管与拉件组合抗风式自动双控微风风力发电机的制作方法

1.本技术涉及风力发电的技术领域，尤其是涉及管与拉件组合抗风式自动双控微风风力发电机。


背景技术：

2.风能是存在于大自然的取之不尽用之不竭的清洁能源，我过地域辽阔，东北，西北，东部沿海等地区都存在着大量的风能，是煤炭，石油，天然气的理想替代能源。风能是绿色能源不会对环境造成污染，成本低廉，是我们建设环境友好型，经济节约社会的理想能源。目前常常利用大型的三个叶片的水平轴式风力发电机对风能进行利用。
3.在传统大型的水平轴式风力发电机中，塔架一般都采用大直径的塔筒进行支撑，塔筒的高度通常设置几十米甚至百米以上，为了保证的塔筒的支撑强度，需要将塔筒及地基加大，造成塔筒正面迎风的风阻也随之加大，不仅增加成本，在台风来临时常常会出现瞬时的强风，通过电控指令风轮的转盘进行转动，使得风轮叶片与风流平行从而降低风阻，是来不及的，长期使用会造成风轮叶片或者塔筒的断裂，从而造成巨大的经济损失。


技术实现要素：

4.为了改善上述相关技术的缺陷，本技术提供管与拉件组合抗风式自动双控微风风力发电机，能够提升风力发电机的抗台风能力，从而降低因风轮叶片或者塔筒断裂造成的经济损失。
5.本技术提供管与拉件组合抗风式自动双控微风风力发电机，采用如下的技术方案：
6.管与拉件组合抗风式自动双控微风风力发电机，包括中心塔筒、安装架、风轮和发电机组；中心塔筒的顶端固定设置有转盘，安装架固定设置于转盘的顶端；发电机组固定安装于安装架上，所述发电机组上连接有转轴，所述风轮固定安装于转轴远离发电机组的一端；所述中心塔筒的四周间隔设置有支撑管架，所述支撑管架的顶端与转盘固定连接；所述中心塔筒的外部套设有圆环框架，所述圆环框架固定套设在多根支撑管架的外部，每个所述支撑管架与中心塔筒之间均连接有第一拉件，每个所述支撑管架上均设置有泄风组件。
7.通过采用上述技术方案，采用支撑管架与拉件（即管与拉线组合形式）同中心塔筒配合作为支撑结构，相比于传统的塔筒，一方面，能够降低了风阻，既可防强风，又能够减少钢材的投入，从而降低成本；另一方面，设置泄风组件，能够进一步降低支撑管架的风阻，从而有效提升支撑结构整体的抗台风性能。
8.可选的，所述泄风组件包括相互连接的第一泄风板和第二泄风板，所述第一泄风板和第二泄风板的横截面呈v字形结构，并且所述第一泄风板和第二泄风板形成的开口朝向中心塔筒。
9.通过采用上述技术方案，风流经过支撑管架时，倾斜对称设置的第一泄风板和第二泄风板能够引导风流改变流向，从而使得风流经过支撑管架时相互抵消，进而降低支撑
管架和中心塔筒受到的风阻。
10.可选的，所述风轮的外沿固定设置有固定支架圆框，所述转轴上设置有用于对固定支架圆框进行支撑的加强框架，所述固定支架圆框的周向均匀设置有多个安装支架，多个所述安装支架上均设置有加强叶片。
11.通过采用上述技术方案，设置固定支架圆框和加强框架，能够提升风轮整体的结构强度，使得风轮能轻松实现大型化的同时具备抗强风的性能，设置加强叶片，能够便于风轮在微风情况下转动，从而实现微风发电，提升风能的利用率。
12.可选的，相邻两个所述安装支架之间均设置有第二拉件进行连接。
13.通过采用上述技术方案，第二拉件将任意相邻两个安装支架连接在一起，能够进一步增强风轮整体的结构强度，从而提升风轮在使用过程中的稳定性。
14.可选的，所述安装支架包括前立式叶片支架、横向叶片支架和后立式叶片支架，所述加强叶片铰接安装于前立式叶片支架上，所述安装架上设置有叶片防风稳定弹簧，在自然状态下，所述加强叶片与转轴的轴线形成夹角。
