一种小型海上风力发电组用过载保护机构

1.本发明涉及风力发电过载保护技术领域，具体涉及一种小型海上风力发电组用过载保护机构。


背景技术：

2.海上风力发电的基本原理是通过自然风力带动扇叶旋转，与扇叶传动连接的传动轴同步旋转带着发电设备发电，简而言之，风力发电是将风能转化为机械能，再将机械能转化为电能的过程，在风力发电设备工作的过程中，当外界的风力过大时，扇叶带动传动轴的转速也会相应的加快，此时发电装置的导电线圈极有可能会由于过载而发生烧坏，因此，如何设计开发一种具有过载保护机构的风力发电设备，当外界的风力达到某一设定的临界值时，相关的发电装置会与传动轴断开连接，防止发电装置发生过载而烧坏导电线圈，这是设计开发人员需要解决的技术问题。


技术实现要素：

3.为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种小型海上风力发电组用过载保护机构，通过扇叶转动使传动轴一转动，在摆动机构的传动作用下使传动轴二带着主动齿轮转动，主动齿轮通过换向机构带着发电机运作实现发电，当扇叶转速过快会使传动轴一带着连接轴转速相应变快，转动套接在连接轴外侧的套管带着连接杆摆动频率加快，连接杆通过吸气排气件和柱状集风腔单位时间内抽吸较多的空气输送到输气管，输气管里面部分气体输送到吹风箱供发电机散热用，输气管里面过剩的气体输送到气囊里面，气囊体积变大带着移动块与换向齿轮上移，换向齿轮不再与从动齿轮一啮合使发电机停止发电，实现保护发电机，上移的换向齿轮带着减速机构运作减缓传动轴一的转速，便于传动轴一恢复正常转速进行发电，通过将发电机过载保护、发电机散热及减缓传动轴一的过快转速结合在一起，有利于提高发电机过载保护的工作效率。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
5.一种小型海上风力发电组用过载保护机构，包括与外界支撑杆固定连接的过载保护箱，所述过载保护箱包括匚形板，所述匚形板的两端分别固定有挡板一和挡板二，所述挡板一的中部转动连接有与扇叶固定连接的传动轴一，所述挡板一与挡板二之间固定有两个横梁一，两个所述横梁一之间固定有定位块，所述定位块的顶部与底部均开设有柱状集风腔，所述定位块的中部转动连接有传动轴二，所述传动轴二与传动轴一之间设置有摆动机构，所述摆动机构包括两个连接块，两个所述连接块分别与对应位置传动轴一和传动轴二固定连接，所述传动轴一与传动轴二之间固定有连接轴，所述连接轴的外侧转动连接有套管，所述套管的外侧固定有两个分别与对应位置横梁一滑动连接的连接杆，所述连接杆与对应位置柱状集风腔之间设置有吸气排气件，所述定位块的一侧固定有换向传动机构和吹风箱，所述换向传动机构与吹风箱二者与柱状集风腔之间连通设置有输气管，所述换向传动机构与传动轴二传动连接，所述挡板二的内侧固定有与换向传动机构啮合传动的发电
机，所述换向传动机构的顶部传动连接有减速机构，通过扇叶转动使传动轴一转动，在摆动机构的传动作用下使传动轴二带着主动齿轮转动，主动齿轮通过换向机构带着发电机运作实现发电，当扇叶转速过快会使传动轴一带着连接轴转速相应变快，转动套接在连接轴外侧的套管带着连接杆摆动频率加快，连接杆通过吸气排气件和柱状集风腔单位时间内抽吸较多的空气输送到输气管，输气管里面部分气体输送到吹风箱供发电机散热用，输气管里面过剩的气体输送到气囊里面，气囊体积变大带着移动块与换向齿轮上移，换向齿轮不再与从动齿轮一啮合使发电机停止发电，实现保护发电机，上移的换向齿轮带着减速机构运作减缓传动轴一的转速，便于传动轴一恢复正常转速进行发电，通过将发电机过载保护、发电机散热及减缓传动轴一的过快转速结合在一起，有利于提高发电机过载保护的工作效率。
6.进一步在于：所述横梁一背离匚形板的一侧固定有弧形块一，所述弧形块一的外侧开设有弧形槽，所述连接杆背离套管的一端固定有与对应位置弧形槽滑动连接的连接球，从而使两个连接杆能够平稳的在进行往复摆动，带着吸气排气件运作。
