一种活塞式风力发电机组的制作方法

1.本发明涉及风力发电机，具体为一种活塞式风力发电机组。


背景技术：

2.风力机是一种将风转化为电能的设备，传统的轴流式风力机其叶片大多数为三叶片，其利用自然风能驱动其叶片旋转，带动发电机发电。其捕获的风能一般认为是通过风轮面空气动能的变化量，如果能量吸收效率达到100%，通过风轮面后风速降低为零，但这会阻止空气的流动，使设备停止运转。另外，此种风力机的输出功率与叶片的扫风面积相关，而其三叶片的面积占整个叶轮旋转圆面积的比例很小，导致其输出功率较小，发电效率低。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种活塞式风力发电机组，其用圆盘的直线往复平移运动进行发电的发电模式代替了现有的通过三叶结构旋转进行发电的发电模式，可降低圆盘与风向垂直面上的旋转载荷，可以减少空气流通，气动效率更高，提高发电效率。
4.本发明是通过以下技术方案来实现的：一种活塞式风力发电机组，包括圆盘、机舱、塔筒、直线往复运动机构、齿轮箱、发电机、控制柜，所述机舱设置在所述塔筒上，所述直线往复运动机构设置在所述机舱内并伸出所述机舱外和所述圆盘连接，所述直线往复运动机构和所述齿轮箱的输入轴连接，所述齿轮箱的输出轴和所述发电机连接，所述发电机和所述控制柜连接，所述圆盘受到水平面风的推力时，所述圆盘做往复平移运动并通过所述齿轮箱驱动所述发电机。
5.进一步地：所述直线往复运动机构包括导杆、直线平移限位结构、连杆、曲柄，所述导杆的一端和所述圆盘相连，所述导杆的另一端和所述连杆相连，所述连杆通过所述曲柄和所述齿轮箱的输入轴相连，所述连杆的两旁分布有所述直线平移限位结构，且所述直线平移限位结构和所述圆盘相连。
6.进一步地：所述直线平移限位结构包括直线轨道、直线滑杆，所述直线轨道设置在所述机舱内，所述直线滑杆可滑动地设置在所述直线轨道上，且所述直线滑杆和所述圆盘相连。
7.进一步地：所述机舱内设置有支撑板，所述支撑板的中部开设有通孔，所述导杆通过所述通孔贯穿于所述支撑板，所述通孔的两侧分别设置有相互对称的抱刹结构，通过所述抱刹结构对所述导杆进行抱紧以对所述圆盘进行制动。
8.进一步地：所述抱刹结构包括抱刹电机、抱刹丝杆、抱刹螺母、抱刹片，所述抱刹电机设置在所述支撑板上，所述抱刹电机和所述抱刹丝杆连接，所述抱刹螺母套装在所述抱刹丝杆上，所述抱刹片设置在所述抱刹螺母上，所述抱刹电机和所述控制柜电连接。
9.进一步地：所述导杆上套装弹簧，且所述弹簧的一端抵靠在所述圆盘上，所述弹簧的另一端抵靠在所述支撑板上。
10.进一步地：所述导杆上设置有多个锁紧孔，多个所述锁紧孔沿所述导杆的长度方向间隔分布，所述支撑板上设置有容置孔，且所述容置孔和所述通孔连通，所述支撑板上设置有锁紧结构，所述锁紧结构包括锁紧电机、锁紧销、锁紧丝杆、锁紧螺母，所述锁紧电机和所述锁紧丝杆连接，所述锁紧螺母套装在所述锁紧丝杆上，所述锁紧销设置在所述锁紧螺母上，且所述锁紧销位于所述容置孔中，所述锁紧电机和所述控制柜电连接。
11.进一步地：所述直线轨道的截面呈工字型，所述直线滑杆上设置有t型通槽，所述直线滑杆通过t型通槽套在所述直线轨道上，且所述直线滑杆和所述直线轨道之间采用油膜润滑。
12.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1.通过在机舱内设置直线往复运动机构，且直线往复运动机构伸出机舱外连接圆盘，直线往复运动机构和齿轮箱的输入轴连接，齿轮箱的输出轴和发电机连接，风产生的推力垂直于圆盘时，推力驱动圆盘带动直线往复运动机构驱动齿轮箱带动发电机进行发电，通过直线往复运动机构，可使圆盘保持平移运动，实现了利用圆盘的直线往复平移运动进行发电的发电模式代替传统的利用三叶结构旋转进行发电的发电模式，即将传统的叶片转动，转化为圆盘的活塞式运动，降低了与风向垂直面上的旋转载荷，可以减少空气流通，气动效率更高，提高发电效率。
13.2.将导杆的一端和圆盘相连，导杆的另一端和连杆相连，连杆通过曲柄和齿轮箱的输入轴相连，在导杆上套有弹簧，且弹簧的一端抵靠在圆盘上，弹簧的另一端抵靠在支撑板上，通过弹簧可给圆盘提供直线往复运动的恢复力矩，防止风力机停止运转。
附图说明
14.图1为本发明的结构示意图一；图2为本发明的结构示意图二；图3为本发明的结构分解示意图；图4为本发明的机舱内部结构示意图；图5为本发明的直线往复运动机构结构示意图；图6为本发明的直线轨道和直线滑杆的截面图。
