專利名稱：風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軟風(fēng)啟動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
韋發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)，尤其涉及一種在軟風(fēng)環(huán)境條件下能使風(fēng)力發(fā)電機(jī) 正常啟動(dòng)，并能運(yùn)行發(fā)電的軟風(fēng)啟動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
目前普遍使用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)都包括葉輪、葉輪軸、變速機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)、風(fēng) 向校正裝置、蓄電池等，葉輪安裝在葉輪軸上，葉輪軸通過一組變速機(jī)構(gòu)帶動(dòng) 發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，風(fēng)向校正裝置確保葉輪對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)各運(yùn)動(dòng)件之
間均存在磨擦，當(dāng)風(fēng)力小于3級(jí)(風(fēng)速小于3.4m/s)時(shí)，風(fēng)力對(duì)葉輪作用所產(chǎn) 生的扭矩小于各運(yùn)動(dòng)件之間靜磨擦力矩，因而現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)在軟風(fēng)條件下 是無法啟動(dòng)運(yùn)行發(fā)電的，這是限制風(fēng)力發(fā)電機(jī)推廣應(yīng)用的主要技術(shù)障礙。大家 知道，風(fēng)能存在于自然界，它是由太陽輻射熱所引起的，太陽能照射到地球表 面，引起地球表面各處受熱不均，產(chǎn)生溫差，引起大氣的對(duì)流而形成風(fēng)。風(fēng)是 流動(dòng)的空氣，它有速度，有密度，所以含有能量，風(fēng)是取之不盡的清潔能源， 但風(fēng)能分布的隨機(jī)性很強(qiáng)，沒有特定規(guī)律，在不同地區(qū)，不同季節(jié)，不同時(shí)段 的風(fēng)力都不相同，并不是每天都有3級(jí)以上的風(fēng)，風(fēng)力小于3級(jí)的天氣時(shí)常存 在。目前，風(fēng)力發(fā)電機(jī)只能為一些無電源的固定場所不定時(shí)地提供電能，或作 為農(nóng)村、山區(qū)家庭用電的補(bǔ)充電源。如何使風(fēng)力發(fā)電機(jī)在軟風(fēng)條件下能正常運(yùn) 轉(zhuǎn)發(fā)電，這是人們共同關(guān)注并渴望解決的技術(shù)難題。為此人們開展了一系列的 創(chuàng)新設(shè)計(jì)，吉林大學(xué)的方顯忠教授在專利200720094027.7公開了一種《葉片式 風(fēng)力發(fā)電機(jī)》，它是利用兩只互為倒置的套裝錐筒，使進(jìn)入導(dǎo)風(fēng)筒內(nèi)的風(fēng)流增速 后再吹動(dòng)發(fā)電機(jī)葉輪，從而提高流經(jīng)葉片風(fēng)的速度和密度，增大流經(jīng)葉片風(fēng)的 體積流量，迫使風(fēng)力發(fā)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)利用軟風(fēng)就能發(fā)電的目的，擴(kuò)大風(fēng)能的利用率。其核心技術(shù)是通過一種導(dǎo)風(fēng)裝置提高流經(jīng)葉輪的風(fēng)速，達(dá)到 軟風(fēng)啟動(dòng)運(yùn)行發(fā)電的目的，這是軟風(fēng)啟動(dòng)發(fā)電的一種理論性技術(shù)方案，還沒有 得到實(shí)踐驗(yàn)證，到目前為止，該方案尚未得到應(yīng)用實(shí)施，實(shí)施和應(yīng)用困難。
大家知道，對(duì)于同一運(yùn)動(dòng)副來講，其動(dòng)磨擦系數(shù)要小于靜磨擦系數(shù)，即要 將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉輪從靜止?fàn)顟B(tài)進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)所需要的能量要比維護(hù)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)
的葉輪繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的能量要大，也就是說，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，風(fēng)力小于3 級(jí)的軟風(fēng)雖然不足以使風(fēng)力發(fā)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電，但若給風(fēng)力發(fā)電機(jī)提供一定 啟動(dòng)能量，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，那么3級(jí)以下風(fēng)力的軟風(fēng) 就有可能維持風(fēng)力發(fā)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電，基于這一理論申請(qǐng)人經(jīng)過研究和試驗(yàn)， 找到了一種利用軟風(fēng)就能使風(fēng)力發(fā)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電的新方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軟風(fēng)啟動(dòng)裝置，配備了這一裝置，
