專利名稱：一種風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型關于風能利用技術領域，特別是關于風力發(fā)電技術領域，具體地講是 一種風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)。
背景技術：
風能的利用是當前世界上最重要的能源獲取方式之一。隨著化石染料的逐漸枯 竭，人們利用風能的期盼越來越強。風能安全，清潔，資源豐富，用之不竭。沒有原料成本價 格等供應風險，也不會產(chǎn)生碳排放。然而，盡管風能利用的優(yōu)點很多，但是，由于受到風力強弱變化，風向變化，風能采 集設備效率轉(zhuǎn)化等的影響，限制了風能的有效利用。例如現(xiàn)有技術中大規(guī)模采用的傳統(tǒng)的三葉槳葉式風力發(fā)電設備，由于采用槳葉式驅(qū)動 方式，驅(qū)動效率比較低，并且，對風速的要求比較高，在風力弱時難以驅(qū)動，這給發(fā)電帶來浪費。還有，現(xiàn)有技術中采用的普通的垂直軸風力推進裝置也存在推進板方向和位置難 以精準控制的問題，其機械轉(zhuǎn)化效率相對較低，推進板方向轉(zhuǎn)換時擾流現(xiàn)象嚴重，推進板難 以大型化。
實用新型內(nèi)容本實用新型實施例提供了一種風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)，以對風力推進裝置 的推進板方向和位置進行精準控制，提高機械轉(zhuǎn)化效率，減輕推進板方向轉(zhuǎn)換時的擾流現(xiàn) 象，并使推進板實現(xiàn)大型化。本實用新型的目的是，提供一種風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括支撐 架主軸、支撐架臂和推進板，支撐架臂將至少兩個推進板對稱的設置在支撐架主軸的兩側(cè)； 該系統(tǒng)還包括風向檢測裝置，用于對風向進行檢測生成風向數(shù)據(jù)；推進板方向檢測裝 置，用于對推進板的方向進行檢測生成推進板方向數(shù)據(jù)；推進板位置檢測裝置，用于對推進 板的位置進行檢測生成推進板位置數(shù)據(jù)；中央控制裝置，分別與所述的風向檢測裝置、推進 板方向檢測裝置和推進板位置檢測裝置相連接，用于根據(jù)風向數(shù)據(jù)、推進板方向數(shù)據(jù)和推 進板位置數(shù)據(jù)生成使支撐架主軸一側(cè)的推進板平面與風向垂直并使所述支撐架主軸另一 側(cè)的對稱位置的推進板平面與風向平行的控制指令；推進板驅(qū)動裝置，用于根據(jù)控制指令 控制推進板轉(zhuǎn)動。支撐架臂將至少兩個推進板對稱的設置在支撐架主軸的兩側(cè)包括支撐架臂將四 個推進板對稱的設置在所述的支撐架主軸的兩側(cè)。風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)包括多個支撐架臂，每個支撐架臂將兩個以上的推 進板對稱的設置在支撐架主軸的兩側(cè)。本實用新型的有益效果在于，通過使風力傳動軸一側(cè)的推進板始終保持垂直于風 向的推進效果，而風力傳動軸對稱一側(cè)的推進板始終同時保持平行于風向的回轉(zhuǎn)效果。保證了推進板的吃風效果達到100%，回轉(zhuǎn)阻力幾乎為零，機械效率非常高，即使很小的風也 能驅(qū)動，而且不用考慮風向的變換。
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例 或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實用新型的一些實施例，對于本領域技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下， 還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型實施例風力推進裝置的示意圖；圖2為本實用新型實施例的具有電子定位羅盤的風力推進裝置的示意圖；圖3為本實用新型實施例風力推進裝置推進板控制方法流程圖；圖4為本實用新型實施例風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)的邏輯框圖；圖5為本實用新型實施例的具有四個推進板的風力推進裝置的示意圖圖6為本實用新型實施例風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖7為本實用新型實施例風力推進裝置推進板及支撐架臂示意圖；圖8為本實用新型實施例風力推進裝置的多個支撐架臂的示意圖；圖9為本實用新型實施例風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)的工作流程圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。