机418停止转动，第二制动器417制动将风轮2固定于最左端位置，发电机505发电或停止发电。
【权利要求】
1.一种风轮在集风罩内位置可调的小型高效风力发电机，其特征在于:是由集风罩(I)、风轮(2)、第一传动轴(3)、风轮位置调整装置(4)、机舱(5)、尾舵(6)、推力滑动轴承(7)和塔杆(8)组成；集风罩(I)是由变过流断面的喇叭型罩(11)、第一轮毂(12)、第一辐条轮辐(13)、第二轮毂(14)和第二辐条轮辐(15)组成，第一轮毂(12)和第二轮毂(14)位于变过流断面的喇叭型罩(11)的中心的内外端，第一辐条轮辐(13)连接固定于第一轮毂(12)与变过流断面的喇叭型罩(11)的内壁之间，第二辐条轮辐(15)连接固定于第二轮毂(14)与变过流断面的喇叭型罩(11)的内壁之间； 所述第一传动轴(3)是由第一轴颈(31)、外花键轴段(32)和第二轴颈(33)组成； 所述的风轮位置调整装置(4)是由第一传动轴(3)上外花键轴段(32)、滑动组件(40)和驱动机构(41)组成， 所述的滑动组件(40)是由内花键空心阶梯轴(400)、径向球轴承(401)、第一推力球轴承(402 )、推拉环(403 )、第二推力球轴承(404 )、风轮(2 )和螺母(405 )组成，内花键空心阶梯轴(400)穿套在第一传动轴(3)的外花键轴段(32)，风轮(2)套设在内花键空心阶梯轴(400)外并以螺母(405)紧固，推拉环(403)通过径向球轴承(401)套在内花键空心阶梯轴(400)外,推拉环(403)的轴向以第一推力球轴承(402)和第二推力球轴承(404)夹置,第一齿条(410)和第二齿条(419)的右端固定在推拉环(403)上； 所述的驱动机构(41)由第一齿条(410)、撞块(411)、两个第三支撑(412)、两个第一齿轮(413)、第二传动轴(414)、第二齿轮(415)、第三齿轮(416)、第二制动器(417)、电动机(418)和第二齿条(419)组成，第一齿条(410)和第二齿条(419)分别通过设置在底板(500)上的两个托轮(509)支撑，第二传动轴(414)的两端分别固定第一齿轮(413)，两个第一齿轮(413)分别与第一齿条(410)和第二齿条(419)啮合，第二传动轴(414)以两个第三支撑(412)枢接在底板(500)上，第二传动轴(414)中间段设置有第二制动器(417)，第二传动轴(414)中间段固定第二齿轮(415)，第二齿轮(415)与电动机(418)输出轴上的第三齿轮(416)卩齿合，电动机(418)固定在底板(500)上,第一齿条(410)的下方设置有撞块(411),撞块(411)左右侧的底板(500)上设置有第一行程开关(507)和第二行程开关(508)； 所述的机舱(5)是由底板(500)、第一支撑(501)、第一制动器(502)、第二支撑(503)、第一联轴器(504)、发电机(505)、、第一行程开关(507)、第二行程开关(508)、四个托轮(509)、护杆(511)和支杆(512)组成，发电机(505)固定在底板(500)上，发电机(505)的输出轴通过第一联轴器(504)与第一传动轴(3)联接,第一传动轴(3)上设置第一制动器(502)，第一制动器(502)两侧由设置在底板(500)上的第一支撑(501)和第二支撑(503)支撑第一传动轴(3)，第一传动轴(3)的外花键轴段(32)穿过内花键空心阶梯轴(400);集风罩(I)左侧分别固定在固连于机舱(5)底板(500)上的护杆(511)和支杆(512)上；底板(500)上的支杆(512)通过推力滑动轴承(7)安装于塔杆(8)上；尾舵(6)安装在机舱(5)尾部。
【文档编号】F03D11/00GK203730218SQ201420115331
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年3月13日 优先权日:2014年3月13日
【发明者】尤爽, 王继新, 李研, 梁福生, 王佳欣, 陈嘉迪, 于向军 申请人:吉林大学