風(fēng)力發(fā)電機(jī)在軟風(fēng)條件下就能運(yùn)行發(fā)電，提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間和發(fā)電
效率，提高了風(fēng)能的利用率。
所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軟風(fēng)啟動(dòng)裝置，其特征是它包括葉輪l、葉輪軸2、慣 性輪9、啟動(dòng)電機(jī)80、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)81、電磁離合器82、啟動(dòng)軸83、輸入齒輪 84、接收齒輪85，葉輪l、慣性輪9和接收齒輪85均安裝在葉輪軸2上，輸入 齒輪84安裝在啟動(dòng)軸83上，啟動(dòng)電機(jī)80通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)81、電磁離合器 82和啟動(dòng)齒輪組驅(qū)動(dòng)葉輪軸2轉(zhuǎn)動(dòng)，所述啟動(dòng)齒輪組由輸入齒輪84、接收齒輪 85組成，啟動(dòng)齒輪組中的輸入齒輪84與接收齒輪85嚙合或脫離由電磁離合器 82控制，所述啟動(dòng)電機(jī)80由蓄電池7供電，啟動(dòng)電機(jī)80和電磁離合器82均由 電控裝置ll控制。
進(jìn)一步，所述慣性輪9與安裝在葉輪軸2上的其它轉(zhuǎn)動(dòng)件一體化； 進(jìn)一步，所述慣性輪9與安裝在葉輪軸2上的初級(jí)大齒輪31合并為一體。 進(jìn)一步，所述慣性輪9與安裝在葉輪軸2的初級(jí)大齒輪31和接收齒輪85 三者合并為一體。
當(dāng)環(huán)境風(fēng)力為軟風(fēng)時(shí)(風(fēng)速在1.5 3.3m/s)，依靠風(fēng)力自身作用力不能克服風(fēng)力發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)磨擦阻力，風(fēng)力發(fā)電機(jī)當(dāng)然不能正常啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)有了軟風(fēng)啟動(dòng)裝置，只要風(fēng)速大于1.5m/s就能充分利用軟風(fēng)進(jìn) 行發(fā)電，由于在葉輪軸2上安裝了能夠儲(chǔ)存動(dòng)能和釋放動(dòng)能的慣性輪9，在啟動(dòng) 電機(jī)80與葉輪軸2之間增設(shè)了由蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)81、啟動(dòng)齒輪組構(gòu)成的發(fā)電機(jī)啟 動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)能量給予機(jī)構(gòu)，當(dāng)外界的風(fēng)速在1.5-3.3級(jí)之間時(shí)，電控裝置11就會(huì)控 制啟動(dòng)電機(jī)80和電磁離合器82使它們工作，此時(shí)，電磁離合器82處于閉合狀 態(tài)，啟動(dòng)電機(jī)80通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)81帶動(dòng)啟動(dòng)齒輪組和葉輪軸2旋轉(zhuǎn)，使安 裝在葉輪軸2上的慣性輪9轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)整個(gè)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn) 動(dòng)的慣性輪9內(nèi)儲(chǔ)存了能克服系統(tǒng)磨擦阻力的動(dòng)能，使發(fā)電機(jī)進(jìn)入動(dòng)磨擦階段， 由于系統(tǒng)的動(dòng)磨擦阻力要小于系統(tǒng)的靜磨擦阻力，軟風(fēng)作用于葉輪所產(chǎn)生的能 量大于系統(tǒng)的動(dòng)磨擦阻力所消耗的能量，因此夠維護(hù)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電，經(jīng)過試 驗(yàn)，只要有1.5m/s以上的軟風(fēng)就能進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電，極大地提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的 運(yùn)行時(shí)間和效率，提高了風(fēng)能的利用率。


圖1為裝有軟風(fēng)啟動(dòng)裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理框圖2為裝有軟風(fēng)啟動(dòng)裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖3是葉輪軸與發(fā)電機(jī)之間變速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)示意圖4為軟風(fēng)啟動(dòng)裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中l(wèi)-葉輪；2-葉輪軸；3-變速機(jī)構(gòu)；31-初級(jí)大齒輪；32-過渡軸； 33-初級(jí)小齒輪；34-二級(jí)大齒輪；35-二級(jí)小齒輪；4-發(fā)電機(jī)；5-支架；