實施例1如圖1所示，為本實施例的風力推進裝置，該風力推進裝置由支撐架主軸101、上 支撐架臂10 、下支撐架臂102b和推進板(103a，103b)組成，上支撐架臂10 和下支撐架 臂102b將推進板103a和推進板10 對稱的設置在支撐架主軸101的兩側(cè)。推進板103a 包括推進板轉(zhuǎn)軸104a，推進板10 包括推進板轉(zhuǎn)軸104b，上支撐架臂10 和下支撐架臂 102b與推進板轉(zhuǎn)軸的兩端轉(zhuǎn)動連接，以承載推進板。如圖2所示，本實施例的風力推進裝置還包括風向電子定位羅盤106a，該風向電 子定位羅盤106a設置在支撐架主軸101的頂端；板向電子定位羅盤(106b，106e)，該板向 電子定位羅盤(106b，106e)分別設置在推進板轉(zhuǎn)軸(10 ，104b)的頂端；板位電子定位羅 盤(106c，106d)，該板位電子定位羅盤(106c，106d)設置在上支撐架臂10 上且分別位于 支撐架主軸101的兩側(cè)；步進電機(105a，10 )，該步進電機(105a，10 )的轉(zhuǎn)軸與推進板 轉(zhuǎn)軸(104a, 104b)為傳動連接；如圖3所示，推進板控制步驟包括對風向進行檢測生成風向數(shù)據(jù)(見步驟 Sioi)；對推進板的方向進行檢測生成推進板方向數(shù)據(jù)(見步驟；對推進板的位置進 行檢測生成推進板位置數(shù)據(jù)(見步驟S103)；根據(jù)風向數(shù)據(jù)、推進板方向數(shù)據(jù)和推進板位置 數(shù)據(jù)生成使支撐架主軸一側(cè)的推進板平面與風向垂直并使支撐架主軸另一側(cè)的對稱位置的推進板平面與風向平行的控制指令(見步驟S104)；根據(jù)控制指令控制推進板轉(zhuǎn)動(見 步驟S105)。在本實施例風力推進裝置推進板控制方法的運行中可設置以下參數(shù)(1)迎風中軸線假設風穿過支撐架主軸101的一條線為迎風中軸線。(2)風向角設迎風中軸線的風向角為0度，風向角可為沿順時針旋轉(zhuǎn)360度中的
任一角度。(3)順風側(cè)設定推進板的順風移動側(cè)為順風側(cè)，順風側(cè)包括迎風中軸線一側(cè)的 范圍(如風向角1度至180度的范圍)。(4)迎風側(cè)設定推進板的迎風移動側(cè)為迎風側(cè)，迎風側(cè)包括迎風中軸線一側(cè)的 范圍(如風向角181度至360度的范圍)。(5)主軸旋轉(zhuǎn)方向設定風力推進裝置的支撐架主軸101的旋轉(zhuǎn)方向為逆時針方向。(6)推進板旋轉(zhuǎn)方向設定風力推進裝置的推進板(103a，10 )的旋轉(zhuǎn)方向均為 逆時針方向。在圖2中，風向電子定位羅盤106a與電腦連接，并可具備有線傳輸和無線傳輸兩 種模式。當風向變化時，風向電子定位羅盤106a會實時地將風向與電子羅盤指南針所指方 向的夾角數(shù)據(jù)傳送給電腦。板向電子定位羅盤(106b，106e)與電腦連接，并可具備有線傳輸和無線傳輸兩種 模式。當風向變化時，板電子定位羅盤(106b，106e)會實時地將推進板(103a，103b)平面 與各自電子羅盤指南針所指方向的夾角數(shù)據(jù)傳送給電腦。板位電子定位羅盤(106c，106d)，與電腦連接，并可具備有線傳輸和無線傳輸兩種 模式。當風向變化時，板位電子定位羅盤(106c，106d)會實時地將上支撐架臂10 的順 風側(cè)臂和迎風側(cè)臂與各自電子羅盤指南針所指方向的角數(shù)據(jù)傳送給電腦。電腦根據(jù)風向電子定位羅盤106a、板向電子定位羅盤(106b，106e)和板位電子定 位羅盤(106c，106d)傳送的角度數(shù)據(jù)，計算出包括風向數(shù)據(jù)、推進板(103a，10;3b)的位置 (即，推進板處于迎風側(cè)還是順風側(cè))數(shù)據(jù)以及推進板(103a，103b)平面與風向的夾角數(shù) 據(jù)(風向角)在內(nèi)的控制數(shù)據(jù)，并根據(jù)控制數(shù)據(jù)生成步進電機控制指令，分別對步進電機 (105a, 105b)進行控制，使推進板103a平面的風向角為0度，使推進板10 平面的風向角 為90度。