一种具有自动保护功能的风力发电机的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有自动保护功能的风力发电机,包括底座、竖向设置的塔架、发电机构和若干叶片，所述塔架设置在底座的上方，所述发电机构设置在塔架的顶端，该具有自动保护功能的风力发电机通过驱动电机实现保护块向轮毂靠近，使保护杆克服第一弹簧和第二弹簧做功，从而降低了叶片的转速，起到了保护功能，不仅如此，在稳压输出电路中通过集成电路的反馈端对输出电压进行采集，从而分别控制第二场效应管和第三场效应管的通断来调整输出电压的稳定性，同时，通过集成电路的过电压保护端对输出电压进行采样，防止了由于第二场效应管和第三场效应管的分压不稳定而造成将电源电路烧坏的现象，提高了稳压输出电路的可靠性。
【专利说明】
一种具有自动保护功能的风力发电机
技术领域
[0001]本发明涉及一种具有自动保护功能的风力发电机。
【背景技术】
[0002]风能曾是蒸汽机发明之前最重要的动力，数千年前就有了帆船用于交通运输，后来有了风车用来磨面和抽水。近年来，由于传统能源逐渐枯竭、环境污染问题日益严重，风能作为清洁的能源逐渐得到人们的重视，风力发电机同其他水力、火力发电机械一样，作为动力源替代人力对生产力的发展发挥重要作用。
[0003]现有的风力发电机在发电过程中，遇上强风天气时缺乏相应的保护措施，风叶转速过快，发电机工作强度增大，使发电机容易损坏，同时风力发电机的发电运行状况取决于天气条件，当风力状况不稳定时，发电机输出电压不稳定，为了稳定的电压输出，发电机中通常设有稳压输出电路，但现有的稳压输出电路不仅稳定性差，而且缺乏一定的保护功能，可靠性差，使得风力发电机的实用性较差。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:为了克服现有技术的不足，提供一种的具有自动保护功能的风力发电机。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种具有自动保护功能的风力发电机，包括底座、竖向设置的塔架、发电机构和若干叶片，所述塔架设置在底座的上方，所述发电机构设置在塔架的顶端，所述叶片与发电机构传动连接；
[0006]所述发电机构包括机舱和轮毂，所述机舱设置在塔架的顶端，所述轮毂设置在机舱靠近叶片的一侧，所述叶片周向均匀分布在轮毂的外周，所述轮毂的外周还设有两根保护杆，所述保护杆垂直设置在轮毂上且位于叶片和机舱之间；
[0007]所述机舱靠近叶片的一侧还设有两个保护单元，所述保护单元包括驱动电机、驱动轴、移动块和保护块，所述驱动电机固定在机舱的一侧，所述驱动电机与驱动轴传动连接，所述驱动轴穿过移动块，所述驱动轴的外周设有外螺纹，所述移动块内设有内螺纹，所述驱动轴的外螺纹与移动块的内螺纹相匹配，所述保护块固定在移动块靠近叶片的一侧，所述保护块的竖向截面的形状为U形，所述U形截面的开口朝向保护杆，所述保护块内设有第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧和第二弹簧均与轮毂平行，所述第二弹簧位于第一弹簧和轮毂之间；
[0008]所述机舱内设有稳压输出模块，所述稳压输出模块内设有稳压输出电路，所述稳压输出电路包括集成电路、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、电感、第一场效应管、第二场效应管和第三场效应管，所述集成电路的型号为RT9202，所述集成电路的开关设置端与第一场效应管的源极连接，所述第一场效应管的漏极接地，所述集成电路的电源端通过第四电容接地，所述集成电路的接地端接地，所述集成电路的场效应管驱动电源端通过第二电容接地，所述集成电路的场效应管驱动电源端通过第四