15.通过采用上述技术方案，设置防风稳定弹簧，使得加强叶片可以根据不同的风力大小来自动调节加强叶片的迎风角度，使得风轮能够尽可能做到匀速运转，确保风力发电机和风轮能够安全平稳地运行。
16.可选的，所述加强叶片的活动端设置有刹车联动拉线，所述安装支架上转动设置有用于收卷和放卷刹车联动拉线的线轮。
17.通过采用上述技术方案，当瞬时风力较大时，通过线轮转动能够对刹车联动拉线进行收卷，能够使得加强叶片与转轴保持平行，从而对风轮进行泄风，降低风轮运行过程中的风阻，从而提升风轮的抗台风性能。
18.可选的，所述安装架上设置有风向风速控制器，所述转盘和线轮均受控于风向风速控制器。
19.通过采用上述技术方案，通过风向风速控制器监测实时的风向和风速，从而控制转盘与线轮的运转，微风天气时，控制转盘转动，使得风轮正面朝向风流，并驱使线轮放卷，从而使风轮能够最大程度的利用风能进行发电；风速较快时，转盘来不及带动风轮转动，通过驱使线轮对刹车联动拉线进行收卷，能够动态调节加强叶片的角度，从而对风轮进行刹车泄风，降低风轮运转过程中的风阻。
20.可选的，所述转轴远离发电机组的一端还设置有泄风锥件，所述泄风锥件远离发电机组的一端形成尖端。
21.通过采用上述技术方案，泄风锥件能够引导风流向风轮的外边沿流动，不仅能够降低风轮运行过程中的风阻，还能够提升风轮运转时的动力，便于风轮在微风下进行发电。
22.可选的，所述转轴与安装架之间连接有轴承。
23.通过采用上述技术方案，轴承能够使得转轴的运转更加顺畅，减小转轴转动过程中的阻力和磨损，从而提升的风力发电机发电效率和使用寿命。
24.可选的，所述转轴上套设有备用轴承，所述安装架上设置有平衡配重件。
25.通过采用上述技术方案，当轴承损坏时，可将损坏的轴承拆卸下来，同时借助外力驱使备用轴承滑移至轴承的安装位置上，最后通过平衡配重件进行调节，使得风轮始终处于平衡运行的状态，能够方便对轴承进行更换，从而有效提升风力发电机的使用寿命。
26.综上所述，本技术包括以下至少一种有益效果：
27.1.本案中通过中心塔筒、支撑管架与第一拉件配合，相较于传统的塔筒进行支撑，无需将塔筒做大即可满足支撑强度，通过设置抗风组件使得支撑管架能够进行泄风，从而能够降低风阻，进而提升风力发电机的抗台风能力，使得风力发电机在使用过程中更加安全稳定；
28.2.本案中叶片防风稳定弹簧和刹车联动拉线配合，当风力较大而转盘来不及转动时，通过线轮转动控制刹车联动拉线驱使加强叶片调节角度，能够降低风轮的风阻，从而可以防止风轮叶片被强风吹坏的可能性，在整个系统中，支撑结构和风轮叶片均能做到轻松泄风，并且还不影响风力发电机高效率发电，进而降低风力发电机在强风状态下使用过程中发生损坏的可能性；
29.3、本案中通过设置备用轴承（即采用备胎的方式），轴承长期磨损需要更换时，可以做到无需大动作就能快速更换转轴当中的轴承，从而提升风力发电机的使用寿命。
附图说明
30.图1是本实施例中风力发电机的正面示意图；
31.图2是本实施例中体现备用轴承的剖视示意图；
32.图3是本实施例中体现泄风组件横截面的剖视示意图；
33.图4是图3中a处的放大示意图；
34.图5是本实施例中体现加强框架的结构示意图；
35.图6是本实施例中体现叶片防风稳定弹簧的结构示意图；
36.图7是图2中b处的放大示意图；
37.图8是体现叶片开启角度的第一状态示意图；
38.图9是体现叶片开启角度的第二状态示意图；
39.图10是体现叶片开启角度的第三状态示意图。
