專利名稱：軟風(fēng)啟動(dòng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)，尤其涉及一種在軟風(fēng)環(huán)境條件下能夠正常啟 動(dòng)，并能運(yùn)行發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
技術(shù)背景
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3.3m/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 (風(fēng)速在0.3 3.3m/s)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(chǎng)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
3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
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種軟風(fēng)啟動(dòng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它在軟風(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)能利用率。
所述軟風(fēng)啟動(dòng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括葉輪l、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和電控裝置11，葉輪1安裝在葉輪軸2的前 端，發(fā)電機(jī)4安裝在支架5上，裝有葉輪1的葉輪軸2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，其特征是還包括軟風(fēng)啟動(dòng)裝置8，在葉輪 軸2上還裝有慣性輪9，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、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控制啟動(dòng)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(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。
進(jìn)一步，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。
進(jìn)一步，所述慣性輪9與初級(jí)大齒輪31合并為一體。 進(jìn)一步，所述慣性輪9、初級(jí)大齒輪31、接收齒輪85三者合并為一體。 由于在本實(shí)用新型中增設(shè)了軟風(fēng)啟動(dòng)裝置，當(dāng)環(huán)境風(fēng)力只達(dá)到軟風(fēng)級(jí)(風(fēng) 速在0.3 3.3m/s)時(shí)，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，此時(shí)，電控裝置11控制啟動(dòng)電機(jī)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(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，因此能夠維護(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)能利用率。


圖1為本實(shí)用新型的工作原理框圖2為本實(shí)用新型中機(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)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明
實(shí)施例l:所述軟風(fēng)啟動(dòng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，如圖1 4所示，它包括葉輪l、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(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)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(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)8i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)作用于風(fēng)葉所產(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ll，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)，本實(shí)用新型只要有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。
本實(shí)用新型的實(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 3.3 m/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 在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種軟風(fēng)啟動(dòng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，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)和電控裝置(11)，葉輪(1)安裝在葉輪軸(2)的前端，發(fā)電機(jī)(4)安裝在支架(5)上，裝有葉輪(1)的葉輪軸(2)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，其特征是還包括軟風(fēng)啟動(dòng)裝置(8)，在葉輪軸(2)上裝有慣性輪(9)，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)、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。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述軟風(fēng)啟動(dòng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是所述變速機(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)相相嚙合，二級(jí)大齒輪(34)與二級(jí)小 齒輪(35)相嚙合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述軟風(fēng)啟動(dòng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是所述慣性輪 (9)與初級(jí)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(dòng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是所述慣性輪 (9)、初級(jí)大齒輪(31)、接收齒輪(85)三者合并為一體。
專利摘要軟風(fēng)啟動(dòng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)上新增了慣性輪和軟風(fēng)啟動(dòng)裝置，慣性輪安裝在葉輪軸上，軟風(fēng)啟動(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)克服系統(tǒng)靜磨擦力，由靜止進(jìn)入轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，依靠軟風(fēng)就能使風(fēng)力發(fā)電機(jī)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，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。
文檔編號(hào)F03D9/00GK201428559SQ20092004247
公開日2010年3月24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