一種具有自動保護功能的風力發電機的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種具有自動保護功能的風力發電機,包括底座、豎向設置的塔架、發電機構和若干葉片，所述塔架設置在底座的上方，所述發電機構設置在塔架的頂端，該具有自動保護功能的風力發電機通過驅動電機實現保護塊向輪轂靠近，使保護桿克服第一彈簧和第二彈簧做功，從而降低了葉片的轉速，起到了保護功能，不僅如此，在穩壓輸出電路中通過集成電路的反饋端對輸出電壓進行采集，從而分別控制第二場效應管和第三場效應管的通斷來調整輸出電壓的穩定性，同時，通過集成電路的過電壓保護端對輸出電壓進行采樣，防止了由于第二場效應管和第三場效應管的分壓不穩定而造成將電源電路燒壞的現象，提高了穩壓輸出電路的可靠性。
【專利說明】
一種具有自動保護功能的風力發電機
技術領域
[0001]本發明涉及一種具有自動保護功能的風力發電機。
【背景技術】
[0002]風能曾是蒸汽機發明之前最重要的動力，數千年前就有了帆船用于交通運輸，后來有了風車用來磨面和抽水。近年來，由于傳統能源逐漸枯竭、環境污染問題日益嚴重，風能作為清潔的能源逐漸得到人們的重視，風力發電機同其他水力、火力發電機械一樣，作為動力源替代人力對生產力的發展發揮重要作用。
[0003]現有的風力發電機在發電過程中，遇上強風天氣時缺乏相應的保護措施，風葉轉速過快，發電機工作強度增大，使發電機容易損壞，同時風力發電機的發電運行狀況取決于天氣條件，當風力狀況不穩定時，發電機輸出電壓不穩定，為了穩定的電壓輸出，發電機中通常設有穩壓輸出電路，但現有的穩壓輸出電路不僅穩定性差，而且缺乏一定的保護功能，可靠性差，使得風力發電機的實用性較差。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是:為了克服現有技術的不足，提供一種的具有自動保護功能的風力發電機。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種具有自動保護功能的風力發電機，包括底座、豎向設置的塔架、發電機構和若干葉片，所述塔架設置在底座的上方，所述發電機構設置在塔架的頂端，所述葉片與發電機構傳動連接；
[0006]所述發電機構包括機艙和輪轂，所述機艙設置在塔架的頂端，所述輪轂設置在機艙靠近葉片的一側，所述葉片周向均勻分布在輪轂的外周，所述輪轂的外周還設有兩根保護桿，所述保護桿垂直設置在輪轂上且位于葉片和機艙之間；
[0007]所述機艙靠近葉片的一側還設有兩個保護單元，所述保護單元包括驅動電機、驅動軸、移動塊和保護塊，所述驅動電機固定在機艙的一側，所述驅動電機與驅動軸傳動連接，所述驅動軸穿過移動塊，所述驅動軸的外周設有外螺紋，所述移動塊內設有內螺紋，所述驅動軸的外螺紋與移動塊的內螺紋相匹配，所述保護塊固定在移動塊靠近葉片的一側，所述保護塊的豎向截面的形狀為U形，所述U形截面的開口朝向保護桿，所述保護塊內設有第一彈簧和第二彈簧，所述第一彈簧和第二彈簧均與輪轂平行，所述第二彈簧位于第一彈簧和輪轂之間；
[0008]所述機艙內設有穩壓輸出模塊，所述穩壓輸出模塊內設有穩壓輸出電路，所述穩壓輸出電路包括集成電路、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第六電容、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、電感、第一場效應管、第二場效應管和第三場效應管，所述集成電路的型號為RT9202，所述集成電路的開關設置端與第一場效應管的源極連接，所述第一場效應管的漏極接地，所述集成電路的電源端通過第四電容接地，所述集成電路的接地端接地，所述集成電路的場效應管驅動電源端通過第二電容接地，所述集成電路的場效應管驅動電源端通過第四電阻外接12V直流電壓電源，所述集成電路的開關設置端通過第一電阻外接5V直流電壓電源，所述集成電路的過電壓保護端通過電感和第六電容組成的串聯電路與集成電路的反饋端連接，所述第二電阻和第三電阻組成的串聯電路的一端接地，所述第二電阻和第三電阻組成的串聯電路的另一端分別與電感和第六電容連接，所述集成電路的反饋端分別與第二電阻和第三電阻連接，所述第三電容的一端接地，所述第三電容的另一端分別與電感和第六電容連接，所述第二場效應管的源極與集成電路的高電壓閥值端連接，所述第三場效應管的源極與集成電路的低電壓閥值端連接，所述集成電路的過電壓保護端分別與第二場效應管的漏極和第三場效應管的源極連接，所述第二場效應管的源極外接5V直流電壓電源，所述第三場效應管的漏極接地，所述第二場效應管的源極和第三場效應管的漏極之間連接有第五電容和第一電容的并聯電路。