實施例2如圖5所示，本實施例風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)包括支撐架主軸101、支撐 架臂(102a, 102b)和推進板(103a, 103b, 103c, 103d)，上支撐架臂10 和下支撐架臂102b 將推進板(103a，103b)和推進板(103c，103d)對稱的設置在支撐架主軸101的兩側(cè)。如圖4所示，本實施例風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)還包括風向檢測裝置201， 用于對風向進行檢測生成風向數(shù)據(jù)；推進板方向檢測裝置202，用于對推進板的方向進行 檢測生成推進板方向數(shù)據(jù)；推進板位置檢測裝置203，用于對推進板的位置進行檢測生成 推進板位置數(shù)據(jù)；中央控制裝置204，用于根據(jù)風向數(shù)據(jù)、推進板方向數(shù)據(jù)和推進板位置數(shù) 據(jù)生成使支撐架主軸一側(cè)的推進板平面與風向垂直并使所述支撐架主軸另一側(cè)的對稱位 置的推進板平面與風向平行的控制指令；推進板驅(qū)動裝置205，用于根據(jù)控制指令控制推進板轉(zhuǎn)動。風向檢測裝置201包括一個風向電子定位羅盤，風向電子定位羅盤設置在支撐 架主軸101上，并與中央控制裝置204相連接。推進板方向檢測裝置202包括四個板向電子定位羅盤，分別設置在推進板 (103a, 103b, 103c, 103d)的轉(zhuǎn)軸上，并與中央控制裝置204相連接。推進板位置檢測裝置203包括兩個板位電子定位羅盤，分別設置在支撐架臂 102a的迎風側(cè)和順風側(cè)，并與中央控制裝置204相連接。推進板驅(qū)動裝置205包括步進電機(105a，105b, 105c, 105d)，步進電機的轉(zhuǎn)軸與 推進板轉(zhuǎn)軸為傳動連接；步進電機(10 ，105b，105c，105d)分別與中央控制裝置203為電連接。柱桶107 使支撐架主軸101底端插入，起固定和旋轉(zhuǎn)作用。中央控制裝置204為電腦，當風向變化時，風向電子定位羅盤會實時地將風向與 電子羅盤指南針所指方向的夾角數(shù)據(jù)傳送給電腦。四個板向電子定位羅盤會實時地將推進 板(103a，103b)及推進板(103c，103d)平面與各自電子羅盤指南針所指方向的夾角數(shù)據(jù)傳 送給電腦。兩個板位電子定位羅盤會實時地將上支撐架臂10 的順風側(cè)臂和迎風側(cè)臂與 各自電子羅盤指南針所指方向的角數(shù)據(jù)傳送給電腦。電腦根據(jù)風向電子定位羅盤、板向電子定位羅盤和板位電子定位羅盤傳送的角度 數(shù)據(jù)，計算出包括風向數(shù)據(jù)、推進板(103a，103b)及推進板(103c，103d)的位置(即，推進 板處于迎風側(cè)還是順風側(cè))數(shù)據(jù)以及推進板(103a，103b，103c，103d)平面與風向的夾角數(shù) 據(jù)(風向角)在內(nèi)的控制數(shù)據(jù)，并根據(jù)控制數(shù)據(jù)生成步進電機控制指令，分別對步進電機 (105a, 105b, 105c, 105d)進行控制，使推進板(103a, 103b)平面的風向角為0度，使推進板 (103c, 103d)平面的風向角為90度。如圖6所示，在本實施例中，風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)的另一方案包括步進 電機108。步進電機108的轉(zhuǎn)軸上安裝有齒輪。柱桶107套裝有齒輪和皮帶輪，步進電機 108的齒輪與柱桶107的齒輪嚙合。推進板(103a，103b)的轉(zhuǎn)軸(104a，104b)的底端安裝有皮帶輪，柱桶107套裝的 皮帶輪與推進板轉(zhuǎn)軸10 的皮帶輪連接，推進板轉(zhuǎn)軸10 的皮帶輪與推進板轉(zhuǎn)軸104b的 皮帶輪連接。同理，另一側(cè)推進板(103c，103d)的轉(zhuǎn)軸的底端安裝有皮帶輪，柱桶107套裝的 皮帶輪與推進板103c轉(zhuǎn)軸的皮帶輪連接，推進板103c轉(zhuǎn)軸的皮帶輪與推進板103d轉(zhuǎn)軸的 皮帶輪連接。步進電機108與電腦109連接，電腦109與電腦根據(jù)風向電子定位羅盤、板向電子 定位羅盤和板位電子定位羅盤相連接，當風向變化時，風向電子定位羅盤會實時地將風向 與電子羅盤指南針所指方向的夾角數(shù)據(jù)傳送給電腦。