电阻外接12V直流电压电源，所述集成电路的开关设置端通过第一电阻外接5V直流电压电源，所述集成电路的过电压保护端通过电感和第六电容组成的串联电路与集成电路的反馈端连接，所述第二电阻和第三电阻组成的串联电路的一端接地，所述第二电阻和第三电阻组成的串联电路的另一端分别与电感和第六电容连接，所述集成电路的反馈端分别与第二电阻和第三电阻连接，所述第三电容的一端接地，所述第三电容的另一端分别与电感和第六电容连接，所述第二场效应管的源极与集成电路的高电压阀值端连接，所述第三场效应管的源极与集成电路的低电压阀值端连接，所述集成电路的过电压保护端分别与第二场效应管的漏极和第三场效应管的源极连接，所述第二场效应管的源极外接5V直流电压电源，所述第三场效应管的漏极接地，所述第二场效应管的源极和第三场效应管的漏极之间连接有第五电容和第一电容的并联电路。
[0009]作为优选，为了稳固塔架，所述塔架的周向设有若干均匀分布的辅助支撑单元，所述辅助支撑单元包括支杆和竖向设置的支柱，所述支杆的一端固定在塔架上，所述支杆的另一端固定在支柱上。
[0010]作为优选，为了防止雨水降落浸入到机舱内部造成短路影响风力发电机运行，所述机舱的上方设有防雨机构，所述防雨机构包括防雨罩和两个竖向设置的支撑柱，所述支撑柱固定在机舱的上方，所述防雨罩架设在支撑柱上。
[0011]作为优选，为了方便机舱散热，所述机舱的顶部设有若干气孔。
[0012]作为优选，为了提高防雨罩的保护范围，有效地保护机舱，所述防雨罩的竖向截面的形状为半圆弧形。
[0013]作为优选，利用扭力弹簧材质柔软、韧度大、能够承受扭转变形的特点，为了提高保护单元的使用寿命使其能长期运行，所述第一弹簧和第二弹簧均为扭力弹簧。
[0014]本发明的有益效果是，该具有自动保护功能的风力发电机通过驱动电机实现保护块向轮毂靠近，使叶片转速过快时，通过转动的保护杆克服第一弹簧和第二弹簧的阻力做功，从而降低了叶片的转速，起到了保护功能，不仅如此，在稳压输出电路中通过集成电路的反馈端对输出电压进行采集，从而分别控制第二场效应管和第三场效应管的通断来调整输出电压的稳定性，同时，通过集成电路的过电压保护端对输出电压进行采样，防止了由于第二场效应管和第三场效应管的分压不稳定而造成将电源电路烧坏的现象，提高了稳压输出电路的可靠性。
【附图说明】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0016]图1是本发明的具有自动保护功能的风力发电机的结构示意图；
[0017]图2是本发明的具有自动保护功能的风力发电机的发电机构的结构示意图；
[0018]图3是本发明的具有自动保护功能的风力发电机的保护单元的结构示意图；
[0019]图4是本发明的具有自动保护功能的风力发电机的机舱的结构示意图；
[0020]图5是本发明的具有自动保护功能的风力发电机的机舱的结构示意图；
[0021]图6是本发明的具有自动保护功能的风力发电机的稳压输出电路的电路原理图；
[0022]图中:1.底座，2.支杆，3.支柱，4.塔架，5.机舱，6.防雨罩，7.轮毂，8.叶片，9.支撑柱，10.气孔，11.保护杆，12.保护单元，13.驱动电机，14.驱动轴，15.移动块，16.保护块，17.第一弹簧，18.第二弹簧，Ul.集成电路，Cl.第一电容，C2.第二电容，C3.第三电容，C4.第四电容，C5.第五电容，C6.第六电容，Rl.第一电阻，R2.第二电阻，R3.第三电阻，R4.第四电阻，L1.电感，Ql.第一场效应管，Q2.第二场效应管，Q3.第三场效应管。
【具体实施方式】
[0023]现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0024]如图1-图6所示，一种具有自动保护功能的风力发电机，包括底座1、竖向设置的塔架4、发电机构和若干叶片8，所述塔架4设置在底座I的上方，所述发电机构设置在塔架4的顶端，所述叶片4与发电机构传动连接；
