一种可手动变桨的风机模型的制作方法

本实用新型涉及用于展示风力电机变桨工作原理的教学模型领域，具体是一种可手动变桨的风机模型。

背景技术：

风能是一种取之不尽的可再生能源，人类利用风能的地方有风力发电、风力提水等，风力电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备，变桨系统作为大型风电机组控制系统的核心部分之一，对机组安全、稳定、高效的运行具有十分重要的作用，稳定的变桨控制已成为当前大型风力电机组控制技术研究的热点和难点之一。

由于缺乏风机变桨直观的教学仪器装置，在科普教育及教学中很难让人理解其工作原理和流程，随着科学技术的发展和人们对教学要求的提高，为了能够更好的在教学中进行演示，提高教学效果，人们需要一种模型仪器来直观的演示风机变桨并与教材知识紧密的结合，来取得良好的教学效果，模型需能够在反应主要结构及流程的基础上删繁就简，让观看者清晰直观的了解风机变桨的工作原理及其主要结构，是风机模型制作现在所要解决的问题。

技术实现要素：

针对以上技术问题，本实用新型所要达到的技术效果是提供具有结构简单、操作简便、具有较好展示效果的可手动变桨的风机模型。

为解决上述技术问题，本实用新型所提供的一种可手动变桨的风机模型，包括支座，所述支座顶部固定安装有支撑板，所述支撑板上固定设置有齿轮箱和电机，所述电机通过导线与固定于所述支座上的灯泡电连接，所述齿轮箱与所述电机之间通过动力输出轴固定连接，所述齿轮箱与轮毂的圆心之间通过动力输入轴固定连接；所述轮毂表面均匀分布有若干叶片，所述叶片后缘通过合页与所述轮毂固定连接，所述轮毂表面固定安装有轨道，所述轨道上滑动设置有移动凸轮和移动按钮，所述移动凸轮与所述移动按钮之间通过连接杆固定连接，所述移动凸轮顶部与所述叶片的侧面接触。

进一步，所述移动按钮包括卡齿块、滑动底座，所述卡齿块与所述滑动底座之间通过弹簧b连接，所述卡齿块通过所述连接杆与所述移动凸轮连接，所述卡齿块底部外边缘处固定连接有卡齿a，所述卡齿a与所述轨道上的卡齿b相匹配。

进一步，所述叶片前缘固定连接有棘爪，该棘爪通过弹簧a与所述轮毂连接。

进一步，所述轨道设置于所述弹簧a、合页与所述轮毂连接点之间。

进一步，所述移动凸轮的截面为工型结构，所述移动凸轮底部嵌于所述轨道内。

进一步，所述轨道长度不大于所述轮毂的半径。

进一步，所述动力输出轴由连接轴a通过联轴器a与连接轴b固定组合而成，所述动力输入轴由连接轴c通过联轴器b与连接轴d固定组合而成。

进一步，所述叶至少有两个。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型中移动凸轮与叶片侧面接触，所以随着移动凸轮的前进或后退，移动凸轮可顶起或放下叶片，轮毂上的叶片可呈一定倾斜角度，通过移动凸轮的位置变化，叶片的倾斜角度也随之变化，此装置较为简易的呈现出风机叶片变桨的过程及工作原理，在实际教学中具有较好的展示效果。

2、本实用新型通过导线将电机与灯泡电连接，可通过灯泡明暗程度，更加直观的观察风电叶片功率测试实验。

3、本实用新型中叶片上设置有棘爪，棘爪与轮毂上的弹簧a固定连接，将移动凸轮滑动至合适位置时，此时由于移动凸轮将叶片顶起或放下，弹簧a产生一定的拉力，此拉力可将叶片固定在合适角度不晃动，避免了叶片在转动过程中，出现叶片角度偏离的问题，提高了装置的展示效果。

4、本实用新型在轨道上设置有卡齿b，且卡齿b与移动按钮上的卡齿a相匹配，正常未按压时，移动按钮与轨道处于卡紧状态，通过按压移动按钮，移动按钮上的卡齿a与轨道上的卡齿b相错位，使移动按钮带动移动凸轮行进，移动凸轮移动至合适位置时，松开移动按钮，在弹簧b的作用下，移动按钮恢复至初始位置，卡齿a与卡齿b处于卡紧状态，保证了移动凸轮的位置固定，从而间接的保证了装置手动变桨过程的稳定性，有效的提高了装置的展示效果。

5、本实用新型在动力输入轴和动力输出轴上均设置有联轴器，通过鼓风机模拟外界风力吹动叶片转动时，可有效保护动力输入轴和动力输出轴在转动过程中承受过大的载荷，起到过载保护的作用。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为图1的左视图；

图3为本实用新型叶片与滑轨的位置结构示意图；

图4为本实用新型轨道的俯视结构示意图；

图5为本实用新型移动凸轮与移动按钮的截面示意图。

图中：1、支座，2、轮毂，3、转动轴，4、叶片，5、合页，6、棘爪，7、弹簧a，8、轨道，9、移动凸轮，10、移动按钮，10-1、卡齿块，10-2、滑动底座，10-3、弹簧b，11、连接杆，12、卡齿a，13、卡齿b，14、联轴器b，15、齿轮箱，16、联轴器a，17、电机，18、动力输入轴，18-1、连接轴c，18-2、连接轴d，19、动力输出轴，19-1、连接轴a，19-2、连接轴b，20、导线，21、灯泡，22、支撑板。

