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CN203214235U - 风力发电机 - Google Patents

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CN203214235U CN2013200672940U CN201320067294U CN203214235U CN 203214235 U CN203214235 U CN 203214235U CN 2013200672940 U CN2013200672940 U CN 2013200672940U CN 201320067294 U CN201320067294 U CN 201320067294U CN 203214235 U CN203214235 U CN 203214235U
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高伟
李春
陈余
陈晖�
叶舟
聂佳斌
李志敏
吴攀
魏远
栾忠骏
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Abstract

本实用新型提供一种既能保护电路，又能降低成本的风力发电机。包括：固定在地面上的支柱，固定在支柱上的转轴和绕转轴在水平面内旋转的风轮组件，风轮组件包括：至少两个旋转部件。旋转部件包括：叶片，至少一个可调节长度的杆；其中，杆的一端与转轴固定，另一端与叶片固定。台风来临时，通过调整风轮组件中的杆伸缩来减小风轮的扫掠面积，从而减小受力，降低总输出功率，能达到保护电路，避免过早发生过载，保证风力发电机在台风及强台风等恶劣工况下安全运行的作用；台风过后，调整杆伸缩回到原位，达到在台风过后再次正常安全运行的作用，有效地实现了风力机的最大利用率，又摆脱了加粗加厚支柱的方式，降低了成本，有较强的经济适用性。

Description

风力发电机
技术领域
本实用新型涉及一种风力发电机，特别涉及一种垂直轴的风力发电机。
背景技术
目前，常见的垂直轴风力发电机类型包括达里厄型风力发电机和H型风力机。在台风及强台风下，风力发电机的中心转轴会产生变形。现代风力发电机设计大多采用国际标准(IEC 61400-1)，但是该标准一般只考虑欧洲以及北美的运行工况，而不包含在热带气旋活动区域的设计需求。所以，造成了很多在热带气旋活动中风力发电机失效的历史案例，造成了很大的经济损失。预计至2020年，中国的离岸风电装机总量目标为30GW，其中40%的离岸风力机将面临台风和强台风的风险。
传统的风力发电机的抗台风的设计往往是加粗加厚中心转轴，使其具有较大抗弯强度，这样的做法会使成本大大上升，并且还缺少对电路的保护。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种既能够保护电路，又能够降低风力发电机成本的风力发电机。通过调整风轮组件中的可伸缩的杆的伸缩来减小风轮的扫掠面积，从而减小受力，降低总力矩，使总输出功率降低，负载降低，既能达到保护电路，避免过早发生过载，保证风力发电机在遇到台风及强台风等恶劣工况下安全运行并在台风过后再次正常安全运行的作用，有效地实现了风力机的最大利用率，又摆脱了加粗加厚支柱的方式，从而降低了成本，有较强的经济适用性。
为了实现上述目的，本实用新型采取了以下结构
<结构1>
本实用新型涉及的一种风力发电机，包括固定在地面上的支柱，固定在支柱上的转轴和绕转轴在水平面内旋转的风轮组件，风轮组件包括至少两个旋转部件，其特征在于：旋转部件包括：叶片，至少一个可调节长度的杆；其中，可调节长度杆的一端与转轴固定，另一端与叶片固定。
进一步的，本实用新型的风力发电机还可以具有这样的特征：其中的旋转部件为三个。
