专利名称：一种环形可倾风帆式风力发电机的制作方法
技术领域：
本发明属于新能源设备技术领域，特别涉及一种环形可倾风帆式风カ发电机。
背景技术：
目前，现有的风カ发电机主要是叶片式水平轴风カ发电机组，该发电机组通过叶片的转动实现风カ发电。采用这种发电机时，改变叶片的长度，可以改变其发电功率。但是，在实现本发明时，发明人发现现有的叶片式水平轴风カ发电机组存在以下 缺点I、随着风向改变，风カ发电机利用偏航系统随风向改变，但其反应缓慢。2、随着风力发电机的功率增大，需增加叶片长度，风カ发电机的高度也会随之增カロ，给安装、维修带来很大困难，増加运行、维护成本。
发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是提供一种环形可倾风帆式风カ发电机，以克服现有技术的发电机随风向改变的反应缓慢及运行、维护成本高的缺陷。( ニ )技术方案为了达到上述目的，本发明提供了一种环形可倾风帆式风カ发电机，包括环形平铺在高架平台(13)上的轨道(3)，设置在所述轨道(3)上的发电单元(6)和链轮(10)，所述发电単元(6)与所述链轮(10)连接；设置在所述轨道(3)上的多个台车(2)，所述台车
(2)通过连接装置与所述链轮(10)啮合；所述台车(2)上设置有可倾式风帆(4)，所述可倾式风帆(4)的下端安装有配重(12)，所述配重(12)用于调节台车(2)的整体重心在可倾式风帆(4)的回转轴之下；所述台车(2)上设置有用干支撑所述可倾式风帆(4)的弾性挡块(11)。其中，每两个台车之间通过弹性铰接(8)首尾连接。其中，所述台车(2)包括四个弧形布置的车轮。其中，在所述四个车轮中，三个车轮为刚性固定，ー个车轮为弹性压紧固定。其中，所述连接装置包括弧形板(5)和套筒(14)，所述弧形板(5)由两块平行的且中间有一定空隙的钢板构成，所述弧形板(5)上含有销轴孔，所述套筒(14)通过销轴(9)固定在所述弧形板(5)上，所述套筒(14)与所述链轮(10)啮合传动。其中，所述可倾式风帆(4)包括具有升力效应的翼型端面。其中，所述可倾式风帆(4)包括骨架和蒙皮，所述骨架由铝合金制成，所述蒙皮由有机材料制成。其中，所述高架平台(13)上安装有维修通道(I)和维修楼梯(15)，所述维修通道
(I)安装在所述轨道(3)外侧，所述维修楼梯(15)设置在所述维修通道(I)和地面之间。其中，所述维修通道⑴的外侧安装有护栏。
(三)有益效果本发明的环形可倾风帆式风カ发电机具有适应地区广、发电效率高、结构简单、性能可靠、维护方便等特点，整机设计合理、运行平稳、无对风要求、对不同风向和风速适应能力強，发电成本大幅度下降，其制作简单，投资回报率高。本发明安装属于低空作业，安装方便，维护成本低，应用范围较广。
图1是本发明实施例的一种环形可倾风帆式风カ发电机的结构图；图2是本发明实施例的环形可倾风帆式风カ发电机的局部放大图；图3是本发明实施例的高架平台的主视图；图4是本发明实施例的台车主视图；图5是本发明实施例的台车俯视图；图6是本发明实施例的可倾式风帆及配重不倒翁原理图；图7是本发明实施例的链轮和发电单元的连接示意图；图8是本发明实施例的连接装置的结构示意图；图9是本发明实施例的台车车轮弧形布置示意图。图中，I.维修通道，2.台车，3.轨道，4.可倾式风帆，5.弧形板，6.发电单元，7.护栏，8.弹性铰接，9.销轴，10.链轮，11.弹性挡块，12.配重，13.高架平台，14.套筒，15.维修楼梯。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进ー步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不限制本发明的范围。