7.进一步在于：所述吸气排气件包括与对应位置柱状集风腔滑动连接的活塞，所述活塞背离定位块的一端通过球铰链转动连接有拨动轴，所述拨动轴背离活塞的一端通过球铰链与对应位置连接杆转动连接，便于连接杆在摆动的过程中，拨动轴能够带着活塞在柱状集风腔里面移动。
8.进一步在于：所述换向传动机构包括支撑块，所述支撑块的内部开设有弧形通孔，所述弧形通孔的内底面固定有气囊，所述气囊的顶面固定有与矩形通孔滑动连接的移动块，所述移动块的一侧转动连接有换向齿轮，所述传动轴二贯穿定位块的一端固定有与换向齿轮啮合传动的主动齿轮，所述发电机的输出端固定有与换向齿轮啮合传动的从动齿轮一，输气管里面过剩空气输送至气囊里面，气囊带着移动块上移使移动块上的换向齿轮上移，实现换向齿轮与主动齿轮和从动齿轮一二者分离，此时主动齿轮不再带着发电机运作发电，实现保护发电机，同时换向齿轮与从动齿轮二啮合传动使减速机构运作，实现降低传动轴一的转速，便于将发电机的过载保护与调节传动轴一的发电转速结合在一起。
9.进一步在于：所述弧形通孔顶部的两侧均开设有滑槽，所述移动块的两侧均固定有分别与对应位置滑槽滑动连接的凸块，所述气囊与输气管之间连通固定有连接管一，所述气囊的底端安装有稳压阀，凸块与滑槽的配合使移动块在弧形通孔里面能够稳定的上下滑动，且移动块在自身重力作用下下移到某一位置后会保持位置不变，稳压阀便于在气囊内部气压较大后，气囊上的稳压阀会自动泄掉部分气体，起到保护气囊的作用。
10.进一步在于：所述柱状集风腔背离吸气排气件的一端连通固定有贯穿挡板二的进气管，所述柱状集风腔背离吸气排气件的一端连通固定有与输气管连通的连接管二，所述连接管二与进气管的内部均串联有单向阀，单向阀的设置使进气管仅能够抽吸外界的空气，连接管二仅能够排放柱状集风腔里面的空气。
11.进一步在于：所述吹风箱的内部开设有矩形腔，所述吹风箱的外侧开设有与矩形腔连通的出风孔，所述矩形腔与输气管之间连通固定有l形管，所述l形管的中部串联有电磁阀。出风孔便于风吹向发电机进行散热，电磁阀便于控制l形管单位时间的排气量，通过控制电磁阀排气口开合的大小，便于给输气管和气囊之间设定气压临界值。
12.进一步在于：所述减速机构包括两端分别与挡板一和挡板二转动连接的轴杆，所
述轴杆的一端固定有从动齿轮二，所述从动齿轮二的另一端固定有减速轮，所述减速轮的外侧壁呈环形等角度通过转动轴转动有多个弧形块二，所述转动轴与弧形块二之间设置有扭转弹簧，所述弧形块二的外侧套接有橡胶套，所述传动轴一的外侧固定有与弧形块二外侧贴靠的转盘，换向齿轮与从动齿轮二啮合传动，从动齿轮二带着轴杆转动使减速轮转动，减速轮外侧的弧形块二在转盘外侧转动，由于弧形块二通过转动轴与减速轮转动连接，且转动轴与弧形块二之间设置有扭转弹簧，所以弧形块二在转动过程中会紧密贴靠转盘，配合套接在弧形块二外侧的橡胶套反向拨动转盘，从而实现通过减速转盘来减缓传动轴一的转速。
13.进一步在于：所述匚形板的敞口端固定有挡板三，所述挡板三的中部开设有网孔，网孔便于配合吹风箱进行气体流动。
14.本发明的有益效果：
15.1、通过外界扇叶带着传动轴一转动，传动轴一在摆动机构的传动作用使传动轴二带着主动齿轮转动，主动齿轮与换向齿轮啮合传动使从动齿轮一转动，从而使从动齿轮一带着发电机运作使其发电，当扇叶因为风大转速较快时，传动轴一带着摆动机构上的连接块转速同步加快，此时摆动机构上的连接轴在连接块的带动下转动速度也加快，由于连接轴的外侧转动套接有套管，套管随着倾斜布置的连接轴转动会带着其外侧壁的连接杆往复摆动，连接杆通过拨动轴带着活塞在定位块内部的柱状集风腔里面往复移动，将外界的空气通过进气管抽吸到柱状集风腔里面，然后将空气通过输气管输送至气囊里面，气囊带着移动块上移使移动块上的换向齿轮上移，实现换向齿轮与主动齿轮和从动齿轮一二者分离，此时主动齿轮不再带着发电机运作发电，实现保护发电机；
