本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，尤其涉及帶防護(hù)套的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)：

風(fēng)力發(fā)電機(jī)是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)換電能的能量轉(zhuǎn)換裝置，按照風(fēng)輪軸在空間方向位置的不同，它可以分為水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)兩類。目前的投入使用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)多為水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于人們普遍認(rèn)為其風(fēng)輪的啟動(dòng)力矩小、風(fēng)能利用率低而導(dǎo)致其長(zhǎng)期得不到重視。研究表面垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能利用率并不低于水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，但是在風(fēng)力過大時(shí)，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在高轉(zhuǎn)速時(shí)的速度控制困難，同時(shí)風(fēng)輪迎風(fēng)面積受力大，而時(shí)發(fā)電機(jī)輸出功率過大，容易導(dǎo)致發(fā)電機(jī)超出額定功率損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)所存在的問題，本發(fā)明提供帶防護(hù)套的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：帶防護(hù)套的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括發(fā)電裝置和防護(hù)裝置。

所述發(fā)電裝置包括底座、設(shè)置在底座上的筒體、設(shè)置在筒體上端的支撐軸以及設(shè)置在支撐軸上的頂蓋，支撐軸上套設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)連接的風(fēng)輪機(jī)；所述筒體內(nèi)設(shè)有發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)速傳感器以及PLC控制器；所述轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)風(fēng)輪機(jī)的轉(zhuǎn)速并輸出脈沖信號(hào)至所述PLC控制器；所述PLC控制器采集所述轉(zhuǎn)速傳感器輸出的脈沖信號(hào)，并將預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)采集的脈沖信號(hào)數(shù)除以所述預(yù)設(shè)時(shí)間得到轉(zhuǎn)速。

所述防護(hù)裝置包括環(huán)向設(shè)置在筒體上端面和頂蓋下端面之間的多根防護(hù)柱以及滑動(dòng)連接在防護(hù)柱外側(cè)面上的防護(hù)套；所述防護(hù)套與每根防護(hù)柱相對(duì)應(yīng)位置的外側(cè)面上均設(shè)有安裝孔，安裝孔兩側(cè)的防護(hù)套上設(shè)有對(duì)稱布置的安裝板，兩側(cè)安裝板內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)連接的齒輪；所述一側(cè)的安裝板外側(cè)設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸穿過安裝板與齒輪連接并驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)；所述防護(hù)柱的外側(cè)面上以及防護(hù)柱延伸到筒體上的部位上設(shè)有齒條；所述齒輪的內(nèi)側(cè)穿過安裝孔與齒條嚙合；所述PLC控制器上設(shè)有驅(qū)動(dòng)接口，PLC控制器通過驅(qū)動(dòng)接口控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)作。

所述轉(zhuǎn)速傳感器包括光源發(fā)射器、轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪和光電傳感器；所述光源發(fā)射器用于產(chǎn)生持續(xù)的光脈沖；所述光電傳感器用于將接收的通過轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪的光脈沖轉(zhuǎn)換為電輸出脈沖；所述轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪套裝在風(fēng)輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上；所述光源發(fā)射器和光電傳感器設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪的兩側(cè)，且位于轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)路徑上。

所述PLC控制器上設(shè)有編程接口，PLC控制器的編程接口實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC控制器內(nèi)部的控制程序動(dòng)態(tài)修改，以滿足不同的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制要求。

所述風(fēng)輪機(jī)包括旋轉(zhuǎn)套、設(shè)置在旋轉(zhuǎn)套上的多個(gè)上下平行設(shè)置的支撐座以及垂直設(shè)置在相鄰支撐座之間的風(fēng)葉；所述旋轉(zhuǎn)套轉(zhuǎn)動(dòng)連接在支撐軸上，旋轉(zhuǎn)套下端通過聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)的主軸連接。

所述風(fēng)葉為橫截面為圓弧的片狀結(jié)構(gòu)；所述風(fēng)葉包括以支撐座的圓心為中心對(duì)稱點(diǎn)的左風(fēng)葉和右風(fēng)葉。

相鄰支撐座之間的風(fēng)葉，相對(duì)高層的風(fēng)葉較相對(duì)低層的風(fēng)葉繞旋轉(zhuǎn)套逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)120°。

