碟型低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型是風(fēng)力發(fā)電機(jī)，特別涉及適用于低風(fēng)速環(huán)境下的靜音碟形風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]自然風(fēng)日夜變化性的顯著特點(diǎn)所導(dǎo)致的風(fēng)力發(fā)電的反調(diào)峰特性，使得風(fēng)能產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的同時(shí)，頻繁出現(xiàn)限電棄風(fēng)現(xiàn)象。另外，由于以往風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的不均勻所導(dǎo)致的風(fēng)電消納的滯后，以及因此帶來(lái)的遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)方面的壓力和上網(wǎng)電價(jià)居高不下，這些問(wèn)題都深深地影響著我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
[0003]分布式小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，作為解決風(fēng)電入網(wǎng)難、棄風(fēng)率高、不穩(wěn)定的手段，被越來(lái)越多的研究與利用。分布式風(fēng)力發(fā)電在安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性與適用廣泛性方面都具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)。且在近兩年的發(fā)展中，不限電區(qū)域分散風(fēng)電的開(kāi)發(fā)逐漸已成為亮點(diǎn)。
[0004]風(fēng)力發(fā)電機(jī)按照原理可以分為阻力型和升力型兩種，按照主軸與地面所成的角度又可以分為水平軸和垂直軸兩種。受傳統(tǒng)的貝茨理論影響，人們希望通過(guò)提高尖速比來(lái)獲得更高的風(fēng)能利用率，而升力型風(fēng)力機(jī)很好地契合了這點(diǎn)需求，因此，以目前的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)以水平軸三葉片升力型為主，同時(shí)，垂直軸升力型也逐漸成為新熱門(mén)。不可否認(rèn)，升力型風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)能利用率方面有其優(yōu)勢(shì)，但作為主要利用在城市及相關(guān)地區(qū)的分布式能源，噪聲問(wèn)題成為限制其發(fā)展的關(guān)鍵，而且傳統(tǒng)的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)造價(jià)昂貴，不易啟動(dòng)，等等這些問(wèn)題促使著人們對(duì)傳統(tǒng)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，甚至寄期望于開(kāi)發(fā)新形式的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0005]現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的改進(jìn)方案，仍然局限于在原有的升力型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)上提高風(fēng)能利用率以及通過(guò)加裝或改裝的方法來(lái)降低啟動(dòng)風(fēng)速。如一種風(fēng)輪在集風(fēng)罩內(nèi)位置可調(diào)的小型高效風(fēng)力發(fā)電機(jī)(見(jiàn)申請(qǐng)?zhí)枮?01410093613.4的中國(guó)專(zhuān)利)，其是由集風(fēng)罩、風(fēng)輪、其一傳動(dòng)軸、風(fēng)輪位置調(diào)整裝置、機(jī)艙、尾舵、推力滑動(dòng)軸承和塔桿組成，風(fēng)輪位于集風(fēng)罩中，風(fēng)輪滑動(dòng)套設(shè)在第一傳動(dòng)軸上，由風(fēng)輪位置調(diào)整裝置帶動(dòng)風(fēng)輪左右移動(dòng)。風(fēng)輪位于集風(fēng)罩最小過(guò)流面時(shí)，風(fēng)輪啟動(dòng)風(fēng)速可以降低一倍以上。在自然風(fēng)速變化的情況下，通過(guò)風(fēng)輪在變過(guò)流斷面的集風(fēng)罩內(nèi)位置調(diào)整，風(fēng)輪能長(zhǎng)時(shí)間在額定風(fēng)速附近工作，風(fēng)輪槳葉的啟動(dòng)效率高，發(fā)電機(jī)的輸出功率能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定在額定功率附近，從而獲得較高的發(fā)電效率。
[0006]又如一種可調(diào)迎風(fēng)面積的垂直軸風(fēng)力機(jī)(見(jiàn)申請(qǐng)?zhí)枮?01410055338.7的中國(guó)專(zhuān)利)，其包括主軸和葉片，以及剪叉式機(jī)構(gòu)、滑軌、繩輪。伺服收放電機(jī)和繩索。伺服收放電機(jī)同軸安裝在主軸頂部，剪叉式機(jī)構(gòu)安裝在主軸上，繩輪與伺服收放電機(jī)的輸出軸固連，兩根繩索的繞線(xiàn)方向相同，繩索的另一端與葉片轉(zhuǎn)軸固連，葉片一段或中部與剪叉式機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心固結(jié)，葉片另一端與滑軌配合，葉片可以沿滑軌移動(dòng)但是不可以繞自身轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。此風(fēng)力機(jī)采用葉片定槳距安裝，根據(jù)風(fēng)速的大小控制風(fēng)輪半徑大小，從而實(shí)現(xiàn)垂直軸風(fēng)力機(jī)在不同風(fēng)速下的啟動(dòng)性能提高。同時(shí)改善了垂直軸風(fēng)力機(jī)在強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下的力學(xué)性能，甚至可以避免剎車(chē)和停車(chē)狀態(tài)，大大提高的風(fēng)力機(jī)的工作范圍。