16.2、通过在输气管上连通固定有l形管，l形管与吹风箱连通，当外界风扇转速在正常范围内时，摆动机构配合柱状集风腔产生的气流直接通过l形管输送到吹风箱里面，然后从吹风箱上的出风孔吹向运作的发电机，便于给发电机散热，配合挡板三上的网孔，促进过载保护箱内部气体流动，有利于提高过载保护箱的散热效果，在l形管上串联有电磁阀，通过控制电磁阀排气口开合的大小，便于给输气管和气囊之间设定气压临界值，当扇叶转速过快使输气管单位时间内输送过来的气流较大，会使输气管内部气压大于设定的气压临界值，此时过剩的气体会逐渐往气囊里面输送，便于气囊通过带着移动块移动使换向齿轮与主动齿轮脱离；
17.3、通过气囊带着移动块上移，使移动块上的换向齿轮与从动齿轮二啮合传动，从动齿轮二带着轴杆转动使减速轮转动，减速轮外侧的弧形块二在转盘外侧转动，由于弧形块二通过转动轴与减速轮转动连接，且转动轴与弧形块二之间设置有扭转弹簧，所以弧形块二在转动过程中会紧密贴靠转盘，配合套接在弧形块二外侧的橡胶套反向拨动转盘，从而实现通过减速转盘来减缓传动轴一的转速，进而使传动轴一带着连接轴的转速降低，摆动机构上吸气排气件单位时间内产生的气体减少，输气管内部气压减小，在移动块自身的重力作用下使移动块与换向齿轮下移再次啮合传动在主动齿轮与从动齿轮一之间件，实现主动齿轮带着发电机继续运作发电。
附图说明
18.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
19.图1是本发明与扇叶整体结构示意图；
20.图2是本发明整体结构示意图；
21.图3是本发明中匚形板内部结构示意图；
22.图4是本发明中摆动机构结构示意图；
23.图5是本发明中定位块、换向传动机构、吹风箱及输气管结构示意图；
24.图6是本发明中减速机构及转盘结构示意图；
25.图7是本发明中换向传动机构结构示意图；
26.图8是本发明中吸气排气件、弧形块一、套管及连接杆结构示意图；
27.图9是本发明中换向齿轮上移状态结构示意图。
28.图中：100、过载保护箱；110、匚形板；120、挡板一；130、挡板二；140、挡板三；200、传动轴一；210、转盘；300、横梁；310、定位块；311、柱状集风腔；3111、进气管；312、传动轴二；3121、主动齿轮；320、弧形块一；400、摆动机构；410、连接块；420、连接轴；430、套管；440、连接杆；441、吸气排气件；4411、活塞；4412、拨动轴；442、连接球；500、换向传动机构；510、支撑块；511、滑槽；520、气囊；530、移动块；540、换向齿轮；600、吹风箱；610、l形管；611、电磁阀；700、输气管；800、发电机；810、从动齿轮一；900、减速机构；910、轴杆；920、从动齿轮二；930、减速轮；931、弧形块二。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
30.请参阅图1-9所示，一种小型海上风力发电组用过载保护机构，包括与外界支撑杆固定连接的过载保护箱100，过载保护箱100包括匚形板110，匚形板110的两端分别固定有挡板一120和挡板二130，挡板一120的中部转动连接有与扇叶固定连接的传动轴一200，挡板一120与挡板二130之间固定有两个横梁一300，两个横梁一300之间固定有定位块310，定位块310的顶部与底部均开设有柱状集风腔311，定位块310的中部转动连接有传动轴二312，传动轴二312与传动轴一200之间设置有摆动机构400，摆动机构400包括两个连接块410，两个连接块410分别与对应位置传动轴一200和传动轴二312固定连接，传动轴一200与传动轴二312之间固定有连接轴420，连接轴420的外侧转动连接有套管430，套管430的外侧固定有两个分别与对应位置横梁一300滑动连接的连接杆440，连接杆440与对应位置柱状集风腔311之间设置有吸气排气件441，定位块310的一侧固定有换向传动机构500和吹风箱600，换向传动机构500与吹风箱600二者与柱状集风腔311之间连通设置有输气管700，换向传动机构500与传动轴二312传动连接，挡板二130的内侧固定有与换向传动机构500啮合传动的发电机800，换向传动机构500的顶部传动连接有减速机构900，当扇叶转速过快会使传动轴一200带着连接轴420转速相应变快，转动套接在连接轴420外侧的套管430带着连接杆440摆动频率加快，输气管700里面过剩的气体输送到气囊520里面，气囊520体积变大带着移动块530与换向齿轮540上移，换向齿轮540不再与从动齿轮一810啮合使发电机800停止发电，实现保护发电机800，通过将发电机800过载保护、发电机800散热及减缓传动轴一200