四個板向電子定位羅盤會實時地將推 進板(103a，103b)及推進板(103c，103d)平面與各自電子羅盤指南針所指方向的夾角數(shù)據(jù) 傳送給電腦。兩個板位電子定位羅盤會實時地將上支撐架臂10 的順風側(cè)臂和迎風側(cè)臂 與各自電子羅盤指南針所指方向的角數(shù)據(jù)傳送給電腦。電腦根據(jù)風向電子定位羅盤、板向電子定位羅盤和板位電子定位羅盤傳送的角度 數(shù)據(jù)，計算出包括風向數(shù)據(jù)、推進板(103a，103b)及推進板(103c，103d)的位置(即，推進板處于迎風側(cè)還是順風側(cè))數(shù)據(jù)以及推進板(103a，103b，103c，103d)平面與風向的夾角數(shù) 據(jù)(風向角)在內(nèi)的控制數(shù)據(jù)，并根據(jù)控制數(shù)據(jù)，對步進電機108進行控制，步進電機108 轉(zhuǎn)動并通過皮帶和皮帶輪帶動推進板(103a，103b)及推進板(103c，103d)轉(zhuǎn)動，使推進板 (103a, 103b)平面的風向角為0度，使推進板(103c，103d)平面的風向角為90度。如圖7所示，在本實施例中，風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)的支撐架臂將四個推 進板103對稱的設置在支撐架主軸101的兩側(cè)。如圖8所示，在本實施例中，風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)可包括四對支撐架臂， 每對支撐架臂(如支撐架臂102a，102b)將四個推進板103對稱的設置在支撐架主軸101 的兩側(cè)。如圖9所示，當風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)開始準備運行時，風向電子定位羅 盤向電腦給出風向數(shù)據(jù)，各個推進板上的板向電子定位羅盤向電腦發(fā)送各自的推進板方向 數(shù)據(jù)，各個支撐架臂上的板位電子定位羅盤向電腦發(fā)送推進板的位置數(shù)據(jù)。當風開始推動推進板時，推進板規(guī)定按照逆時針方向旋轉(zhuǎn)。即風向角181度至1 度范圍的推進板始終平行于迎風中軸線；風向角360度至180度范圍的推進板始終垂直于 迎風中軸線。推進裝置會產(chǎn)生三種運動推進板的自轉(zhuǎn)，推進板的公轉(zhuǎn)，工字型支撐架的自轉(zhuǎn)。當每個支撐架臂運行在迎風中軸線的風向角范圍181度至1度時，板向電子定位 羅盤和迎風中軸線之間會產(chǎn)生一個夾角，電腦經(jīng)過計算和修正控制步進馬達自動將這個夾 角始終調(diào)整為0度。即推進板始終平行于迎風中軸線。181度是臨界角，S卩推進板在這 一時刻瞬間轉(zhuǎn)向。當每個支撐架臂運行在迎風中軸線的風向角范圍360度至180度時，推進板羅盤 和迎風中軸線之間會產(chǎn)生一個夾角，電腦經(jīng)過計算和修正，控制步進馬達自動將這個夾角 始終調(diào)整為90度。即推進板始終垂直于迎風中軸線。1度是臨界角，即推進板在這一時 刻瞬間轉(zhuǎn)向。推進裝置如此循環(huán)往復，轉(zhuǎn)動下去。本實用新型實施例通過使風力傳動軸一側(cè)的推進板始終保持垂直于風向的推進 效果，而風力傳動軸對稱一側(cè)的推進板始終同時保持平行于風向的回轉(zhuǎn)效果。保證了推進 板的吃風效果達到100%，回轉(zhuǎn)阻力幾乎為零，機械效率非常高，即使很小的風也能驅(qū)動，而 且不用考慮風向的變換。由于不用大跨度的傳統(tǒng)槳葉狀推進裝置，推進板的制造和維護非 常簡單。推進板的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)只是傳統(tǒng)的步進馬達和簡單的機械裝置，制造工藝簡單，成 本低，維護容易?？傊?，整個裝置機械轉(zhuǎn)化效率非常高，制造工藝簡單，成本低廉，維護容易。 而且，本裝置的尺寸可以做到很大，根據(jù)需要滿足一些大功率推進的風能轉(zhuǎn)化裝置，如大 型發(fā)電機，大型空氣壓縮機，大型液壓機等。本實用新型中應用了具體實施例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以 上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領域的 一般技術人員，依據(jù)本實用新型的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，綜 上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本實用新型的限制。