当台风来临时，可以手动调节可伸缩的杆收缩，使得叶片靠近转轴，从而减小风轮组件的扫掠面积，减小风力发电机的受力，降低总力矩，降低总输出功率，降低负载，从而达到保护电路的作用；台风过后，风速减小，可手动调节杆伸长，使得叶片远离转轴，回到台风来临之前的位置，这样就保证了风力发电机能安全渡过台风及强台风时期，并且在台风过后能够再次正常安全运行，有效地实现了风力发电机的最大利用率。
由于手动调节杆的伸缩可操作性较差，所以本实用新型还设计了自动的方案：
进一步的，本发明的风力发电机还可以具有这样的特征：还包括：用于驱动杆伸缩的驱动装置，驱动装置安装在杆上。
进一步的，本发明的风力发电机还可以具有这样的特征：还包括：用于控制驱动装置的控制装置，控制装置的输出端与驱动装置相连接，通过控制装置发出的指令控制驱动装置带动可调节长度的杆伸缩。
进一步的，本发明的风力发电机还可以具有这样的特征：控制装置安装在支柱上。
进一步的，本发明的风力发电机还可以具有这样的特征：还包括：用于检测风速的风速仪，风速仪与控制装置的输入端相连接，将风速信号传输给控制装置。
在刮台风时，风速增大，当风速仪检测到风速达到预先设置好的最大临界值时，控制装置就会发出指令，通过驱动装置驱动可调节长度的杆收缩，使得叶片靠近转轴，从而减小风轮组件的扫掠面积，减小风力发电机的受力，降低总力矩，降低总输出功率，降低负载，从而达到保护电路的作用；台风过后，风速减小，当风速仪检测到风速小于预先设置好的临界值时，控制装置就会发出指令，通过驱动装置使可调节长度的杆伸长，使得叶片远离转轴，回到台风来临之前的位置，这样就保证了风力发电机能安全渡过台风及强台风时期，并且在台风过后能够再次正常安全运行，有效地实现了风力发电机的最大利用率。
进一步的，本实用新型的风力发电机还可以具有这样的特征：风速仪安装在转轴的顶部。
进一步的，本实用新型的风力发电机还可以具有这样的特征：可调节长度的杆是通过液压驱动的方式运动的。
进一步的，本实用新型的风力发电机还可以具有这样的特征：可调节长度的杆是通过气压驱动的方式运动的。
<结构2>
本实用新型涉及的一种风力发电机，包括固定在地面上的支柱，固定在支柱上的转轴组件和绕转轴组件在水平面内旋转的风轮组件，其特征在于：其中，所述风轮组件包括：至少两个有弹性的叶片、至少一个可调节长度的杆；转轴组件包括：转轴，两个固定块；叶片在垂直面内呈弧形；叶片的一端固定在一块固定块上，此固定块与转轴的下端相固定；叶片的另一端固定在另一块固定块上，此固定块与杆的上端相固定，杆的下端与转轴可伸缩的连接。
进一步的，本实用新型的风力发电机还可以具有这样的特征：风轮组件中的叶片为两个。
当台风来临时，可以手动调节可伸缩的杆伸长，从而拉长有弹性的叶片，使叶片在水平方向变窄，从而减小风轮组件的扫掠面积，减小风力发电机的受力，降低总力矩，降低总输出功率，降低负载，从而达到保护电路的作用；台风过后，风速减小，可手动调节杆缩短，从而使得有弹性的叶片在水平方向变宽，回到台风来临之前的位置，这样就保证了风力发电机能安全渡过台风及强台风时期，并且在台风过后能够再次正常安全运行，有效地实现了风力发电机的最大利用率。
由于手动调节杆的伸缩不太方便，可操作性较差，所以本实用新型还设计了自动的方案：
进一步的，本实用新型的风力发电机还可以具有这样的特征：还包括：用于驱动杆伸缩的驱动装置，该驱动装置安装在转轴上。
进一步的，本实用新型的风力发电机还可以具有这样的特征：还包括：用于控制所述驱动装置的控制装置，控制装置的输出端与驱动装置相连接，通过控制装置发出的指令使得驱动装置带动杆伸缩。
进一步的，本实用新型的风力发电机还可以具有这样的特征：控制装置安装在支柱上。
进一步的，本实用新型的风力发电机还可以具有这样的特征：还包括：用于检测风速的风速仪，风速仪与控制装置的输入端相连接，风速仪将风速信号传输给控制装置，
在刮台风时，风速增大，当风速仪检测到风速达到预先设置好的最大临界值时，控制装置就会发出指令给驱动装置，使可调节长度的杆伸长，从而拉长有弹性的叶片，使叶片在水平方向变窄，从而减小风轮组件的扫掠面积，减小风力发电机的受力，降低总输出功率，降低负载，从而达到保护电路的作用；台风过后，风速减小，当风速仪检测到风速小于预先设置好的临界值时，控制装置就会发出指令给驱动装置，使可调节长度的杆缩短，从而使得有弹性的叶片在水平方向变宽，回到台风来临之前的位置，这样就保证了风力发电机能安全渡过台风及强台风时期，并且在台风过后能够再次正常安全运行，有效地实现了风力发电机的最大利用率。