40.附图标记说明：1、中心塔筒；2、安装架；3、风轮；4、发电机组；5、支撑管架；6、转盘；7、圆环框架；8、第一拉件；9、泄风组件；10、第一泄风板；11、第二泄风板；12、转轴；13、泄风锥件；14、增速器；15、轴承；16、备用轴承；17、平衡配重件；18、风向风速控制器；19、固定支架圆框；20、加强框架；21、安装支架；22、第二拉件；23、加强叶片；24、前立式叶片支架；25、横向叶片支架；26、后立式叶片支架；27、叶片防风稳定弹簧；28、羽片；29、刹车联动拉线；30、线轮。
实施方式
41.以下结合附图1-10对本技术作进一步详细说明。
42.本技术实施例公开管与拉件组合抗风式自动双控微风风力发电机。参照图1和图2，管与拉件组合抗风式自动双控微风风力发电机包括中心塔筒1、安装架2、风轮3和发电机组4；在本实施例中，中心塔筒1为内部设有电梯的爬升架，中心塔筒1通过地基固定安装在地面上；且风轮3的叶片、风轮3以及中心塔筒1等均可形成模块化，运输方便，安装简单，无需大型吊装设备，即可采用自身爬升的方式提升中心塔筒1，大大降低了安装成本。
43.参照图2和图3，中心塔筒1的四周间隔设置有支撑管架5，支撑管架5为竖向放置的
不绣钢管；在本实施例中，支撑管架5设置十六根，并且十六根支撑管架5沿中心塔筒1的周向均匀分布，其他实施例中，可以采用任意数量的支撑管架5进行支撑；中心塔筒1的顶端固定设置有转盘6，支撑管架5的底端通过地基安装固定在地面上，支撑管架5的顶端与转盘6固定连接。
44.参照图1和图3，中心塔筒1的外部套设有圆环框架7，在本实施例中，圆环框架7设置有多个，并且多个圆环框架7沿竖向间隔排布。圆环框架7固定套设在十六根支撑管架5的外部，从而将十六根支撑管架5连接在一起。每个支撑管架5与中心塔筒1之间均连接有第一拉件8，拉件可以采用拉绳，也可以采用拉杆，从而加强支撑管架5与中心塔架之间的结构强度，使得支撑结构在具备较强的抗台风能力的同时，能够减少钢材的使用，降低了成本。
45.参照,3和图4，每个支撑管上均设置有泄风组件9，在本实施例中，泄风组件9包括第一泄风板10和第二泄风板11，第一泄风板10和第二泄风板11均为竖向设置的条状平板，第一泄风板10的一侧与第二泄风板11的一个固定连接，使得第一泄风板10和第二泄风板11的横截面呈v字形结构；第一泄风板10和第二泄风板11相切于支撑管架5的两侧，并且第一泄风板10和第二泄风板11形成的开口朝向中心塔筒1；在其他实施例中，泄风组件9的朝向也可以采用随风转动调整的方式。朝向中心塔筒1的风流能够通过第一泄风板10和第二泄风板11导流而相互抵消一部分，从而能够降低支撑管架5与中心塔筒1的风阻，使得风力发电机的支撑结构具有较强的抗台风能力。
46.参照图2，在本实施例中，安装架2为外壁设有检修口或检修门的筒体结构，维修人员可以进入至安装架2的内部进行检修。安装架2固定设置于转盘6的顶端，通过转盘6可以根据风向对安装架2的朝向进行调节。发电机组4固定安装于安装架2的内部，发电机组4上连接有转轴12，风轮3固定安装于转轴12远离发电机组4的一端。转轴12远离发电机组4的一端还设置有泄风锥件13，泄风锥件13为空心的圆锥结构，泄风锥件13远离发电机组4的一端形成尖端，并且泄风锥件13与风轮3固定连接，从而能够引导风流朝风轮3叶片的外沿流动，使得风轮3能够获得更大的转矩动力，进而便于在微风下进行发电。发电机组4与转轴12之间通过联轴器连接有增速器14，当风轮3驱使转轴12运转时，增速器14能够将转轴12的动力传输至发电机组4上，从而使得发电机组4稳定的进行发电。