的过快转速结合在一起，有利于提高发电机800过载保护的工作效率。
31.横梁一300背离匚形板110的一侧固定有弧形块一320，弧形块一320的外侧开设有弧形槽，连接杆440背离套管430的一端固定有与对应位置弧形槽滑动连接的连接球442，从而使两个连接杆440能够平稳的在进行往复摆动，带着吸气排气件441运作；吸气排气件441包括与对应位置柱状集风腔311滑动连接的活塞4411，活塞4411背离定位块310的一端通过球铰链转动连接有拨动轴4412，拨动轴4412背离活塞4411的一端通过球铰链与对应位置连接杆440转动连接，便于连接杆440在摆动的过程中，拨动轴4412能够带着活塞4411在柱状集风腔311里面移动；换向传动机构500包括支撑块510，支撑块510的内部开设有弧形通孔，弧形通孔的内底面固定有气囊520，气囊520的顶面固定有与矩形通孔滑动连接的移动块530，移动块530的一侧转动连接有换向齿轮540，传动轴二312贯穿定位块310的一端固定有与换向齿轮540啮合传动的主动齿轮3121，发电机800的输出端固定有与换向齿轮540啮合传动的从动齿轮一810，输气管700里面过剩空气输送至气囊520里面，气囊520带着移动块530上移使移动块530上的换向齿轮540上移，实现换向齿轮540与主动齿轮3121和从动齿轮一810二者分离，此时主动齿轮3121不再带着发电机800运作发电，实现保护发电机800，同时换向齿轮540与从动齿轮二920啮合传动使减速机构900运作，实现降低传动轴一200的转速，便于将发电机800的过载保护与调节传动轴一200的发电转速结合在一起。
32.弧形通孔顶部的两侧均开设有滑槽511，移动块530的两侧均固定有分别与对应位置滑槽511滑动连接的凸块，气囊520与输气管700之间连通固定有连接管一，气囊520的底端安装有稳压阀，凸块与滑槽511的配合使移动块530在弧形通孔里面能够稳定的上下滑动，且移动块530在自身重力作用下下移到某一位置后会保持位置不变，稳压阀便于在气囊520内部气压较大后，气囊520上的稳压阀会自动泄掉部分气体，起到保护气囊520的作用；柱状集风腔311背离吸气排气件441的一端连通固定有贯穿挡板二130的进气管3111，柱状集风腔311背离吸气排气件441的一端连通固定有与输气管700连通的连接管二，连接管二与进气管3111的内部均串联有单向阀，单向阀的设置使进气管3111仅能够抽吸外界的空气，连接管二仅能够排放柱状集风腔311里面的空气；吹风箱600的内部开设有矩形腔，吹风箱600的外侧开设有与矩形腔连通的出风孔，矩形腔与输气管700之间连通固定有l形管610，l形管610的中部串联有电磁阀611。出风孔便于风吹向发电机800进行散热，电磁阀611便于控制l形管610单位时间的排气量，通过控制电磁阀611排气口开合的大小，便于给输气管700和气囊520之间设定气压临界值。
33.减速机构900包括两端分别与挡板一120和挡板二130转动连接的轴杆910，轴杆910的一端固定有从动齿轮二920，从动齿轮二920的另一端固定有减速轮930，减速轮930的外侧壁呈环形等角度通过转动轴转动有多个弧形块二931，转动轴与弧形块二931之间设置有扭转弹簧，弧形块二931的外侧套接有橡胶套，传动轴一200的外侧固定有与弧形块二931外侧贴靠的转盘210，换向齿轮540与从动齿轮二920啮合传动，从动齿轮二920带着轴杆910转动使减速轮930转动，减速轮930外侧的弧形块二931在转盘210外侧转动，由于弧形块二931通过转动轴与减速轮930转动连接，且转动轴与弧形块二931之间设置有扭转弹簧，所以弧形块二931在转动过程中会紧密贴靠转盘210，配合套接在弧形块二931外侧的橡胶套反向拨动转盘210，从而实现通过减速转盘210来减缓传动轴一200的转速；匚形板110的敞口端固定有挡板三140，挡板三140的中部开设有网孔，网孔便于配合吹风箱600进行气体流
