專利名稱：軟風(fēng)啟動型風(fēng)力發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機，尤其涉及一種在軟風(fēng)環(huán)境條件下能夠正常啟動， 并能運行發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電機。
背景技術(shù)：
目前普遍使用的風(fēng)力發(fā)電機都包括葉輪、葉輪軸、變速機構(gòu)、發(fā)電機、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構(gòu)帶動 發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，風(fēng)向校正裝置確保葉輪對準風(fēng)向，由于風(fēng)力發(fā)電機內(nèi)各運動件之
間均存在磨擦，當(dāng)風(fēng)力小于3級(風(fēng)速小于3.3m/s)時，風(fēng)力對葉輪作用所產(chǎn) 生的扭矩小于各運動件之間靜磨擦力矩，因而現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機在軟風(fēng)條件下 (風(fēng)速在0.3 3.3m/s)是無法啟動運行發(fā)電的，這是限制風(fēng)力發(fā)電機推廣應(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 對流而形成風(fēng)。風(fēng)是流動的空氣，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)能分布的隨機性很強，沒有特定規(guī)律，在不同地區(qū)， 不同季節(jié)，不同時段的風(fēng)力都不相同，并不是每天都有3級以上的風(fēng)，風(fēng)力小 于3級的天氣時常存在。目前，風(fēng)力發(fā)電機只能為一些無電源的固定場所不定 時地提供電能，或作為農(nóng)村、山區(qū)家庭用電的補充電源。如何使風(fēng)力發(fā)電機在 軟風(fēng)條件下能正常運轉(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，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》，它是利用兩只互為倒置的套裝錐筒，使進入 導(dǎo)風(fēng)筒內(nèi)的風(fēng)流增速后再吹動發(fā)電機葉輪，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)電機正常運轉(zhuǎn)發(fā)電，實現(xiàn)利用軟風(fēng)就能發(fā)電的目的，擴大風(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，達到軟風(fēng)啟動運行發(fā)電的目的，這是軟風(fēng)啟動發(fā)電的一種理論性 技術(shù)方案，還沒有得到實踐驗證，到目前為止，該方案尚未得到應(yīng)用實施，實 施和應(yīng)用困難。
大家知道，對于同一運動副來講，其動磨擦系數(shù)要小于靜磨擦系數(shù)，即要 將風(fēng)力發(fā)電機的葉輪從靜止狀態(tài)進入運轉(zhuǎn)狀態(tài)所需要的能量要比維護轉(zhuǎn)動狀態(tài)
的葉輪繼續(xù)運轉(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 級的風(fēng)雖然不足以使風(fēng)力發(fā)電機正常運轉(zhuǎn)發(fā)電，但若給風(fēng)力發(fā)電機提供一定啟 動能量，使風(fēng)力發(fā)電機從靜止狀態(tài)進入運轉(zhuǎn)狀態(tài)，那么3級以下風(fēng)力就有可能 維持風(fēng)力發(fā)電機正常運轉(zhuǎn)發(fā)電，基于這一理論申請人經(jīng)過硏究和試驗，找到了 一種利用軟風(fēng)就能使風(fēng)力發(fā)電機正常運轉(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軟風(fēng)啟動型風(fēng)力發(fā)電機，它在軟風(fēng)條件下就能運 行發(fā)電，提高了風(fēng)力發(fā)電機的運行時間和發(fā)電效率，提高了風(fēng)能利用率。