15.附图标记说明：1-圆盘，2-机舱，3-塔筒，4-直线往复运动机构，5-齿轮箱，6-发电机，7-控制柜，8-导杆，9-直线平移限位结构，10-连杆，11-曲柄，12-直线轨道，13-直线滑杆，14-支撑板，15-通孔，16-抱刹结构，17-抱刹电机，18-抱刹片，19-弹簧，20-锁紧孔，21-容置孔，22-锁紧电机，23-t型通槽。
具体实施方式
16.图1至图6为本发明提供的一种活塞式风力发电机组实施例结构示意图，包括圆盘1、机舱2、塔筒3、直线往复运动机构4、齿轮箱5、发电机6、控制柜7，机舱2设置在塔筒3上，直线往复运动机构4设置在机舱2内并伸出机舱2外和圆盘1连接，直线往复运动机构4和齿轮箱5的输入轴连接，齿轮箱5的输出轴和发电机6连接，发电机6和控制柜7连接，圆盘1受到水平面风的推力时，圆盘1做往复平移运动并通过齿轮箱5驱动所述发电机6。
17.直线往复运动机构4包括导杆8、直线平移限位结构9、连杆10、曲柄11，导杆8的一
端和圆盘1相连，导杆8的另一端和连杆10相连，连杆10通过曲柄11和齿轮箱5的输入轴相连，连杆10的两旁分布有直线平移限位结构9，且直线平移限位结构9和圆盘1相连。
18.直线平移限位结构9包括直线轨道12、直线滑杆13，直线轨道12设置在机舱2内，直线滑杆13可滑动地设置在直线轨道12上，且直线滑杆13和圆盘1相连。
19.风产生的推力f垂直于圆盘1（如图5所示）时，推力f驱动圆盘1带动导杆8往靠近齿轮箱5的方向移动，进而带动连杆10通过曲柄11带动齿轮箱5转动，齿轮箱5驱动发电机6进行发电，圆盘1驱动导杆8移动的同时，圆盘1带动直线滑杆13沿直线滑轨滑动，通过直线滑杆13和直线滑轨相互配合，可起到限制圆盘1运动的自由度的作用，使圆盘1和导杆8做往直线往复平移运动，利用圆盘的直线往复平移运动进行发电的发电模式代替传统的利用三叶结构旋转进行发电的发电模式，提高发电效率。
20.圆盘1主要受到水平面风的推力f驱动，推力f的大小为：其中c为形状系数，一般取大平面的形状系数为1.0；ρ为空气密度，一般取1.29kg/m
³
；v为相对速度，此处取风速；r为圆盘1的半径。
21.机舱2内设置有支撑板14，支撑板14的中部开设有通孔15，导杆8通过通孔15贯穿于支撑板14，通孔15的两侧分别设置有相互对称的抱刹结构16，通过抱刹结构16对导杆8进行抱紧以对圆盘1进行制动。
22.抱刹结构16包括抱刹电机17、抱刹丝杆、抱刹螺母、抱刹片18，抱刹电机17设置在支撑板14上，抱刹电机17和抱刹丝杆连接，抱刹螺母套装在抱刹丝杆上，抱刹片18设置在抱刹螺母上，抱刹电机17和控制柜7电连接。
23.当控制柜7发出刹车指令时，控制抱刹电机17驱动抱刹丝杆转动，抱刹丝杆驱动抱刹螺母带动抱刹片18往靠近导杆8的方向移动，并使抱刹片18抱紧在导杆8外壁，从而利用抱刹片18对导杆8进行抱紧制动，对圆盘1进行制动。
24.导杆8上套装弹簧19，且弹簧19的一端抵靠在圆盘1上，弹簧19的另一端抵靠在支撑板14上。
25.通过弹簧19可给圆盘1提供直线往复运动的恢复力矩，并可增强本发电机6组的刚度。
26.导杆8上设置有多个锁紧孔20，多个锁紧孔20沿导杆8的长度方向间隔分布，支撑板14上设置有容置孔21，且容置孔21和通孔15连通，支撑板14上设置有锁紧结构，锁紧结构包括锁紧电机22、锁紧销、锁紧丝杆、锁紧螺母，锁紧电机22和锁紧丝杆连接，锁紧螺母套装在锁紧丝杆上，锁紧销设置在锁紧螺母上，且锁紧销位于容置孔21中，锁紧电机22和控制柜7电连接。
27.当圆盘1的平移速度较慢时，控制柜7控制锁紧电机22驱动锁紧丝杆转动，锁紧丝杆驱动锁紧螺母带动锁紧销从容置孔21穿出至通孔15并插入导杆8的锁紧孔20中，以完成刹车。
28.直线轨道12的截面呈工字型，直线滑杆13上设置有t型通槽23，直线滑杆13通过t型通槽23套在直线轨道12上，且直线滑杆13和直线轨道12之间采用油膜润滑。
29.直线滑杆13通过通过t型通槽23套在截面呈工字型的直线滑轨上，可提高直线滑
杆13移动的稳定性，直线滑杆13和直线滑轨之间采用油膜润滑，可提高直线滑杆13移动的顺畅性。
30.上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