具体实施方式

下面结合附图说明对本实用新型做进一步说明。

如图1、2、3、4、5所示的一种可手动变桨的风机模型，包括支座1，支座1顶部固定安装有支撑板22，支撑板22上固定设置有齿轮箱15和电机17，电机17通过导线20与固定于支座1上的灯泡21电连接，齿轮箱15与电机17之间通过动力输出轴19固定连接，齿轮箱15与轮毂2的圆心之间通过动力输入轴18固定连接；轮毂2表面均匀分布有若干叶片4，叶片4后缘通过合页5与轮毂2固定连接，轮毂2表面固定安装有轨道8，轨道8上滑动设置有移动凸轮9和移动按钮10，移动凸轮9与移动按钮10之间通过连接杆11固定连接，移动凸轮9顶部与叶片4的侧面接触；移动按钮10包括卡齿块10-1、滑动底座10-2，卡齿块10-1与滑动底座10-2之间通过弹簧b10-3连接，卡齿块10-1通过连接杆11与移动凸轮9连接，卡齿块10-1底部外边缘处固定连接有卡齿a12，卡齿a12与轨道8上的卡齿b13相匹配；叶片4前缘固定连接有棘爪6，该棘爪6通过弹簧a7与轮毂2连接；轨道8设置于弹簧a7、合页5与轮毂2连接点之间；移动凸轮9的截面为工型结构，移动凸轮9底部嵌于轨道8内；轨道8长度不大于轮毂2的半径；动力输出轴19由连接轴a19-1通过联轴器a16与连接轴b19-2固定组合而成，动力输入轴18由连接轴c18-1通过联轴器b14与连接轴d18-2固定组合而成；叶片4至少有两个。

本实用新型的工作过程为：在装置使用前，确保装置完好，确保卡齿块10-1的卡齿a12与轨道8上的卡齿b13处于相互卡紧状态，确保弹簧a7处于无拉伸状态，且叶片4贴近于轮毂2表面，当教学中需要风机模型展示叶片变桨实验时，向下按动移动按钮10，并且使其向轮毂2边缘处移动，在向下按压移动按钮10的同时，移动按钮10向下压动弹簧b10-3，使弹簧b10-3具有向上的弹力，移动按钮10上的卡齿块10-1在向下按压作用下，卡齿a12与卡齿b13相错位，从而移动按钮10在外力作用下可移动，移动按钮10的移动带动了移动凸轮9的移动，移动凸轮9边缘最低端处顶起叶片4，叶片4相对于轮毂2会有一定的倾斜角度，随着移动凸轮9向轮毂2边缘处的移动，叶片4的倾斜角度会随着移动凸轮9的型状变化而逐渐变化，当需要叶片4的角度变化至实验需要角度时，不再推动移动按钮10，并停止按压，弹簧b10-3在自身的弹力作用下向上弹动恢复至原始状态，弹簧10-3带动卡齿块10-1恢复至初始状态，即卡齿块10-1的卡齿a12与轨道8上的卡齿b13处于相互卡紧状态，移动按钮10处于固定状态，不会带动移动凸轮9随意移动，确保了叶片4在一定倾斜角度时的稳定性，同时由于叶片4处于一定倾斜角度，使与叶片4连接的弹簧a7具有一定的弹力，在此弹力的作用下，轮毂2转动过程中，弹簧a7可拉住叶片4保持一定的稳定性，避免了因转动导致叶片4倾斜角度的偏离，从而间接的保证了实验的稳定性；叶片4角度调整完毕后，开启外置鼓风机，鼓风机模拟外界风力吹动叶片4及轮毂2转动，从而带动动力输入轴18转动，动力输入轴18通过齿轮箱15（pls36行星增速器pls-lll）又带动了动力输出轴19转动，从而带动电机17（佳宝丽xd_mnv6w_78y61rqb风力发电机）发电，电机17（佳宝丽xd_mnv6w_78y61rqb风力发电机）通过导线20与灯泡21电连接，根据叶片从开始转动至恒定转动，灯泡21亮度也是由暗变亮，当叶片4在外置鼓风机固定风力的吹动下，一直保持恒定转速na时，灯泡21亮度为anits；当叶片4调至无角度变化时，即移动凸轮9不顶起叶片4时，再次开启外置鼓风机，使鼓风机保持固定风力大小，根据叶片从开始转动至恒定转动，灯泡21其亮度也是由暗变亮，当叶片4在外置鼓风机固定风力的吹动下，一直保持恒定转速nb时，灯泡21亮度为bnits，当叶片4角度调整至不同程度时，通过观察灯泡21的明暗程度，直观的了解叶片风机变桨模型教学中功率测试实验；此装置结构简单、操作简便，在删繁就简的基础上，能够清楚直观的展示风机变桨的工作原理，起到了很好的教学展示效果。