所述軟風(fēng)啟動型風(fēng)力發(fā)電機，包括葉輪l、葉輪軸2、變速機構(gòu)3、發(fā)電機 4、支架5、立柱法蘭6、蓄電池7和電控裝置11，葉輪1安裝在葉輪軸2的前 端，發(fā)電機4安裝在支架5上，裝有葉輪l的葉輪軸2經(jīng)變速機構(gòu)3驅(qū)動發(fā)電 機4，支架5固定在立柱法蘭6上，其特征是還包括軟風(fēng)啟動裝置8，在葉輪 軸2上還裝有慣性輪9，所述軟風(fēng)啟動裝置8包括啟動電機80、蝸輪蝸桿機構(gòu) 81、電磁離合器82、啟動軸83、輸入齒輪84、接收齒輪85，輸入齒輪84安裝 在啟動軸83上，接收齒輪85安裝在葉輪軸2上，啟動電機80通過蝸輪蝸桿機 構(gòu)81和電磁離合器82驅(qū)動設(shè)置在啟動軸83和葉輪軸2之間的啟動齒輪組，使 裝有葉輪1和慣性輪9的葉輪軸2轉(zhuǎn)動，電磁離合器82控制啟動齒輪組中的輸 入齒輪84與接收齒輪85嚙合或脫離；所述啟動電機80由蓄電池7供電，啟動 電機80和電磁離合器82均由電控裝置11控制。
進一步，所述變速機構(gòu)3包括安裝在葉輪軸2上的初級大齒輪31，安裝在 過渡軸32上的初級小齒輪33和二級大齒輪34，帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)的二級小齒輪
435，初級大齒輪31和初級小齒輪33相嚙合，二級大齒輪34與二級小齒輪35 相嚙合。
進一步，所述慣性輪9與初級大齒輪31合并為一體。 進一步，所述慣性輪9、初級大齒輪31、接收齒輪85三者合并為一體。 由于在本發(fā)明中增設(shè)了軟風(fēng)啟動裝置，當(dāng)環(huán)境風(fēng)力只達到軟風(fēng)級(風(fēng)速在
0.3~3.3m/s)時，依靠風(fēng)力自身作用力不能克服風(fēng)力發(fā)電機的啟動磨擦阻力，此
時，風(fēng)力發(fā)電機不能正常啟動運轉(zhuǎn)發(fā)電，此時，電控裝置11控制啟動電機80
和電磁離合器82使它們工作，電磁離合器82處于閉合狀態(tài)，啟動電機80通過
蝸輪蝸桿機構(gòu)81帶動啟動齒輪組和葉輪軸2旋轉(zhuǎn)，使安裝在葉輪軸2上的慣性
輪9轉(zhuǎn)動，當(dāng)整個發(fā)電機運轉(zhuǎn)系統(tǒng)進入運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，轉(zhuǎn)動的慣性輪9內(nèi)儲存了
能克服系統(tǒng)磨擦阻力的動能，使發(fā)電機進入動磨擦階段，由于系統(tǒng)的動磨擦阻
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)的動磨擦
阻力所消耗的能量，因此能夠維護發(fā)電機運轉(zhuǎn)發(fā)電，經(jīng)過試驗，只要有1.5m/s
以上的軟風(fēng)就能進行風(fēng)力發(fā)電，極大地提高了風(fēng)力發(fā)電機的運行時間和效率，
提高了風(fēng)能利用率。


圖1為本發(fā)明的工作原理框圖； 圖2為本發(fā)明中機械結(jié)構(gòu)示意圖3是葉輪軸與發(fā)電機之間變速機構(gòu)的傳動示意圖4為軟風(fēng)啟動裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中l(wèi)-葉輪；2-葉輪軸；3-變速機構(gòu)；31-初級大齒輪；32-過渡軸； 33-初級小齒輪；34-二級大齒輪；35-二級小齒輪；4-發(fā)電機；5-支架；
6-立柱法蘭；7-蓄電池；8-軟風(fēng)啟動裝置；80-啟動電機；81-蝸輪蝸桿機構(gòu)；
82-電磁離合器；83-啟動軸；84-輸入齒輪；85-接收齒輪；9-慣性輪； 10-制動裝置；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)向檢測儀；17-風(fēng)速檢測儀。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作詳細說明