[0007]除此之外還有組合風(fēng)輪技術(shù)等諸多方法，但是這些方法在風(fēng)能利用率提高的背后，帶來(lái)的是結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，成本的增加，以及并無(wú)減小甚至增加的噪聲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、噪音大的不足，提供碟型低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、效率高、噪聲小。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0010]碟型低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括底座及與底座連接的立桿，葉輪安裝在立桿上端，葉輪輸出軸與發(fā)電機(jī)連接；
[0011]葉輪由若干條半圓形葉片輻向連接成碟形，葉片內(nèi)端與中心導(dǎo)流塊固定，葉片外端與一封圈固定，導(dǎo)流塊為一前凸的錐體，導(dǎo)流塊后端設(shè)有輸出軸，輸出軸與發(fā)電機(jī)連接；
[0012]發(fā)電機(jī)底座下方固定有轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向軸與一直齒輪固定連接，直齒輪的兩側(cè)分別與一組側(cè)風(fēng)輪調(diào)向裝置連接，每組側(cè)風(fēng)輪調(diào)向裝置包括與直齒輪嚙合的調(diào)向直齒輪，調(diào)向直齒輪的傳動(dòng)軸下方固定有圓錐齒輪，圓錐齒輪與一橫向圓錐齒輪嚙合，橫向圓錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與側(cè)風(fēng)輪固定連接；側(cè)風(fēng)輪調(diào)向裝置的直齒輪、圓錐齒輪組置于立桿內(nèi)，直齒輪的傳動(dòng)軸穿過(guò)立桿的通孔，側(cè)風(fēng)輪安裝于立桿外。
[0013]上述的碟型低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)，封圈斷面相對(duì)于葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸為傾斜狀。
[0014]上述的碟型低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)，葉輪在封圈與導(dǎo)流塊之間安裝有加強(qiáng)環(huán)，加強(qiáng)環(huán)的斷面相對(duì)于葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸為傾斜狀。
[0015]上述的碟型低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在立桿上安裝有鉸鏈。
[0016]上述的碟型低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)，兩組側(cè)風(fēng)輪調(diào)向裝置，其中一組固定在直齒輪下方的圓錐齒輪安裝在側(cè)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸下方，另一組固定在直齒輪下方的圓錐齒輪安裝側(cè)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸的上方。
[0017]本實(shí)用新型的葉輪為阻力型碟形風(fēng)輪。阻力型風(fēng)力機(jī)在運(yùn)行時(shí)噪聲遠(yuǎn)低于升力型風(fēng)力機(jī)，多葉片設(shè)計(jì)使得其在獲得更低噪聲的同時(shí)也使得其在很低的風(fēng)速下便可啟動(dòng)。
[0018]采用半圓形葉片可以獲得最大的阻力系數(shù)，同時(shí)，葉片沿徑向扭轉(zhuǎn)布置，可以減少阻力損失；整個(gè)葉輪迎風(fēng)面與垂直方向成一定角度，可以起到聚風(fēng)的作用，最大化利用來(lái)流風(fēng)力。
[0019]葉片末端焊接固定在中心導(dǎo)流塊上，這一設(shè)計(jì)可以減少輪轂損失；同時(shí)，所有葉片的葉尖焊接在葉輪外封圈上，封圈呈外擴(kuò)散狀，可以減少整個(gè)葉輪的葉尖風(fēng)能損失，這樣能夠使得整個(gè)風(fēng)輪最大程度地利用風(fēng)能。
[0020]在葉輪中部，經(jīng)同樣呈外擴(kuò)散狀的金屬圈加強(qiáng)環(huán)對(duì)葉輪進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的加固，使其運(yùn)行更加穩(wěn)定。
[0021]由于半圓形葉片、擴(kuò)散型封圈和加強(qiáng)環(huán)的設(shè)計(jì)，可以有效降低噪音，提高風(fēng)能的利用效率。
[0022]整個(gè)葉輪輸出軸與發(fā)電機(jī)系統(tǒng)連接，發(fā)電機(jī)系統(tǒng)主要包括發(fā)電機(jī)、逆變器、控制系統(tǒng)。
[0023]在非正常對(duì)風(fēng)的情況下，由于葉輪側(cè)向受力較大，故此風(fēng)力發(fā)電機(jī)的偏航系統(tǒng)采用側(cè)風(fēng)輪調(diào)向裝置。側(cè)風(fēng)輪為低速風(fēng)輪，對(duì)稱(chēng)安裝在風(fēng)力機(jī)立桿兩側(cè)，通過(guò)齒輪組與葉輪連接。當(dāng)風(fēng)向偏離主風(fēng)輪一定角度后，兩側(cè)風(fēng)輪迎風(fēng)面增大，開(kāi)始相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，使葉輪轉(zhuǎn)向最大來(lái)流方向；當(dāng)葉輪對(duì)正來(lái)流方向后，側(cè)風(fēng)輪迎風(fēng)面變?yōu)樽钚?，?cè)風(fēng)輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)向機(jī)構(gòu)即停止運(yùn)行，完成調(diào)向。
[0024]而且，側(cè)風(fēng)輪調(diào)向裝置安裝在立桿兩側(cè)，并非像傳統(tǒng)那樣安裝在發(fā)電機(jī)兩側(cè)，優(yōu)化了風(fēng)力機(jī)的空間布局，符合小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)精巧的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。
[0025]傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通常采用尾舵進(jìn)行調(diào)向?qū)︼L(fēng)，而且常常采用伺服電機(jī)調(diào)向，所以需要加裝風(fēng)向風(fēng)速實(shí)時(shí)監(jiān)