进一步的，本实用新型的风力发电机还可以具有这样的特征：风速仪安装在转轴顶部的固定块之上。
进一步的，本实用新型的风力发电机还可以具有这样的特征：可调节长度的杆是通过液压驱动的方式运动的。
进一步的，本实用新型的风力发电机还可以具有这样的特征：可调节长度的杆是通过气压驱动的方式运动的。
实用新型效果
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
1.通过调整风轮组件中的可伸缩的杆来减小风轮的扫掠面积，从而减小受力，降低总力矩，使总输出功率降低，负载降低，能达到保护电路，避免过早发生过载，保证风力发电机在遇到台风及强台风等恶劣工况下安全运行并在台风过后再次正常安全运行的作用，有效地实现了风力机的最大利用率。
2.摆脱了传统的加粗加厚中心支柱的方法，将以硬抗硬转化为以柔抗硬，降低了成本，有较强的经济适用性，
附图说明
图1是本实用新型涉及的风力发电机在实施方式一中在台风来临之前的主视图；
图2是本实用新型涉及的风力发电机在实施方式一中在台风来临之前的俯视图；
图3是本实用新型涉及的风力发电机在实施方式一中在台风等极端情况下的主视图；
图4是本实用新型涉及的风力发电机在实施方式一中在台风等极端风情下的俯视图；
图5是本实用新型涉及的风力发电机在实施方式二中在台风来临之前的主视图；
图6是本实用新型涉及的风力发电机在实施方式二中在台风来临之前的俯视图；
图7是本实用新型涉及的风力发电机在实施方式二中在台风等极端情况下的主视图；
图8是本实用新型涉及的风力发电机在实施方式二中在台风等极端情况下的俯视图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
实施方式一
图1是本实用新型涉及的风力发电机在实施方式一中在台风来临之前的主视图；
图2是本实用新型涉及的风力发电机在实施方式一中在台风来临之前的俯视图；
如图1、2所示，本实用新型涉及的风力发电机包括：固定在地面上的支柱5，固定在支柱上的转轴1和绕转轴1在水平面内旋转的风轮组件，风轮组件包括三个旋转部件，旋转部件包括叶片2，可调节长度的杆3。可调节长度的杆3的一端与转轴1固定，另一端与叶片2固定，每个叶片用两根杆固定；本实用新型涉及的风力发电机还包括：驱动装置7、风速仪4以及控制装置6。控制装置6安装在支柱5上，风速仪4安装在转轴1的顶部，驱动装置7安装在杆3上。控制装置6的输入端与风速仪4相连接，控制装置6的输出端与驱动装置7相连接。
图3是本实用新型涉及的风力发电机在实施方式一中在台风等极端情况下的主视图；
图4是本实用新型涉及的风力发电机在实施方式一中在台风等极端风情下的俯视图；
如图3、4所示：风速仪4将风速信号传输给控制装置6，在刮台风时，风速增大，当风速达到预先设置好的最大临界值时，风速仪4就会发送信号给控制装置6，接着控制装置6就会发出指令给驱动装置7，通过液压驱动的方式使可调节长度的杆3收缩，使得叶片2靠近转轴1，从而减小风轮组件的扫掠面积，减小风力发电机的受力，降低总力矩，降低总输出功率，降低负载，从而达到保护电路的作用；
台风过后，风速减小，当风速仪4检测到风速小于预先设置好的临界值时，风速仪4就会发送信号给控制装置6，接着控制装置6就会发出指令给驱动装置7，使可调节长度的杆3伸长至原长，使得叶片2远离转轴1，回到台风来临之前的位置，如图1、2所示。这样就保证了风力发电机能安全渡过台风及强台风时期，并且在台风过后能够再次正常安全运行，有效地实现了风力发电机的最大利用率。
实施方式二
图5是本实用新型涉及的风力发电机在实施方式二中在台风来临之前的主视图；
图6是本实用新型涉及的风力发电机在实施方式二中在台风来临之前的俯视图；
