一种风帆式风力发电机的制作方法

本发明涉及风力发电，尤其涉及一种风帆式风力发电机。

背景技术：

1、风力发电，顾名思义就是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。传统的商业风力发电机的风能转化装置多为三叶片螺旋桨式结构，装机高度多位几十米甚至上百米，为保证其运行安全，会限定叶片的最高转速，降低了风能利用率。受风的不稳定因素影响，传统的商业风力发电机做不到24小时发电，全年有30%的时间处于停摆状态，满负荷发电的时间只有30%，年平均发电效率大概在22%左右。再加上其较高的装机高度以及柱式的支撑结构，导致其安装及维护成本较高，而且一旦出现大风天气刹车失效或其他状况导致风叶转速过高等情况，极易造成支撑柱或叶片断裂，继而造成较大的经济损失。

2、目前，市场上出现了一种风帆式的风力发电机，其风能转化装置为水平旋转的风帆式结构，相比于传统的三叶片螺旋桨式结构，其装机高度有了明显降低，而且其支撑结构为框架式结构，装机面积大，安全性高，降低了安装和维护成本。

3、但是由于风能转化装置为水平旋转结构，其受风面为面向来风的一侧叶片所扫过的面积，准确来讲应为叶片的回转直径与其高度的乘积。由于叶片在水平面内回转，就造成有效受风面积仅为其受风面的一半，另一半则为阻力面积，其受到的风力则为阻止风叶回转的阻力。现有技术的风帆式风力发电机为解决阻力风的问题，将风叶转动设置于风叶框架上，其回转到风阻区域时，风叶的伸展方向与风向保持一致，从而避免阻力风的问题。但是，采用此种结构后，风能转化装置的有效受风面积偏小，风能转化率低，导致机组的发电效率低，经济效益不理想。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种风帆式风力发电机，其能够对作用在风叶上的风向进行调整，进而增大风能转化装置的有效受风面积，提高风能转化率，进而提高其经济效益。

2、本发明是这样实现的，一种风帆式风力发电机，包括支撑架和转动设置于所述支撑架上的风帆装置以及风向调整装置，所述风向调整装置包括调风框架，所述调风框架内侧设有若干调风板，所述调风板按照一定的角度设置于所述调风框架上；

3、所述风帆装置包括风帆转轴，所述风帆转轴上沿其周向均布设有若干风叶，所述风帆装置转动设置于所述风向调整装置的内侧。

4、作为一种改进的方案，所述调风框架为圆柱形框架，并与所述风帆转轴同轴设置，所述调风板沿所述调风框架的周向均匀布置并且设置于所述调风框架的内侧。

5、作为一种改进的方案，所述支撑架上设有承重平台，所述调风框架的回转轴处设有调风转轴，所述调风转轴转动设置于所述承重平台上；

6、所述支撑架上设有用于限制所述风向调整装置转动的锁止机构。

7、作为一种改进的方案，所述调风框架的下面设有调风环形轨道，所述承重平台上设有沿其周向均布的多个承重压力辊，所述承重压力辊的辊子上边缘滚动抵接在所述调风环形轨道的下面；

8、所述承重压力辊内设有弹性调心机构，使所述辊子在所述弹性调心机构的缓冲力作用下上下移动。

9、作为一种改进的方案，所述风叶通过风叶框架设置于所述风帆转轴上，所述风叶框架的下面设有风帆环形轨道，所述风向调整装置的底边框上也设有沿其周向均布的多个所述承重压力辊，所述承重压力辊的辊子滚动抵接在所述风帆环形轨道的下面。

10、作为一种改进的方案，所述锁止机构包括转动法兰和固定法兰，所述转动法兰固定套设于所述调风转轴上，所述转动法兰的外周面上沿其周向开设有多个锁止槽，所述锁止槽呈弧形结构并且与所述转动法兰的外周面平滑过渡；

11、所述固定法兰固定于所述承重平台上，所述固定法兰上沿其周向设有多个沿其径向延伸的固定套，所述固定套内套设有活塞杆，所述活塞杆的外端位于所述固定套内，所述固定套的外端拧设有调节螺塞，所述活塞杆的外端与所述调节螺塞的内端之间抵接有压缩弹簧；

12、所述活塞杆的另一端伸出所述固定套并转动设有压力辊，所述压力辊抵接在所述锁止槽的面上。

13、作为一种改进的方案，所述调风板通过调风板安装组件转动安装于所述调风框架上，所述调风板安装组件包括安装于所述调风框架上的限制所述调风板转动角度的限位安装件和用于安装所述调风板的转动安装件；

14、所述转动安装件铰接于所述限位安装件上，所述限位安装件上设有限制所述转动安装件的转动角度的限位部。

15、作为一种改进的方案，所述调风框架上设有用于调控所述调风板的迎风角度的调风板控制机构。

16、作为一种改进的方案，所述风帆装置和所述风向调整装置之间设有电磁加速装置；

17、所述电磁加速装置包括电感线圈绕组、控制器和导磁体，所述电感线圈绕组固定于所述调风框架上，所述电感线圈绕组用于产生电磁力，为所述导磁体提供加速度；

18、所述控制器包括位置传感器和控制单元，所述位置传感器用于感应所述导磁体靠近和远离所述电感线圈绕组，并向所述控制单元发出感应信号，所述控制单元用于接收所述位置传感器发出的感应信号，并控制所述电感线圈绕组的电路通断，以准确地为所述导磁体提供加速度；