47.参照图2，转轴12与安装架2之间连接有轴承15，从而降低转轴12转动过程中的摩擦阻力，使得风轮3平稳的运转。转轴12上还套设有至少一个备用轴承16，在没有外力的作用下，备用轴承16随转轴12转动，不会产生任何的磨损；轴承15长时间使用磨损到一定程度时，通过支撑或者起吊的方式对转轴12进行支撑，可以将报废的轴承15切割掉，再借助外力推动备用轴承16沿转轴12的轴向滑移至轴承15的安装位置，即可快速对轴承15进行更换，采用这种“备用”方式更换成本更低，可大大延长风力发电机的使用寿命。安装架2上设置有平衡配重件17，在本实施例中，平衡配重件17为可拆卸安装在安装架2内部的配重块，在其他实施例中也可以采用任意能够调节安装架2两端平衡状态的方式。更换轴承15后，通过调节平衡配重件17的重量，即可使得轴承15更换前后保持在相同的平衡状态。
48.安装架2上设置有风向风速控制器18，风向风速控制器18为具有电控功能的风向风速仪，转盘6的转动受控于风向风速控制器18，通过风向风速控制器18根据监测到的风向和风速数据进行分析，从而向控制转盘6转动的驱动机构发出电信号，从而控制风轮3的朝向。微风时，转盘6转动使得转轴12与风向平行，从而增加，提升风能的利用率；风速较高时，
转盘6转动驱使转轴12与风向垂直，能够减少风轮3叶片的迎风面积，从而防止风轮3飞转，有效降低风轮3叶片断裂的可能性。
49.参照图2和图5，风轮3的外沿固定设置有固定支架圆框19，支架圆框为圆柱筒体结构，通过固定支架圆框19将多个风轮3叶片固定连接成一体。转轴12上设置有用于对固定支架圆框19进行支撑的加强框架20，在本实施例中，加强框架20为钢管、钢丝绳圆形钢环固定连接形成的钢结构框架，加强框架20固定安装在转轴12上，通过加强框架20对固定支架圆框19进行支撑，使得风轮3的整体结构强度能够达到抗强台风的效果。
50.固定支架圆框19的外壁固定设置有多个安装支架21，多个安装支架21沿固定支架圆框19的圆周方向均匀分布。相邻两个安装支架21之间均设置有第二拉件22，第二拉件22可以采用拉绳，也可以采用拉杆，从而多个安装支架21固定连接成一体。多个安装支架21上均设置有加强叶片23，加强叶片23采用薄型平板，通过增加风轮3叶片的迎风面积，使得风力风电机更容易在微风下进行发电。
51.参照图5和图6，安装支架21包括前立式叶片支架24、横向叶片支架25和后立式叶片支架26，前立式叶片支架24、横向叶片支架25和后立式叶片支架26可以采用圆管或者椭圆形管，前立式叶片支架24、横向叶片支架25和后立式叶片支架26固定连接形成框架结构。安装支架21也可以是管状支架与拉绳固定连接形成的框架结构，从而减轻风轮3整体的重量。
52.加强叶片23通过合页铰接安装于前立式叶片支架24上，并且前立式叶片支架24与加强叶片23之间设置扭簧，安装架2上设置有叶片防风稳定弹簧27，叶片防风稳定弹簧27采用压缩弹簧，叶片防风稳定弹簧27的一端与横向叶片支架25固定连接，叶片防风稳定弹簧27的另一端与加强叶片23的侧壁固定连接，使得在自然状态下，加强叶片23与转轴12的轴线形成夹角。风速越大时，加强叶片23挤压叶片防风稳定弹簧27产生的弹性形变越大，从而调节叶片的开启角度越大，泄风的效果越明显，从而能够降低风阻，做到风轮3匀速运转；微风时，叶片防风稳定弹簧27能够驱使加强叶片23复位，从而增加加强叶片23的迎风面积，便于风力发电机在微风下进行发电。