實施例l:所述軟風(fēng)啟動型風(fēng)力發(fā)電機，如圖1~4所示，它包括葉輪l、葉 輪軸2、變速機構(gòu)3、發(fā)電機4、支架5、立柱法蘭6、蓄電池7、軟風(fēng)啟動裝置 8、慣性輪9、制動裝置IO、電控裝置ll，在葉輪軸2上安裝有葉輪1和慣性輪 9，發(fā)電機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 機構(gòu)3驅(qū)動發(fā)電機4，支架5固定在立柱法蘭6上，變速機構(gòu)3設(shè)置在葉輪軸2 和發(fā)電機4之間，軟風(fēng)啟動裝置8與葉輪軸2相連；所述變速機構(gòu)3包括安裝 在葉輪軸2上的初級大齒輪31、安裝在過渡軸32上的初級小齒輪33和二級大 齒輪34、帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)的二級小齒輪35，初級大齒輪31和初級小齒輪33相 嚙合，二級大齒輪34與二級小齒輪35相嚙合；所述軟風(fēng)啟動裝置8包括啟動 電機80、蝸輪蝸桿機構(gòu)81、電磁離合器82、啟動軸83、輸入齒輪84和接收齒 輪85,輸入齒輪84安裝在啟動軸83上，接收齒輪85安裝在葉輪軸2上，啟動 電機80通過蝸輪蝸桿機構(gòu)81和電磁離合器82驅(qū)動設(shè)置在啟動軸83和葉輪軸2 之間的啟動齒輪組，使裝有葉輪1和慣性輪9的葉輪軸2轉(zhuǎn)動，電磁離合器82 控制著啟動齒輪組中輸入齒輪84與接收齒輪85嚙合或脫離；所述啟動電機80 由蓄電池7供電，啟動電機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與初級大齒輪31合并為一體。
這種風(fēng)力發(fā)電機的具體工作過程如下
當(dāng)環(huán)境風(fēng)速在1.5 3.3m/s的軟風(fēng)條件下，依靠風(fēng)力自身作用力不能克服風(fēng) 力發(fā)電機的啟動磨擦阻力，此時，風(fēng)力發(fā)電機不能正常啟動運轉(zhuǎn)發(fā)電，風(fēng)速檢 測儀17將檢測到風(fēng)速信息發(fā)送給電控裝置11，經(jīng)信息處理自動向啟動電機80 和電磁離合器82發(fā)出起動工作信號指令，此時，電磁離合器82處于閉合狀態(tài)， 啟動電機80通過蝸輪蝸桿機構(gòu)81帶動啟動齒輪組和葉輪軸2旋轉(zhuǎn)，由于在葉 輪軸2上裝有慣性輪9，當(dāng)整個發(fā)電機運轉(zhuǎn)系統(tǒng)進入運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，轉(zhuǎn)動的慣性輪9內(nèi)儲存了能克服系統(tǒng)磨擦阻力的動能，使發(fā)電機進入動磨擦階段，由于系統(tǒng)的 動磨擦阻力要小于系統(tǒng)的靜磨擦阻力，軟風(fēng)作用于風(fēng)葉所產(chǎn)生的能量大于系統(tǒng) 的動磨擦阻力所消耗的能量，因此能夠維護發(fā)電機運轉(zhuǎn)發(fā)電。當(dāng)風(fēng)速大于3級 (風(fēng)速大于3.4m/s)時，風(fēng)速檢測儀17將采集到的相關(guān)信號輸入電控裝置11， 軟風(fēng)啟動裝置中的電磁離合器82處于斷開狀態(tài)，發(fā)電機依靠風(fēng)力能夠正常運轉(zhuǎn) 發(fā)電；當(dāng)遇到強臺風(fēng)、颶風(fēng)等超強風(fēng)力時，制動裝置10限制葉輪轉(zhuǎn)動，風(fēng)力發(fā) 電機自動關(guān)閉，停止發(fā)電，設(shè)定發(fā)電機的安全風(fēng)速為25m/s，如果風(fēng)速超過這個 速度就要自動關(guān)閉；當(dāng)風(fēng)向變化時，風(fēng)向檢測儀16將檢測到的信息傳給電控裝 置11，并使風(fēng)向調(diào)節(jié)裝置12能及時調(diào)整葉輪1的朝向，確保葉輪正面迎風(fēng)。發(fā) 電機運轉(zhuǎn)發(fā)出的交流電經(jīng)充電器13對蓄電池7進行充電儲存，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，本發(fā)明只要有1.5m/s以上的軟風(fēng)就 能進行風(fēng)力發(fā)電，極大地提高了風(fēng)力發(fā)電機的運行時間和效率，提高了風(fēng)能利 用率。