所述光源發(fā)射器為發(fā)光二極管；所述光電傳感器的芯片型號(hào)為E3JK-5M3；所述PLC控制器采用FLEX10K系列的CPLD芯片。

采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的有益效果：本發(fā)明包括發(fā)電裝置和防護(hù)裝置，發(fā)電裝置包括底座、設(shè)置在底座上的筒體、設(shè)置在筒體上端的支撐軸以及設(shè)置在支撐軸上的頂蓋，支撐軸上套設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)連接的風(fēng)輪機(jī)；防護(hù)裝置包括環(huán)向設(shè)置在筒體上端面和頂蓋下端面之間的多根防護(hù)柱以及滑動(dòng)連接在防護(hù)柱外側(cè)面上的防護(hù)套，防護(hù)套通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)齒輪，通過與防護(hù)柱上的齒條嚙合，使防護(hù)套上下移動(dòng)，從而遮擋風(fēng)輪機(jī)，通過改變風(fēng)輪機(jī)中的風(fēng)葉受風(fēng)面積來達(dá)到控制轉(zhuǎn)速的目的，同時(shí)對(duì)風(fēng)葉及整個(gè)設(shè)備起保護(hù)作用。筒體結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)速傳感器以及PLC控制器等硬件設(shè)施。整個(gè)發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)由PLC控制器控制，通過PLC控制器實(shí)時(shí)讀取葉片轉(zhuǎn)速；若轉(zhuǎn)速過快，則PLC控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)使防護(hù)套上移，遮擋風(fēng)輪機(jī)，減小風(fēng)葉受風(fēng)面積，降低轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)速保持在一個(gè)平穩(wěn)的狀態(tài)，減小電網(wǎng)的影響。若遇上極惡劣天氣，則PLC控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)使防護(hù)套上移至完全閉合，以保護(hù)整個(gè)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)“轉(zhuǎn)速可控，安全可靠，經(jīng)久耐用”的目的。

附圖說明

為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的保護(hù)套半開啟半封閉狀態(tài)的示意圖。

圖3為本發(fā)明的保護(hù)套全封閉狀態(tài)的示意圖。

圖4為本發(fā)明的保護(hù)套全開啟狀態(tài)的示意圖。

圖5為本發(fā)明去掉保護(hù)套的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明中的保護(hù)套結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為圖6的俯視圖。

圖8為本發(fā)明中的風(fēng)輪機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為圖8中的A-A剖視圖。

圖10為圖8中的B-B剖視圖。

圖11為圖8中的C-C剖視圖。

圖12為本發(fā)明中的轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖13為本發(fā)明中的控制模塊示意圖。

具體實(shí)施方式

(實(shí)施例1)

見圖1至圖7所示，本實(shí)施例的帶防護(hù)套的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括發(fā)電裝置1和防護(hù)裝置2。

發(fā)電裝置1包括底座1-1、設(shè)置在底座1-1上的筒體1-2、設(shè)置在筒體1-2上端的支撐軸1-3以及設(shè)置在支撐軸1-3上的頂蓋1-4，支撐軸1-3上套設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)連接的風(fēng)輪機(jī)1-5。筒體1-2內(nèi)設(shè)有發(fā)電機(jī)3、轉(zhuǎn)速傳感器4以及PLC控制器5。轉(zhuǎn)速傳感器4檢測(cè)風(fēng)輪機(jī)1-5的轉(zhuǎn)速并輸出脈沖信號(hào)至所述PLC控制器5。PLC控制器5采集所述轉(zhuǎn)速傳感器4輸出的脈沖信號(hào)，并將預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)采集的脈沖信號(hào)數(shù)除以所述預(yù)設(shè)時(shí)間得到轉(zhuǎn)速。