6-立柱法蘭；7-蓄電池；8-軟風(fēng)啟動(dòng)裝置；80-啟動(dòng)電機(jī)；81-蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)；
82-電磁離合器；83-啟動(dòng)軸；84-輸入齒輪；85-接收齒輪；9-慣性輪； 10-制動(dòng)裝置；ll-電控裝置；12-風(fēng)向調(diào)節(jié)裝置；13-充電器；14-逆變器； 15-用電器；16-風(fēng)向檢測(cè)儀；17-風(fēng)速檢測(cè)儀。
具體實(shí)施例方式
下面以裝有軟風(fēng)啟動(dòng)裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)為例來說明本發(fā)明的具體實(shí)施方
式
實(shí)施例1:圖1 4所示的是裝有軟風(fēng)啟動(dòng)裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它包括葉輪1、
葉輪軸2、變速機(jī)構(gòu)3、發(fā)電機(jī)4、支架5、立柱法蘭6、蓄電池7、軟風(fēng)啟動(dòng)裝 置8、慣性輪9、制動(dòng)裝置10、電控裝置11，在葉輪軸2上安裝有葉輪1和慣 性輪9，發(fā)電機(jī)4安裝在支架5上，裝有葉輪1和慣性輪9的葉輪軸2結(jié)合件經(jīng) 變速機(jī)構(gòu)3驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)4，支架5固定在立柱法蘭6上，變速機(jī)構(gòu)3設(shè)置在葉輪 軸2和發(fā)電機(jī)4之間，軟風(fēng)啟動(dòng)裝置8與葉輪軸2相連；所述變速機(jī)構(gòu)3包括 安裝在葉輪軸2上的初級(jí)大齒輪31、安裝在過渡軸32上的初級(jí)小齒輪33和二 級(jí)大齒輪34、帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的二級(jí)小齒輪35，初級(jí)大齒輪31和初級(jí)小齒輪 33相嚙合，二級(jí)大齒輪34與二級(jí)小齒輪35相嚙合；所述軟風(fēng)啟動(dòng)裝置8包括 啟動(dòng)電機(jī)80、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)81、電磁離合器82、啟動(dòng)軸83、輸入齒輪84和接 收齒輪85，輸入齒輪84安裝在啟動(dòng)軸83上，接收齒輪85安裝在葉輪軸2上， 啟動(dòng)電機(jī)80通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)81和電磁離合器82驅(qū)動(dòng)設(shè)置在啟動(dòng)軸83和葉 輪軸2之間的啟動(dòng)齒輪組，使裝有葉輪1和慣性輪9的葉輪軸2轉(zhuǎn)動(dòng)，電磁離 合器82控制著啟動(dòng)齒輪組中輸入齒輪84與接收齒輪85嚙合或脫離；所述啟動(dòng) 電機(jī)80由蓄電池7供電，啟動(dòng)電機(jī)80和電磁離合器82均由電控裝置11控制， 在本例中，所述慣性輪9與初級(jí)大齒輪31合并為一體。 這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的具體工作過程如下
當(dāng)環(huán)境風(fēng)力為1.5~3.3m/s的軟風(fēng)，依靠風(fēng)力自身作用力不能克服風(fēng)力發(fā)電 機(jī)的啟動(dòng)磨擦阻力，此時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)不能正常啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電，風(fēng)速檢測(cè)儀17 將檢測(cè)到風(fēng)速信息發(fā)送給電控裝置11，經(jīng)信息處理自動(dòng)向啟動(dòng)電機(jī)80和電磁離 合器82發(fā)出起動(dòng)工作信號(hào)指令，此時(shí)，電磁離合器82處于閉合狀態(tài)，啟動(dòng)電 機(jī)80通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)81帶動(dòng)啟動(dòng)齒輪組和葉輪軸2旋轉(zhuǎn)，由于在葉輪軸2 上裝有慣性輪9，當(dāng)整個(gè)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性輪9內(nèi)儲(chǔ)存了能克服系統(tǒng)磨擦阻力的動(dòng)能，使發(fā)電機(jī)進(jìn)入動(dòng)磨擦階段，由于系統(tǒng)的動(dòng)磨 擦阻力要小于系統(tǒng)的靜磨擦阻力，軟風(fēng)作用于葉輪所產(chǎn)生的能量大于系統(tǒng)的動(dòng)