[0025]所述发电机构包括机舱5和轮毂7，所述机舱5设置在塔架4的顶端，所述轮毂7设置在机舱5靠近叶片4的一侧，所述叶片4周向均匀分布在轮毂7的外周，所述轮毂7的外周还设有两根保护杆11，所述保护杆11垂直设置在轮毂7上且位于叶片4和机舱5之间；
[0026]所述机舱5靠近叶片8的一侧还设有两个保护单元12，所述保护单元12包括驱动电机13、驱动轴14、移动块15和保护块16，所述驱动电机13固定在机舱5的一侧，所述驱动电机13与驱动轴14传动连接，所述驱动轴14穿过移动块15，所述驱动轴14的外周设有外螺纹，所述移动块15内设有内螺纹，所述驱动轴14的外螺纹与移动块15的内螺纹相匹配，所述保护块16固定在移动块15靠近叶片4的一侧，所述保护块16的竖向截面的形状为U形，所述U形截面的开口朝向保护杆U，所述保护块16内设有第一弹簧17和第二弹簧18，所述第一弹簧17和第二弹簧18均与轮毂7平行，所述第二弹簧18位于第一弹簧17和轮毂7之间；
[0027 ]所述机舱5内设有稳压输出模块，所述稳压输出模块内设有稳压输出电路，所述稳压输出电路包括集成电路U1、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、电感L1、第一场效应管Ql、第二场效应管Q2和第三场效应管Q3，所述集成电路Ul的型号为RT9202，所述集成电路Ul的开关设置端与第一场效应管Ql的源极连接，所述第一场效应管Ql的漏极接地，所述集成电路UI的电源端通过第四电容C4接地，所述集成电路UI的接地端接地，所述集成电路UI的场效应管驱动电源端通过第二电容C2接地，所述集成电路Ul的场效应管驱动电源端通过第四电阻R4外接12V直流电压电源，所述集成电路Ul的开关设置端通过第一电阻Rl外接5V直流电压电源，所述集成电路UI的过电压保护端通过电感LI和第六电容C6组成的串联电路与集成电路Ul的反馈端连接，所述第二电阻R2和第三电阻R3组成的串联电路的一端接地，所述第二电阻R2和第三电阻R3组成的串联电路的另一端分别与电感LI和第六电容C6连接，所述集成电路Ul的反馈端分别与第二电阻R2和第三电阻R3连接，所述第三电容C3的一端接地，所述第三电容C3的另一端分别与电感LI和第六电容C6连接，所述第二场效应管Q2的源极与集成电路Ul的高电压阀值端连接，所述第三场效应管Q3的源极与集成电路Ul的低电压阀值端连接，所述集成电路Ul的过电压保护端分别与第二场效应管Q2的漏极和第三场效应管Q3的源极连接，所述第二场效应管Q2的源极外接5V直流电压电源，所述第三场效应管Q3的漏极接地，所述第二场效应管Q2的源极和第三场效应管Q3的漏极之间连接有第五电容C5和第一电容Cl的并联电路。
[0028]作为优选，为了稳固塔架4，所述塔架4的周向设有若干均匀分布的辅助支撑单元，所述辅助支撑单元包括支杆2和竖向设置的支柱3，所述支杆2的一端固定在塔架4上，所述支杆2的另一端固定在支柱3上。
[0029]作为优选，为了防止雨水降落浸入到机舱5内部造成短路影响风力发电机运行，所述机舱5的上方设有防雨机构，所述防雨机构包括防雨罩6和两个竖向设置的支撑柱9，所述支撑柱9固定在机舱5的上方，所述防雨罩6架设在支撑柱9上。
[0030]作为优选，为了方便机舱5散热，所述机舱5的顶部设有若干气孔10。
[0031]作为优选，为了提高防雨罩6的保护范围，有效地保护机舱5，所述防雨罩6的竖向截面的形状为半圆弧形。
[0032]作为优选，利用扭力弹簧材质柔软、韧度大、能够承受扭转变形的特点，为了提高保护单元12的使用寿命使其能长期运行，所述第一弹簧17和第二弹簧18均为扭力弹簧。