如图5、6所示：本实用新型涉及的风力发电机，包括：固定在地面上的支柱5，固定在支柱上的转轴组件和绕转轴组件在水平面内旋转的风轮组件，风轮组件包括：两个有弹性的叶片2，可调节长度的杆3；转轴组件包括转轴1、固定块7以及固定块8。叶片2在垂直面内呈弧形；叶片2的一端固定在固定块7上，固定块7与转轴1的下端相固定；叶片2的另一端固定在固定块8上，固定块8与可调节长度的杆3的上端相固定，而可调节长度的杆3的下端与转轴1可伸缩的连接。本实用新型涉及的风力发电机还包括：用于驱动杆3伸缩的驱动装置9、用于检测风速的风速仪4以及控制装置6。控制装置6安装在支柱5上，风速仪4固定在固定块8的上方，驱动装置9安装在转轴1上。控制装置6的输入端与风速仪4相连接，控制装置6的输出端与驱动装置9相连接。
图7是本实用新型涉及的风力发电机在实施方式二中在台风等极端情况下的主视图；
图8是本实用新型涉及的风力发电机在实施方式二中在台风等极端情况下的俯视图；
如图7、8所示：
风速仪4将风速信号传输给控制装置6，在刮台风时，风速增大，当风速达到预先设置好的最大临界值时，风速仪4发送信号给控制装置6，控制装置6就会发出指令给驱动装置9，通过气压驱动的方式使可调节长度的杆3伸长，从而拉长有弹性的叶片2，使叶片2在水平方向变窄，从而减小风轮组件的扫掠面积，减小风力发电机的受力，降低总输出功率，降低负载，从而达到保护电路的作用；
台风过后，风速减小，当风速仪4检测到风速小于预先设置好的临界值时，就会发送信号给控制装置6，控制装置6就会发出指令给驱动装置9，使可调节长度的杆3缩短，从而使得有弹性的叶片2在水平方向变宽，回到台风来临之前的位置，如图5、6所示。这样就保证了风力发电机能安全渡过台风及强台风时期，并且在台风过后能够再次正常安全运行，有效地实现了风力发电机的最大利用率。
本实用新型并不以上述实施方式为限，基本本实用新型的宗旨还可以进行各种变形，这些均不应从本实用新型的范围中排除。

Claims (10)

1.一种风力发电机，包括固定在地面上的支柱、固定在支柱上的转轴以及绕转轴在水平面内旋转的风轮组件， 所述风轮组件包括：至少两个旋转部件，其特征在于：
其中，所述旋转部件包括：叶片、至少一个可调节长度的杆，
所述杆的一端与所述转轴固定，另一端与所述叶片固定。
2.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于：
其中，所述旋转部件为三个。
3.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于：
其中， 所述杆为两根。
4.一种风力发电机，包括固定在地面上的支柱、固定在支柱上的转轴组件和绕转轴组件在水平面内旋转的风轮组件，其特征在于：
其中，所述风轮组件包括：至少两个有弹性的叶片、至少一个可调节长度的杆；
所述转轴组件包括：转轴，两个固定块；
所述叶片在垂直面内呈弧形，
所述叶片的一端固定在一块所述固定块上，这块所述固定块与所述转轴的下端相固定；
所述叶片的另一端固定在另一块所述固定块上，这块所述固定块与所述杆的上端相固定，所述杆的下端与所述转轴可伸缩的连接。
5.根据权利要求4所述的风力发电机，其特征在于：
其中，所述叶片为两个。
6.根据权利要求1或4所述的风力发电机，其特征在于：
还包括用于驱动所述杆伸缩的驱动装置，所述驱动装置安装在所述杆上。
7.根据权利要求6所述的风力发电机，其特征在于：
所述驱动装置是液压驱动装置。
8.根据权利要求6所述的风力发电机，其特征在于：
所述驱动装置是气压驱动装置。
9.根据权利要求6所述的风力发电机，其特征在于：
还包括用于控制所述驱动装置的控制装置，所述控制装置的输出端与所
述驱动装置相连接。
10.根据权利要求9所述的风力发电机，其特征在于：
还包括用于检测风速的风速仪，所述风速仪与所述控制装置的输入端相连接，将风速信号传输给所述控制装置。
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