磨擦阻力所消耗的能量，因此能夠維護(hù)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電。當(dāng)風(fēng)速大于3級(jí)(風(fēng) 速大于3.4m/s)時(shí)，風(fēng)速檢測(cè)儀17將采集到的相關(guān)信號(hào)輸入電控裝置11，軟風(fēng) 啟動(dòng)裝置中的電磁離合器82處于斷開狀態(tài)，發(fā)電機(jī)依靠風(fēng)力能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電； 當(dāng)遇到強(qiáng)臺(tái)風(fēng)、颶風(fēng)等超強(qiáng)風(fēng)力時(shí)，制動(dòng)裝置10限制葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)自 動(dòng)關(guān)閉，停止發(fā)電，設(shè)定發(fā)電機(jī)的安全風(fēng)速為25m/s，如果風(fēng)速超過這個(gè)速度就 要自動(dòng)關(guān)閉；當(dāng)風(fēng)向變化時(shí)，風(fēng)向檢測(cè)儀16將檢測(cè)到的信息傳給電控裝置11， 并使風(fēng)向調(diào)節(jié)裝置12能及時(shí)調(diào)整葉輪1的朝向，確保葉輪正面迎風(fēng)。發(fā)電機(jī)運(yùn) 轉(zhuǎn)發(fā)出的交流電經(jīng)充電器13對(duì)蓄電池7進(jìn)行充電儲(chǔ)存，蓄電池7再經(jīng)逆變器14 輸出供應(yīng)給用電器15。經(jīng)過試驗(yàn)，本發(fā)明只要有1.5m/s以上的軟風(fēng)就能進(jìn)行風(fēng) 力發(fā)電，極大地提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間和效率，提高了風(fēng)能利用率。
本發(fā)明的實(shí)施方式很多，慣性輪9可以安裝在葉輪軸2的任意位置上，慣 性輪9可以與安裝在葉輪軸2上的其它轉(zhuǎn)動(dòng)件可以一體化，例如，在上例中， 可將慣性輪9與初級(jí)大齒輪31—體化；也可以將慣性輪9、初級(jí)大齒輪31、接 收齒輪85三者合并為一體。只要在葉輪軸2上增設(shè)慣性輪9，在風(fēng)速為1.5 3.3m/s的軟風(fēng)條件下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)能量由軟風(fēng)啟動(dòng)裝置來提供的一切方 案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軟風(fēng)啟動(dòng)裝置，其特征是它包括葉輪(1)、葉輪軸(2)、慣性輪(9)、啟動(dòng)電機(jī)(80)、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)(81)、電磁離合器(82)、啟動(dòng)軸(83)、輸入齒輪(84)、接收齒輪(85)，葉輪(1)、慣性輪(9)和接收齒輪(85)均安裝在葉輪軸(2)上，輸入齒輪(84)安裝在啟動(dòng)軸(83)上，啟動(dòng)電機(jī)(80)通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)(81)、電磁離合器(82)和啟動(dòng)齒輪組驅(qū)動(dòng)葉輪軸(2)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述啟動(dòng)齒輪組由輸入齒輪(84)、接收齒輪(85)組成，啟動(dòng)齒輪組中的輸入齒輪(84)與接收齒輪(85)嚙合或脫離由電磁離合器(82)控制，所述啟動(dòng)電機(jī)(80)由蓄電池(7)供電，啟動(dòng)電機(jī)(80)和電磁離合器(82)均由電控裝置(11)控制。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軟風(fēng)啟動(dòng)裝置，其特征是所述慣 性輪(9)與安裝在葉輪軸(2)的初級(jí)大齒輪(31)合并為一體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軟風(fēng)啟動(dòng)裝置，其特征是所述慣 性輪(9)、初級(jí)大齒輪(31)和接收齒輪(85)三者合并為一體。
全文摘要
風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軟風(fēng)啟動(dòng)裝置，它包括葉輪、慣性輪、啟動(dòng)電機(jī)、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、電磁離合器、啟動(dòng)軸、輸入齒輪、接收齒輪，葉輪、慣性輪和接收齒輪均安裝在葉輪軸上，輸入齒輪安裝在啟動(dòng)軸上，啟動(dòng)電機(jī)通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、電磁離合器和啟動(dòng)齒輪組驅(qū)動(dòng)葉輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述啟動(dòng)齒輪組由輸入齒輪、接收齒輪組成，啟動(dòng)齒輪組的嚙合或脫離由電磁離合器控制，所述啟動(dòng)電機(jī)由蓄電池供電，啟動(dòng)電機(jī)和電磁離合器均由電控裝置控制。軟風(fēng)啟動(dòng)裝置能克服風(fēng)力發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)靜磨擦力使其轉(zhuǎn)動(dòng)，依靠軟風(fēng)就能使風(fēng)力發(fā)電機(jī)維護(hù)運(yùn)行發(fā)電。經(jīng)過實(shí)試驗(yàn)，只要有1.5m/s以上的軟風(fēng)就能進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電，提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間和效率，提高了風(fēng)能的利用率。
文檔編號(hào)F03D9/00GK101586531SQ200910033479
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月22日
發(fā)明者趙延風(fēng), 陳小松, 雷良俊 申請(qǐng)人:金壇市譽(yù)泰隆能源科技有限公司