[0033]该风力发电机运行过程中，风力吹动叶片8旋转，带动轮毂7转动，在机舱5内部实现风能转化为电能，为了保证风力发电机稳定的电压输出，机舱5内部的稳压输出模块开始运行，在其中的稳压输出电路中，通过第二场效应管Q2和第三场效应管Q3对电源电压进行分压输出额定电压。在输出过程中，为了保证电压的稳定，通过集成电路Ul的反馈端对输出电压进行采集，从而来分别控制第二场效应管Q2和第三场效应管Q3的通断来调整输出电压的稳定性，同时，为了起到对电路的保护，通过集成电路Ul的过电压保护端对输出电压进行采样，防止了由于第二场效应管Q2和第三场效应管Q3的分压不稳定而造成将电源电路烧坏的现象，提高了稳压输出电路的可靠性。
[0034]当遭遇强风天气时，叶片8的转速过快，容易导致风力发电机的损坏，此时启动保护单元12对叶片8的转速进行限制，从而达到对该风力发电机保护的目的。在保护单元12中，通过驱动电机13的转动，带动驱动轴14沿自身轴线旋转，由于驱动轴14上的外螺纹与移动块15内的内螺纹相匹配，从而使移动块15向轮毂7—侧发生移动，通过移动块15的移动带动保护块16向保护杆11靠近，从而使叶片8转动时，轮毂7外周的保护杆11切割到保护块16内的第一弹簧17和第二弹簧18，保护杆11需要克服第一弹簧17和第二弹簧18的阻力才能使轮毂7继续转动，从而使轮毂7的转速下降，进而降低了叶片8的转速，当叶片8转速下降到一定转速时，驱动电机13反向旋转，带动移动块15远离轮毂7移动，从而使保护块16远离保护杆11，此时保护杆11转动时脱离第一弹簧17，但仍需克服第二弹簧18做功使叶片8继续旋转，从而使转速下降速度不至于过快，使转速过低，从而保证了下降过程中发电机一定的发电功率。该具有自动保护功能的风力发电机通过驱动电机13实现保护块16向轮毂7靠近，使叶片8转速过快时，通过转动的保护杆11克服第一弹簧17和第二弹簧18的阻力做功，从而降低了叶片8的转速，起到了安全保护的功能。
[0035]与现有技术相比，该具有自动保护功能的风力发电机通过驱动电机13实现保护块16向轮毂7靠近，使叶片8转速过快时，通过转动的保护杆11克服第一弹簧17和第二弹簧18的阻力做功，从而降低了叶片8的转速，起到了保护功能，不仅如此，在稳压输出电路中通过集成电路Ul的反馈端对输出电压进行采集，从而分别控制第二场效应管Q2和第三场效应管Q3的通断来调整输出电压的稳定性，同时，通过集成电路Ul的过电压保护端对输出电压进行采样，防止了由于第二场效应管Q2和第三场效应管Q3的分压不稳定而造成将电源电路烧坏的现象，提高了稳压输出电路的可靠性。
[0036]以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【主权项】
1.一种具有自动保护功能的风力发电机，其特征在于，包括底座(I)、竖向设置的塔架(4)、发电机构和若干叶片(8)，所述塔架(4)设置在底座(I)的上方，所述发电机构设置在塔架(4)的顶端，所述叶片(4)与发电机构传动连接； 所述发电机构包括机舱(5)和轮毂(7)，所述机舱(5)设置在塔架(4)的顶端，所述轮毂(7)设置在机舱(5)靠近叶片(4)的一侧，所述叶片(4)周向均匀分布在轮毂(7)的外周，所述轮毂(7)的外周还设有两根保护杆(11)，所述保护杆(11)垂直设置在轮毂(7)上且位于叶片(4)和机舱(5)之间； 