本發(fā)明的實施方式很多，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)動件可以一體化，例如，在上例中， 可將慣性輪9與初級大齒輪31—體化；也可以將慣性輪9、初級大齒輪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 3.3 m/s的軟風(fēng)條件下，風(fēng)力發(fā)電機的啟動能量由軟風(fēng)啟動裝置來提供的一切方案均 在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種軟風(fēng)啟動型風(fēng)力發(fā)電機，包括葉輪(1)、葉輪軸(2)、變速機構(gòu)(3)、發(fā)電機(4)、支架(5)、立柱法蘭(6)、蓄電池(7)和電控裝置(11)，葉輪(1)安裝在葉輪軸(2)的前端，發(fā)電機(4)安裝在支架(5)上，裝有葉輪(1)的葉輪軸(2)經(jīng)變速機構(gòu)(3)驅(qū)動發(fā)電機(4)，支架(5)固定在立柱法蘭(6)上，其特征是還包括軟風(fēng)啟動裝置(8)，在葉輪軸(2)上裝有慣性輪(9)，所述軟風(fēng)啟動裝置(8)包括啟動電機(80)、蝸輪蝸桿機構(gòu)(81)、電磁離合器(82)、啟動軸(83)、輸入齒輪(84)、接收齒輪(85)，輸入齒輪(84)安裝在啟動軸(83)上，接收齒輪(85)安裝在葉輪軸(2)上，啟動電機(80)通過蝸輪蝸桿機構(gòu)(81)和電磁離合器(82)驅(qū)動設(shè)置在啟動軸(83)和葉輪軸(2)之間的啟動齒輪組，使裝有葉輪(1)和慣性輪(9)的葉輪軸(2)轉(zhuǎn)動，電磁離合器(82)控制輸入齒輪(84)與接收齒輪(85)嚙合或脫離；所述啟動電機(80)由蓄電池(7)供電，啟動電機(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l所述軟風(fēng)啟動型風(fēng)力發(fā)電機，其特征是所述變速機構(gòu) (3)包括安裝在葉輪軸(2)上的初級大齒輪(31)、安裝在過渡軸(32)上的初級小齒輪(33)和二級大齒輪(34)、帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)的二級小齒輪(35)， 初級大齒輪(31)和初級小齒輪(33)相相嚙合，二級大齒輪(34)與二級小 齒輪(35)相嚙合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述軟風(fēng)啟動型風(fēng)力發(fā)電機，其特征是所述慣性輪 (9)與初級大齒輪(31)合并為一體。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述軟風(fēng)啟動型風(fēng)力發(fā)電機，其特征是所述慣性輪 (9)、初級大齒輪(31)、接收齒輪(85)三者合并為一體。
全文摘要
軟風(fēng)啟動型風(fēng)力發(fā)電機，在現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機的基礎(chǔ)上新增了慣性輪和軟風(fēng)啟動裝置，慣性輪安裝在葉輪軸上，軟風(fēng)啟動裝置在風(fēng)速1.5～3.3m/s的軟風(fēng)條件下工作，使原本不能運轉(zhuǎn)的風(fēng)力發(fā)電機克服系統(tǒng)靜磨擦力，由靜止進入轉(zhuǎn)動狀態(tài)，依靠軟風(fēng)就能使風(fēng)力發(fā)電機運行發(fā)電。經(jīng)過實試驗，只要有1.5m/s以上的軟風(fēng)就能進行風(fēng)力發(fā)電，極大地提高了風(fēng)力發(fā)電機的運行時間和效率，提高了風(fēng)能利用率。
文檔編號F03D7/00GK101586532SQ200910033480
公開日2009年11月25日 申請日期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 申請人:金壇市譽泰隆能源科技有限公司