53.参照图2、图6和图7，加强叶片23远离铰接的一端固定设置有羽片28，羽片28采用类似羽毛状的凹凸薄片，风轮3在运转的过程中，羽片28能够降低风轮3转动的噪音，从而降低风力发电机运行过程中对周围环境的影响。在强风多发地段，可以不采用风轮3，或者风轮3可以采用本案中羽片28式的加强叶片23替代，从而使风力发电机的抗台风能力更佳。
54.加强叶片23的活动端固定设置有刹车联动拉线29，安装支架21上转动设置有用于收卷和放卷刹车联动拉线29的线轮30，在本实施例中线轮30的转动由步进电机驱动，并且线轮30的转动受控于风向风速器，从而可以根据实时的风向和风速控制加强叶片23的开启角度。风轮3不断收卷时，加强叶片23开启的角度越大，从而对风轮3进行泄风，与叶片防风稳定弹簧27配合实加强叶片23“自动双控”的效果。
55.叶片防风稳定弹簧27的弹力可以选择根据风速对加强叶片23的压差产生的开启角度进行选择。自动双控主要是从加强叶片23上的叶片防风稳定弹簧27和刹车联动线的配合来控制叶片的迎风角度。经试验测定，参照图8，当加强叶片23的开启角度控制在45度左右时，可以适用风速在2-8米/秒的风速，即可使发电机组4进行满载发电。参照图9，当加强叶片23的开启角度控制在75度左右时，可以适用风速在9-15米/秒的风速，即可使发电机组
4进行满载发电，并将大部分风泄掉，使得风轮3安全稳定的进行转动。参照图10，当风速达到16米/秒以上的风速时，即可使发电机组4进行满载发电，可将加强叶片23的开启角度控制在90度左右，使得加强叶片23完全开启，从而能够将作用在加强叶片23上的风全部泄掉，使得风轮3能够达到抗瞬时强风的效果。
56.此外，申请需要强调的是，上述固定连接的方式可以为焊接、铆接、螺栓连接或者其他可靠性连接的方式进行连接，从而保证的垂直轴风力发电设备的各个连接部位能够抵抗强台风作用；并且风轮3及加强框架20上的管架上均可以设置泄风组件9，这样可以大大降低风力发电机运行过程中的风阻，从而使得风力发电机能够抗强台风。
57.本技术实施例管与拉件组合抗风式自动双控微风风力发电机的实施原理为：
58.微风情况下，加强叶片23开启角度保持在45度左右，加强叶片23能够增加风轮3运行的动力，从而使得发电机组4在微风下就能够实现发电。
59.台风天气时，风向风速控制器18能够根据实时风向和风速控制转盘6和线轮30运转，通过刹车联动拉线29配合叶片防风稳定弹簧27实现加强叶片23的“自动双控”，从而动态控制风轮3的朝向和加强叶片23的开启角度，防止瞬时强风对风轮3的破坏。此外，支撑管架5与中心塔筒1采用管与拉件组合的方式，能够保证支撑强度的同时，有效降低风阻；同时泄风组件9能够将支撑管架5、中心塔筒1以及加强框架20进行有效泄风，降低风力发电机的风阻，从而使得风力发电机能够抗强台风。
60.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.管与拉件组合抗风式自动双控微风风力发电机，其特征在于：包括中心塔筒（1）、安装架（2）、风轮（3）和发电机组（4）；所述中心塔筒（1）的顶端固定设置有转盘（6），所述安装架（2）固定设置于转盘（6）的顶端；所述发电机组（4）固定安装于安装架（2）上，所述发电机组（4）上连接有转轴（12），所述风轮（3）固定安装于转轴（12）远离发电机组（4）的一端；所述中心塔筒（1）的四周间隔设置有支撑管架（5），所述支撑管架（5）的顶端与转盘（6）固定连接；所述中心塔筒（1）的外部套设有圆环框架（7），所述圆环框架（7）固定套设在多根支撑管架（5）的外部，每个所述支撑管架（5）与中心塔筒（1）之间均连接有第一拉件（8），每个所述支撑管架（5）上均设置有泄风组件（9）。