所述机舱(5)靠近叶片(8)的一侧还设有两个保护单元(12)，所述保护单元(12)包括驱动电机(13)、驱动轴(I4)、移动块(I5)和保护块(I6)，所述驱动电机(I3)固定在机舱(5)的一侧，所述驱动电机(13)与驱动轴(14)传动连接，所述驱动轴(14)穿过移动块(15)，所述驱动轴(14)的外周设有外螺纹，所述移动块(15)内设有内螺纹，所述驱动轴(14)的外螺纹与移动块(15)的内螺纹相匹配，所述保护块(16)固定在移动块(15)靠近叶片(4)的一侧，所述保护块(16)的竖向截面的形状为U形，所述U形截面的开口朝向保护杆(11)，所述保护块(16)内设有第一弹簧(17)和第二弹簧(18)，所述第一弹簧(17)和第二弹簧(18)均与轮毂(7)平行，所述第二弹簧(18)位于第一弹簧(17)和轮毂(7)之间； 所述机舱(5)内设有稳压输出模块，所述稳压输出模块内设有稳压输出电路，所述稳压输出电路包括集成电路(Ul)、第一电容(Cl)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、第五电容(C5)、第六电容(C6)、第一电阻(Rl)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、电感(LI)、第一场效应管(Ql)、第二场效应管(Q2)和第三场效应管(Q3)，所述集成电路(Ul)的型号为RT9202，所述集成电路(Ul)的开关设置端与第一场效应管(Ql)的源极连接，所述第一场效应管(Ql)的漏极接地，所述集成电路(Ul)的电源端通过第四电容(C4)接地，所述集成电路(Ul)的接地端接地，所述集成电路(Ul)的场效应管驱动电源端通过第二电容(C2)接地，所述集成电路(Ul)的场效应管驱动电源端通过第四电阻(R4)外接12V直流电压电源，所述集成电路(Ul)的开关设置端通过第一电阻(Rl)外接5V直流电压电源，所述集成电路(Ul)的过电压保护端通过电感(LI)和第六电容(C6)组成的串联电路与集成电路(Ul)的反馈端连接，所述第二电阻(R2)和第三电阻(R3)组成的串联电路的一端接地，所述第二电阻(R2)和第三电阻(R3)组成的串联电路的另一端分别与电感(LI)和第六电容(C6)连接，所述集成电路(Ul)的反馈端分别与第二电阻(R2)和第三电阻(R3)连接，所述第三电容(C3)的一端接地，所述第三电容(C3)的另一端分别与电感(LI)和第六电容(C6)连接，所述第二场效应管(Q2)的源极与集成电路(Ul)的高电压阀值端连接，所述第三场效应管(Q3)的源极与集成电路(Ul)的低电压阀值端连接，所述集成电路(Ul)的过电压保护端分别与第二场效应管(Q2)的漏极和第三场效应管(Q3)的源极连接，所述第二场效应管(Q2)的源极外接5V直流电压电源，所述第三场效应管(Q3)的漏极接地，所述第二场效应管(Q2)的源极和第三场效应管(Q3)的漏极之间连接有第五电容(C5)和第一电容(Cl)的并联电路。2.如权利要求1所述的具有自动保护功能的风力发电机，其特征在于，所述塔架(4)的周向设有若干均匀分布的辅助支撑单元，所述辅助支撑单元包括支杆(2)和竖向设置的支柱(3)，所述支杆(2)的一端固定在塔架(4)上，所述支杆(2)的另一端固定在支柱(3)上。3.如权利要求1所述的具有自动保护功能的风力发电机，其特征在于，所述机舱(5)的上方设有防雨机构，所述防雨机构包括防雨罩(6)和两个竖向设置的支撑柱(9)，所述支撑柱(9)固定在机舱(5)的上方，所述防雨罩(6)架设在支撑柱(9)上。4.如权利要求1所述的具有自动保护功能的风力发电机，其特征在于，所述机舱(5)的顶部设有若干气孔(10)。5.如权利要求4所述的具有自动保护功能的风力发电机，其特征在于，所述防雨罩(6)的竖向截面的形状为半圆弧形。6.如权利要求4所述的具有自动保护功能的风力发电机，其特征在于，所述第一弹簧(17)和第二弹簧(18)均为扭力弹簧。
【文档编号】F03D7/02GK106089580SQ201610446355
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】虞伟明
【申请人】虞伟明