防護(hù)裝置2包括環(huán)向設(shè)置在筒體1-2上端面和頂蓋1-4下端面之間的多根防護(hù)柱2-1以及滑動(dòng)連接在防護(hù)柱2-1外側(cè)面上的防護(hù)套2-2。防護(hù)套2-2與每根防護(hù)柱2-1相對(duì)應(yīng)位置的外側(cè)面上均設(shè)有安裝孔2-2-1，安裝孔2-2-1兩側(cè)的防護(hù)套2-2上設(shè)有對(duì)稱布置的安裝板2-2-2，兩側(cè)安裝板2-2-2內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)連接的齒輪6。一側(cè)的安裝板2-2-2外側(cè)設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)7，驅(qū)動(dòng)電機(jī)7的輸出軸穿過安裝板2-2-2與齒輪6連接并驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)。防護(hù)柱2-1的外側(cè)面上以及防護(hù)柱2-1延伸到筒體1-2上的部位上設(shè)有齒條8。齒輪6的內(nèi)側(cè)穿過安裝孔2-2-1與齒條8嚙合。

如圖12所示，轉(zhuǎn)速傳感器4包括光源發(fā)射器4-1、轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪4-2和光電傳感器4-3。光源發(fā)射器4-1用于產(chǎn)生持續(xù)的光脈沖。光電傳感器4-3用于將接收的通過轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪4-2的光脈沖轉(zhuǎn)換為電輸出脈沖。轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪4-2套裝在風(fēng)輪機(jī)1-5的旋轉(zhuǎn)軸上。光源發(fā)射器4-1和光電傳感器4-3設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪4-2的兩側(cè)，且位于轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪4-2的轉(zhuǎn)動(dòng)路徑上。

如圖13所示，PLC控制器5上設(shè)有驅(qū)動(dòng)接口5-1，PLC控制器5通過驅(qū)動(dòng)接口5-1控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)7運(yùn)作。PLC控制器5上設(shè)有編程接口5-2，PLC控制器5的編程接口5-2實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC控制器5內(nèi)部的控制程序動(dòng)態(tài)修改，以滿足不同的驅(qū)動(dòng)電機(jī)7控制要求。

如圖8至圖11所示，風(fēng)輪機(jī)1-5包括旋轉(zhuǎn)套1-5-1、設(shè)置在旋轉(zhuǎn)套1-5-1上的多個(gè)上下平行設(shè)置的支撐座1-5-2以及垂直設(shè)置在相鄰支撐座1-5-2之間的風(fēng)葉1-5-3。旋轉(zhuǎn)套1-5-1轉(zhuǎn)動(dòng)連接在支撐軸1-3上，旋轉(zhuǎn)套1-5-1下端通過聯(lián)軸器9與發(fā)電機(jī)3的主軸連接。風(fēng)葉1-5-3為橫截面為圓弧的片狀結(jié)構(gòu)，風(fēng)葉1-5-3包括以支撐座的圓心為中心對(duì)稱點(diǎn)的左風(fēng)葉和右風(fēng)葉。相鄰支撐座之間的風(fēng)葉1-5-3，相對(duì)高層的風(fēng)葉1-5-3較相對(duì)低層的風(fēng)葉1-5-3繞旋轉(zhuǎn)套1-5-1逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)120°。光源發(fā)射器4-1為發(fā)光二極管。光電傳感器4-3的芯片型號(hào)為E3JK-5M3。PLC控制器5采用FLEX10K系列的CPLD芯片。

本實(shí)施例運(yùn)作時(shí)，光電傳感器4-3用于將接收的通過固定在風(fēng)輪機(jī)1-5的旋轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪4-2的光脈沖轉(zhuǎn)換為電輸出脈沖傳遞至PLC控制器5，PLC控制器5采集轉(zhuǎn)速傳感器4輸出的脈沖信號(hào)，并將預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)采集的脈沖信號(hào)數(shù)除以所述預(yù)設(shè)時(shí)間得到轉(zhuǎn)速，根據(jù)預(yù)先通過PLC控制器5的編程接口5-2設(shè)置限定的轉(zhuǎn)速參數(shù)，通過PLC控制器5實(shí)時(shí)讀取葉片轉(zhuǎn)速，若轉(zhuǎn)速過快，則PLC控制器5控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)7使防護(hù)套2-2上移，遮擋風(fēng)輪機(jī)1-5，減小風(fēng)葉受風(fēng)面積，降低轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)速保持在一個(gè)平穩(wěn)的狀態(tài)，減小電網(wǎng)的影響。若遇上極惡劣天氣，則PLC控制器5控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)7使防護(hù)套2-2上移至完全閉合，以保護(hù)整個(gè)設(shè)備。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。