本发明实施例的一种环形可倾风帆式风カ发电机的结构如图I和图2所示，包括环形平铺在高架平台13上的轨道3，所述高架平台13的主视图如图3所示；设置在所述轨道3上的发电单元6和链轮10，所述发电単元6与所述链轮10连接，其连接示意图如图7所示；设置在所述轨道3上的多个台车2，所述台车2通过连接装置与所述链轮10啮合；所述台车2上设置有可倾式风帆4，所述可倾式风帆4的下端安装有配重12，所述配重12用于调节台车2的整体重心在可倾式风帆4的回转轴之下；所述台车2上设置有用于支撑所述可倾式风帆4的弾性挡块11，所述台车2的主视图和俯视图分别如图4和图5所示。本实施例中，因为台车2在轨道3上环形布置，风カ作用下环形轨道3上做功一侧的可倾式风帆4在弾性挡块11的配合下处于直立状态，最大限度吸收风能；做负功一侧的可倾式风帆4会倾斜一定角度，起到泄风减小阻力的作用，减小负功效应。弾性挡块11的预紧カ为F，当风カ小于カF吋，做正功一侧的可倾式风帆4处于直立，最大限度的吸收风能。风カ大于力F时，弾性挡块11被压缩，做正功一侧的可倾式风帆4也会推动弹性挡块11向后傾斜，保证做エー侧可倾式风帆4直立的同时，减小可倾式风帆4受力。从而在环形轨道3风向中心线两侧上形成一个能量差，推动台车2作环形运动。本实施例中，每两个台车之间通过弹性铰接8首尾连接；所述台车2包括四个弧形布置的车轮，其中，三个车轮为刚性固定，ー个车轮为弹性压紧固定。本实施例中，台车车轮弧形布置示意图如图9所示，台车2在轨道3上做圆周运动，为避免滑动摩擦台车2车轮设计为弧形布置方式，台车2的四个车轮若全设计成刚性的，则存在共面的问题，因此将台车2设计为三个车轮为刚性固定的，另ー个为弹性压紧轮，以此来保证台车2的四个车轮均与轨道接触，保持小车在环形轨道3上运动时的平稳。本发明实施例的连接装置的结构如图8所示，所述连接装置包括弧形板5和套筒14，所述弧形板5由两块平行的且中间有一定空隙的钢板构成，所述弧形板5上含有销轴孔，所述套筒14通过销轴9固定在所述弧形板5上，台车2做环形运动时，所述套筒14与所述链轮10啮合传动，将台车2的回转动能通过发电単元6转化为电能。所述可倾式风帆4包括骨架和蒙皮，所述骨架由铝合金制成，所述蒙皮由有机材料制成，且所述可倾式风帆4包括具有升力效应的翼型端面。由于配重12的调节，使台车2的整体重心O在可倾式风帆4回转轴之下，利用不倒翁原理，实现可倾式风帆4在风力作用下自动的倾斜和直立。本发明逆风侧具有不倒翁特征的可倾式风帆4设计，采用逆风泄 风原理，在环形轨道3中心线两侧实现能量差，实现风カ发电，其可倾式风帆及配重不倒翁原理如图6所示。如图3所示，所述高架平台13上安装有维修通道I和维修楼梯15，所述维修通道I安装在所述轨道3外侧，所述维修楼梯15设置在所述维修通道I和地面之间，维修通道I和维修楼梯15是工人安装维修的通道。所述维修通道I的外侧安装有护栏。在本发明实施例中，主要參数为环形轨道3中径IOOm ;单体台车2长度4m、宽度2. 5m ;台车2数量70个；可倾式风帆4高5m、顶端宽2. 5m、底部宽3. 2m ;轨道3距地面3m，本发明总高不超过10m，属高架式发电装置。设七级风为极限风速，风压查表得w = 18. 28X10 = 182. 8N/m2,S = LB = 32X 5=16m2, F = wS = 1828X16 = 2925N,
Fq = — = 5S5 N/m桅杆相当于ー个线性均载的悬臂梁，受到线性均载的风力和挡块的阻力，风カ臂I1为5. 5m,阻カ臂I2为O. 5m,即