动。
34.工作原理：使用时，当扇叶在正常转速下时(该转速下发电机800不会出现过载现象)，扇叶转动带着传动轴一200转动，传动轴一200带着与其固定连接的连接块410转动，连接块410带着连接轴420转动，连接轴420背离传动轴一200的一端通过另外一个连接块410带着传动轴二312转动，传动轴二312上的主动齿轮3121带着换向齿轮540转动，换向齿轮540带着发电机800输出端的从动齿轮一810转动使发电机800发电，在连接轴420转动过程中，转动套接在连接轴420外侧的套管430带着其外侧壁的两个连接杆440同步摆动，此时连接杆440端部的连接球442在对应位置弧形槽里面往复滑动，连接杆440在移动过程中带着拨动轴4412往复抽拉柱状集风腔311里面的活塞4411，外界空气通过进气管3111抽吸到柱状集风腔311里面，然后气体通过连接管二输送到输气管700，输气管700再通过l形管610输送到吹风箱600里面，最后从吹风箱600上出风孔吹向工作的发电机800，便于给发电机800散热，配合挡板三140上的网孔，促进过载保护箱100内部气体流动，有利于提高过载保护箱100的散热效果，在上述过程中输气管700里面的气体是通过l形管610输送出去，并未产生过剩的空气输送到气囊520里面，所以换向齿轮540的位置保持不变，起到联动发电的作用；
35.当扇叶转速较快时(该转速下发电机800容易出现过载损坏现象)，扇叶带着传动轴一200的转速也会变大，连接轴420的转速同样会增大，从而使套管430带着其外侧壁的两个连接杆440同步摆动的频率加快，柱状集风腔311配合吸气排气件441单位时间内产生的气体也较多，较多的气体输送到输气管700会使其内部气体压强变大，部分气体依然从l形管610输送到吹风箱600里面对发电机800进行散热，另一部分不能偶及时排出的过剩气体沿着连接管一输送到气囊520里面，气囊520体积变大带着移动块530沿着弧形通孔上移，此时移动块530同步上移使移动块530上的换向齿轮540上移，实现换向齿轮540与主动齿轮3121和从动齿轮一810者分离，此时主动齿轮3121不再带着发电机800运作发电，实现保护发电机800，同时换向齿轮540上移与从动齿轮二920啮合传动(参照说明书中的图9)，主动齿轮3121转动带着换向齿轮540转动，换向齿轮540带着从动齿轮二920转动，从动齿轮二920带着轴杆910转动使减速轮930转动，减速轮930外侧的弧形块二931在转盘210外侧转动，由于弧形块二931通过转动轴与减速轮930转动连接，且转动轴与弧形块二931之间设置有扭转弹簧，所以弧形块二931在转动过程中会紧密贴靠转盘210，配合套接在弧形块二931外侧的橡胶套反向拨动转盘210，通过减速转盘210来减缓传动轴一200的转速，进而使传动轴一200带着连接轴420的转速降低，摆动机构400上吸气排气件441单位时间内产生的气体减少，输气管700内部气压减小，在移动块530自身的重力作用下使移动块530与换向齿轮540下移再次啮合传动在主动齿轮3121与从动齿轮一810之间件，实现主动齿轮3121带着发电机800继续运作发电。
36.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
37.以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超
越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。