權(quán)利要求1.一種風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括支撐架主軸、支撐架臂和推 進板，所述的支撐架臂將至少兩個推進板對稱的設置在所述的支撐架主軸的兩側(cè)；其特征 是，所述的系統(tǒng)還包括風向檢測裝置，用于對風向進行檢測生成風向數(shù)據(jù)；推進板方向檢測裝置，用于對所述推進板的方向進行檢測生成推進板方向數(shù)據(jù)；推進板位置檢測裝置，對所述推進板的位置進行檢測生成推進板位置數(shù)據(jù)；中央控制裝置，分別與所述的風向檢測裝置、推進板方向檢測裝置和推進板位置檢測 裝置相連接，用于根據(jù)所述的風向數(shù)據(jù)、推進板方向數(shù)據(jù)和推進板位置數(shù)據(jù)生成使所述支 撐架主軸一側(cè)的推進板平面與風向垂直并使所述支撐架主軸另一側(cè)的對稱位置的推進板 平面與風向平行的控制指令；推進板驅(qū)動裝置，與所述的中央控制裝置相連接，用于根據(jù)所述的控制指令控制所述 的推進板轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)，其特征是，所述的風向檢測 裝置包括風向電子定位羅盤，所述的風向電子定位羅盤設置在所述的支撐架主軸上，并與 所述的中央控制裝置相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)，其特征是，所述的推進板方 向檢測裝置包括板向電子定位羅盤，所述的板向電子定位羅盤設置在所述的推進板上，并 與所述的中央控制裝置相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)，其特征是，所述的推進板位 置檢測裝置包括板位電子定位羅盤，所述的板位電子定位羅盤設置在所述的支撐架臂上， 并與所述的中央控制裝置相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)，其特征是，所述的推進板包 括推進板轉(zhuǎn)軸，所述的支撐架臂通過所述的推進板轉(zhuǎn)軸承載所述的推進板；所述的板向 電子定位羅盤設置在所述的推進板轉(zhuǎn)軸上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)，其特征是，所述的推進板驅(qū) 動裝置包括步進電機，所述步進電機的轉(zhuǎn)軸與所述推進板轉(zhuǎn)軸為傳動連接；所述步進電機與所述中央控制裝置為電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)，其特征是，所述的支撐架臂 將至少兩個推進板對稱的設置在所述的支撐架主軸的兩側(cè)包括所述的支撐架臂將四個推 進板對稱的設置在所述的支撐架主軸的兩側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)，其特征是，所述的系統(tǒng)包括 多個支撐架臂，每個所述的支撐架臂將兩個以上的推進板對稱的設置在所述的支撐架主軸 的兩側(cè)。
專利摘要本實用新型為一種風力推進裝置推進板控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括支撐架主軸、支撐架臂和推進板，支撐架臂將至少兩個推進板對稱的設置在支撐架主軸的兩側(cè)；風向檢測裝置，用于對風向進行檢測生成風向數(shù)據(jù)；推進板方向檢測裝置，用于對推進板的方向進行檢測生成推進板方向數(shù)據(jù)；推進板位置檢測裝置，對所述推進板的位置進行檢測生成推進板位置數(shù)據(jù)；中央控制裝置，用于根據(jù)所述的風向數(shù)據(jù)、推進板方向數(shù)據(jù)和推進板位置數(shù)據(jù)生成使所述支撐架主軸一側(cè)的推進板平面與風向垂直并使所述支撐架主軸另一側(cè)的對稱位置的推進板平面與風向平行的控制指令；推進板驅(qū)動裝置，用于根據(jù)控制指令控制推進板轉(zhuǎn)動。以對風力推進裝置的推進板方向和位置進行精準控制。
文檔編號F03D7/06GK201851273SQ20102052909
公開日2011年6月1日 申請日期2010年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月13日
發(fā)明者薛曉戶 申請人:薛曉戶