19、所述导磁体固定设置于所述风帆装置上，并为所述风叶的转动提供助力。

20、作为一种改进的方案，所述风帆装置上设有沿所述风叶的转动轨迹均布的若干导磁体安装部，所述导磁体固定设置于所述导磁体安装部上；

21、所述电感线圈绕组以及所述控制器对应设置有多个，并沿对应所述导磁体的运动轨迹的周向均布设置。

22、作为一种改进的方案，所述支撑架上设有太阳能电池板，所述太阳能电池板的电力输出端与所述电磁加速装置电连接。

23、由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果如下：

24、本发明提供的风帆式风力发电机，由于其在风帆装置的外侧设置了风向调整装置，并且风向调整装置内设置了若干调风板，通过调风板将来风进行导流；采用风向调整装置后，风叶一般为固定式安装结构，受调风板的导流作用影响，处于推力风区域内的风叶所受到的风力的风向转变为正向风叶的方向，确保其所受的风推力不被减弱；处于风阻区域的风叶所受的风力，则被调风板导流后变向，一部分转化为推动风叶转动的推力，一部分则被导流出风向调整装置，在化解风阻的同时，增加了风帆装置的有效受风面积，从而提高了风能转化率，进而提高发电效率，提高其经济效益。

25、采用圆柱形的调风框架，并且将调风板沿调风框架的周向均匀布置并且设置于其内侧，即可实现风帆装置的“万向受风”，即无论风从何向吹来，都不影响调风板的调风导流作用及风帆装置的有效受风面积，确保其风能利用率及发电效率。

26、在支撑架上设置承重平台，在调风框架的回转轴处设有调风转轴，并使调风转轴转动设置于承重平台上，则可实现风向调整装置以调风转轴为中心进行旋转；当风速过大时，为防止风叶转动过快，而造成安全风险，通过风向调整装置的旋转，使调风板卸掉一部分风力，从而确保风帆装置的正常运转。

27、将调风板通过转动受限的限位安装件安装于调风框架上，使得调风板可沿风叶的正转方向进行有限转动，从而增大有效受风面积，进一步提升风向调整装置的风向调整效果。

28、在调风框架上设置调风板控制机构可便于工作人员根据实际工况的需要，调控调风板的迎风角度，使其达到最佳的导流卸风效果。

29、在支撑架上设置用于限制风向调整装置转动的锁止机构，则可确保风向调整装置在正常风力情况下保持固定，在强风情况下进行旋转，以保护机组的安全运行。

30、在调风框架的下面设有调风环形轨道，在承重平台上设有沿其周向均布的多个承重压力辊，并使承重压力辊的辊子上边缘滚动抵接在调风环形轨道的下面，则可实现在回转径向上对风向调整装置进行两点甚至多点支撑，分解调风转轴处的支撑压力，确保对风向调整装置的有效支撑；在承重压力辊内设置弹性调心机构后，即使在生产或安装过程中，调风框架由于其重力作用产生一定的形变，或者调风环形轨道产生形变，在转动过程中，在弹性调心机构的作用下，辊子会适应性地上下移动，且不受风向调整装置转动离心力的影响，进而实现对风向调整装置的有效支撑。

31、同理，采用承重压力辊对风帆装置进行支撑，也能实现对风帆装置获得同样的支撑效果。

32、采用滚动摩擦预压缩式的锁止机构，压力辊在压缩弹簧的作用下抵接在锁止槽内，在正常风力的状况下，由于压缩弹簧的弹性力作用，压力辊与转动法兰之间的摩擦力大于风力对风向调整装置产生的转动力，因此转动法兰会被锁止，使风向调整装置固定在承重平台上；当风力足够大时，其转动力大于压力辊与转动法兰之间的摩擦力，风向调整装置则在风力的作用下进行带阻尼转动，从而达到卸风效果；由于压力辊与转动法兰之间的摩擦力为滚动摩擦力，因此，在转动法兰转动的过程中，压力辊会发生转动，两者之间因摩擦产生的热量较低，两者之间因摩擦产生的磨损也较低，从而对转动法兰和压力辊实现了有效保护，延长两者的使用寿命。

33、在风帆装置和风向调整装置之间设有电磁加速装置，则可通过控制器的位置传感器感应导磁体的位置，电感线圈绕组在控制器的控制下适时通断电，从而实现对导磁体施加正向或反向拉力，从而实现对风帆装置的加速或减速。

34、在风帆装置和风向调整装置之间均布设有多个电磁加速装置，则可实现对风帆装置的连续加速或减速。

35、在支撑架上设有太阳能电池板，并将太阳能电池板的电力输出端与电磁加速装置电连接，即可实现对电磁加速装置的连续供电，确保电磁加速装置正常工作。

36、将调风板通过调风板安装座安装于调风框架上，并且其安装角度可调，则可便于工作人员根据实际需要，选择不同的安装角度的调风板安装座进行安装；或者选用角度可调式的调风板安装座，通过调整调风板安装座的安装角度，从而调整调风板的调风导流角度，以在确保该风帆式风力发电机运行的安全性。

37、本发明提供的风帆式风力发电机，通过风向调整装置将来风进行导流，在化解风阻的同时，能够增加风帆装置的有效受风面积，从而提高了风能转化率，进而提高发电效率，提高其经济效益。