技术特征：
1.一种活塞式风力发电机组，其特征在于：包括圆盘、机舱、塔筒、直线往复运动机构、齿轮箱、发电机、控制柜，所述机舱设置在所述塔筒上，所述直线往复运动机构设置在所述机舱内并伸出所述机舱外和所述圆盘连接，所述直线往复运动机构和所述齿轮箱的输入轴连接，所述齿轮箱的输出轴和所述发电机连接，所述发电机和所述控制柜连接，所述圆盘受到水平面风的推力时，所述圆盘做往复平移运动并通过所述齿轮箱驱动所述发电机。2.根据权利要求1所述一种活塞式风力发电机组，其特征在于：所述直线往复运动机构包括导杆、直线平移限位结构、连杆、曲柄，所述导杆的一端和所述圆盘相连，所述导杆的另一端和所述连杆相连，所述连杆通过所述曲柄和所述齿轮箱的输入轴相连，所述连杆的两旁分布有所述直线平移限位结构，且所述直线平移限位结构和所述圆盘相连。3.根据权利要求2所述一种活塞式风力发电机组，其特征在于：所述直线平移限位结构包括直线轨道、直线滑杆，所述直线轨道设置在所述机舱内，所述直线滑杆可滑动地设置在所述直线轨道上，且所述直线滑杆和所述圆盘相连。4.根据权利要求3所述一种活塞式风力发电机组，其特征在于：所述机舱内设置有支撑板，所述支撑板的中部开设有通孔，所述导杆通过所述通孔贯穿于所述支撑板，所述通孔的两侧分别设置有相互对称的抱刹结构，通过所述抱刹结构对所述导杆进行抱紧以对所述圆盘进行制动。5.根据权利要求4所述一种活塞式风力发电机组，其特征在于：所述抱刹结构包括抱刹电机、抱刹丝杆、抱刹螺母、抱刹片，所述抱刹电机设置在所述支撑板上，所述抱刹电机和所述抱刹丝杆连接，所述抱刹螺母套装在所述抱刹丝杆上，所述抱刹片设置在所述抱刹螺母上，所述抱刹电机和所述控制柜电连接。6.根据权利要求1-5任一项所述一种活塞式风力发电机组，其特征在于：所述导杆上套装弹簧，且所述弹簧的一端抵靠在所述圆盘上，所述弹簧的另一端抵靠在所述支撑板上。7.根据权利要求6所述一种活塞式风力发电机组，其特征在于：所述导杆上设置有多个锁紧孔，多个所述锁紧孔沿所述导杆的长度方向间隔分布，所述支撑板上设置有容置孔，且所述容置孔和所述通孔连通，所述支撑板上设置有锁紧结构，所述锁紧结构包括锁紧电机、锁紧销、锁紧丝杆、锁紧螺母，所述锁紧电机和所述锁紧丝杆连接，所述锁紧螺母套装在所述锁紧丝杆上，所述锁紧销设置在所述锁紧螺母上，且所述锁紧销位于所述容置孔中，所述锁紧电机和所述控制柜电连接。8.根据权利要求6所述一种活塞式风力发电机组，其特征在于：所述直线轨道的截面呈工字型，所述直线滑杆上设置有t型通槽，所述直线滑杆通过t型通槽套在所述直线轨道上，且所述直线滑杆和所述直线轨道之间采用油膜润滑。

技术总结
本发明公开了一种活塞式风力发电机组，包括圆盘、机舱、塔筒、直线往复运动机构、齿轮箱、发电机、控制柜，所述机舱设置在所述塔筒上，所述直线往复运动机构设置在所述机舱内并伸出所述机舱外和所述圆盘连接，所述直线往复运动机构和所述齿轮箱的输入轴连接，所述齿轮箱的输出轴和所述发电机连接，所述发电机和所述控制柜连接，所述圆盘受到水平面风的推力时，所述圆盘做往复平移运动并通过所述齿轮箱驱动所述发电机。本发明可降低圆盘与风向垂直面上的旋转载荷，可以减少空气流通，气动效率更高，提高发电效率。提高发电效率。提高发电效率。


技术研发人员：周舒旎 郝玉恒
受保护的技术使用者：广东海装海上风电研究中心有限公司
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/5/11