2.根据权利要求1所述的管与拉件组合抗风式自动双控微风风力发电机，其特征在于：所述泄风组件（9）包括相互连接的第一泄风板（10）和第二泄风板（11），所述第一泄风板（10）和第二泄风板（11）的横截面呈v字形结构，并且所述第一泄风板（10）和第二泄风板（11）形成的开口朝向中心塔筒（1）。3.根据权利要求1所述的管与拉件组合抗风式自动双控微风风力发电机，其特征在于：所述风轮（3）的外沿固定设置有固定支架圆框（19），所述转轴（12）上设置有用于对固定支架圆框（19）进行支撑的加强框架（20），所述固定支架圆框（19）的周向均匀设置有多个安装支架（21），多个所述安装支架（21）上均设置有加强叶片（23）。4.根据权利要求3所述的管与拉件组合抗风式自动双控微风风力发电机，其特征在于：相邻两个所述安装支架（21）之间均设置有第二拉件（22）进行连接。5.根据权利要求3所述的管与拉件组合抗风式自动双控微风风力发电机，其特征在于：所述安装支架（21）包括前立式叶片支架（24）、横向叶片支架（25）和后立式叶片支架（26），所述加强叶片（23）铰接安装于前立式叶片支架（24）上，所述安装架（2）上设置有叶片防风稳定弹簧（27），在自然状态下，所述加强叶片（23）与转轴（12）的轴线形成夹角。6.根据权利要求5所述的管与拉件组合抗风式自动双控微风风力发电机，其特征在于：所述加强叶片（23）的活动端设置有刹车联动拉线（29），所述安装支架（21）上转动设置有用于收卷和放卷刹车联动拉线（29）的线轮（30）。7.根据权利要求6所述的管与拉件组合抗风式自动双控微风风力发电机，其特征在于：所述安装架（2）上设置有风向风速控制器（18），所述转盘（6）和线轮（30）均受控于风向风速控制器（18）。8.根据权利要求1所述的管与拉件组合抗风式自动双控微风风力发电机，其特征在于：所述转轴（12）远离发电机组（4）的一端还设置有泄风锥件（13），所述泄风锥件（13）远离发电机组（4）的一端形成尖端。9.根据权利要求1所述的管与拉件组合抗风式自动双控微风风力发电机，其特征在于：所述转轴（12）与安装架（2）之间连接有轴承（15）。10.根据权利要求9所述的管与拉件组合抗风式自动双控微风风力发电机，其特征在于：所述转轴（12）上套设有备用轴承（16），所述安装架（2）上设置有平衡配重件（17）。

技术总结
本申请公开了管与拉件组合抗风式自动双控微风风力发电机，包括中心塔筒、安装架、风轮和发电机组；中心塔筒的顶端固定设置有转盘，安装架固定设置于转盘的顶端；发电机组固定安装于安装架上，发电机组上连接有转轴，风轮固定安装于转轴远离发电机组的一端；中心塔筒的四周间隔设置有支撑管架，支撑管架的顶端与转盘固定连接；中心塔筒的外部套设有圆环框架，圆环框架固定套设在多根支撑管架的外部，每个支撑管架与中心塔筒之间均连接有第一拉件，每个支撑管架上均设置有泄风组件。本申请通过支撑管架、第一拉件与中心塔筒的组合，以及通过防风稳定弹簧与刹车联动拉线配合调节加强叶片的角度，能够有效进行泄风，从而提升风力发电机的抗台风能力。电机的抗台风能力。电机的抗台风能力。


技术研发人员：朱传云 张现好 苏天勇 林天益 陈寿福 李斌
受保护的技术使用者：福建联康科技有限公司
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/7/4