17 I根据弹簧预紧カF。· I2 = M,得F。= 17800N。根据强度计算，采用外径为120mm壁厚IOmm的钢管强度就会满足要求。此处我们采用等強度梁，有助于加强桅杆的刚度。发电量计算风压Wtl的单位为[KN/m2],空气密度P的单位为[Kg/m3],风速V的单位为[m/s]。根据伯努利方程可知，风的动压计算为％ =IpF2取六级风速中数V = 12m/s,则-.W0=-xl.293xl22 = 0.093KNIm2 =Q.Q93KPa编程计算风帆有效做工面积可得Ss= 320m2，
作用在发电系统有效动カ为=Fs=WciXSs，即Fs = 0.093X320 = 29. 76KN转矩与扭カ和作用半径的关系T = F X R，若链轮直径为lm，则R = O. 5m所以链轮的转矩T = 29760X0. 5 = 14880 (N · m)发电机系统效率Π = O. 6,台车速度取V = 6m/s贝 U链轮转速
权利要求
1.一种环形可倾风帆式风カ发电机，其特征在于，包括环形平铺在高架平台(13)上的轨道(3)，设置在所述轨道(3)上的发电单元(6)和链轮(10)，所述发电単元(6)与所述链轮(10)连接；设置在所述轨道(3)上的多个台车(2)，所述台车(2)通过连接装置与所述链轮(10)啮合；所述台车(2)上设置有可倾式风帆(4)，所述可倾式风帆(4)的下端安装有配重(12)，所述配重(12)用于调节台车(2)的整体重心在可倾式风帆(4)的回转轴之下；所述台车(2)上设置有用干支撑所述可倾式风帆(4)的弾性挡块(11)。
2.根据权利要求I所述的环形可倾风帆式风カ发电机，其特征在干，每两个台车之间通过弹性铰接(8)首尾连接。
3.根据权利要求I所述的环形可倾风帆式风カ发电机，其特征在于，所述台车(2)包括四个弧形布置的车轮。
4.根据权利要求3所述的环形可倾风帆式风カ发电机，其特征在于，在所述四个车轮中，三个车轮为刚性固定，ー个车轮为弹性压紧固定。
5.根据权利要求I所述的环形可倾风帆式风カ发电机，其特征在于，所述连接装置包括弧形板(5)和套筒(14)，所述弧形板(5)由两块平行的且中间有一定空隙的钢板构成，所述弧形板(5)上含有销轴孔，所述套筒(14)通过销轴(9)固定在所述弧形板(5)上，所述套筒(14)与所述链轮(10)啮合传动。
6.根据权利要求I所述的环形可倾风帆式风カ发电机，其特征在于，所述可倾式风帆(4)包括具有升力效应的翼型端面。
7.根据权利要求I所述的环形可倾风帆式风カ发电机，其特征在于，所述可倾式风帆(4)包括骨架和蒙皮，所述骨架由铝合金制成，所述蒙皮由有机材料制成。
8.根据权利要求I至7任一项所述的环形可倾风帆式风カ发电机，其特征在于，所述高架平台(13)上安装有维修通道(I)和维修楼梯(15)，所述维修通道(I)安装在所述轨道(3)外侧，所述维修楼梯(15)设置在所述维修通道(I)和地面之间。
9.根据权利要求8所述的环形可倾风帆式风カ发电机，其特征在于，所述维修通道(I)的外侧安装有护栏。
全文摘要
本发明公开了一种环形可倾风帆式风力发电机，包括环形平铺在高架平台上的轨道，设置在轨道上的发电单元和链轮，发电单元与链轮连接；设置在轨道上的多个台车，台车通过连接装置与链轮啮合；台车上设置有可倾式风帆，可倾式风帆的下端安装有配重，配重用于调节台车的整体重心在可倾式风帆的回转轴之下；台车上设置有用于支撑可倾式风帆的弹性挡块。本发明具有适应地区广、发电效率高、结构简单、性能可靠、维护方便等特点，整机设计合理、运行平稳、无对风要求、对不同风向和风速适应能力强，发电成本大幅度下降，其制作简单，投资回报率高。本发明安装属于低空作业，安装方便，维护成本低，应用范围较广。
文档编号F03D9/00GK102650267SQ20121010968
公开日2012年8月29日 申请日期2012年4月16日 优先权日2012年4月16日
发明者周海丽, 姜世平, 李二茂, 潘亮, 高世卿 申请人:燕山大学