[0009]作為優選，為了穩固塔架，所述塔架的周向設有若干均勻分布的輔助支撐單元，所述輔助支撐單元包括支桿和豎向設置的支柱，所述支桿的一端固定在塔架上，所述支桿的另一端固定在支柱上。
[0010]作為優選，為了防止雨水降落浸入到機艙內部造成短路影響風力發電機運行，所述機艙的上方設有防雨機構，所述防雨機構包括防雨罩和兩個豎向設置的支撐柱，所述支撐柱固定在機艙的上方，所述防雨罩架設在支撐柱上。
[0011]作為優選，為了方便機艙散熱，所述機艙的頂部設有若干氣孔。
[0012]作為優選，為了提高防雨罩的保護范圍，有效地保護機艙，所述防雨罩的豎向截面的形狀為半圓弧形。
[0013]作為優選，利用扭力彈簧材質柔軟、韌度大、能夠承受扭轉變形的特點，為了提高保護單元的使用壽命使其能長期運行，所述第一彈簧和第二彈簧均為扭力彈簧。
[0014]本發明的有益效果是，該具有自動保護功能的風力發電機通過驅動電機實現保護塊向輪轂靠近，使葉片轉速過快時，通過轉動的保護桿克服第一彈簧和第二彈簧的阻力做功，從而降低了葉片的轉速，起到了保護功能，不僅如此，在穩壓輸出電路中通過集成電路的反饋端對輸出電壓進行采集，從而分別控制第二場效應管和第三場效應管的通斷來調整輸出電壓的穩定性，同時，通過集成電路的過電壓保護端對輸出電壓進行采樣，防止了由于第二場效應管和第三場效應管的分壓不穩定而造成將電源電路燒壞的現象，提高了穩壓輸出電路的可靠性。
【附圖說明】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0016]圖1是本發明的具有自動保護功能的風力發電機的結構示意圖；
[0017]圖2是本發明的具有自動保護功能的風力發電機的發電機構的結構示意圖；
[0018]圖3是本發明的具有自動保護功能的風力發電機的保護單元的結構示意圖；
[0019]圖4是本發明的具有自動保護功能的風力發電機的機艙的結構示意圖；
[0020]圖5是本發明的具有自動保護功能的風力發電機的機艙的結構示意圖；
[0021]圖6是本發明的具有自動保護功能的風力發電機的穩壓輸出電路的電路原理圖；
[0022]圖中:1.底座，2.支桿，3.支柱，4.塔架，5.機艙，6.防雨罩，7.輪轂，8.葉片，9.支撐柱，10.氣孔，11.保護桿，12.保護單元，13.驅動電機，14.驅動軸，15.移動塊，16.保護塊，17.第一彈簧，18.第二彈簧，Ul.集成電路，Cl.第一電容，C2.第二電容，C3.第三電容，C4.第四電容，C5.第五電容，C6.第六電容，Rl.第一電阻，R2.第二電阻，R3.第三電阻，R4.第四電阻，L1.電感，Ql.第一場效應管，Q2.第二場效應管，Q3.第三場效應管。
【具體實施方式】
[0023]現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。
[0024]如圖1-圖6所示，一種具有自動保護功能的風力發電機，包括底座1、豎向設置的塔架4、發電機構和若干葉片8，所述塔架4設置在底座I的上方，所述發電機構設置在塔架4的頂端，所述葉片4與發電機構傳動連接；
[0025]所述發電機構包括機艙5和輪轂7，所述機艙5設置在塔架4的頂端，所述輪轂7設置在機艙5靠近葉片4的一側，所述葉片4周向均勻分布在輪轂7的外周，所述輪轂7的外周還設有兩根保護桿11，所述保護桿11垂直設置在輪轂7上且位于葉片4和機艙5之間；
[0026]所述機艙5靠近葉片8的一側還設有兩個保護單元12，所述保護單元12包括驅動電機13、驅動軸14、移動塊15和保護塊16，所述驅動電機13固定在機艙5的一側，所述驅動電機13與驅動軸14傳動連接，所述驅動軸14穿過移動塊15，所述驅動軸14的外周設有外螺紋，所述移動塊15內設有內螺紋，所述驅動軸14的外螺紋與移動塊15的內螺紋相匹配，所述保護塊16固定在移動塊15靠近葉片4的一側，所述保護塊16的豎向截面的形狀為U形，所述U形截面的開口朝向保護桿U，所述保護塊16內設有第一彈簧17和第二彈簧18，所述第一彈簧17和第二彈簧18均與輪轂7平行，所述第二彈簧18位于第一彈簧17和輪轂7之間；
[0027 ]所述機艙5內設有穩壓輸出模塊，所述穩壓輸出模塊內設有穩壓輸出電路，所述穩壓輸出電路包括集成電路U1、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5、第六電容C6、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、電感L1、第一場效應管Ql、第二場效應管Q2和第三場效應管Q3，所述集成電路Ul的型號為RT9202，所述集成電路Ul的開關設置端與第一場效應管Ql的源極連接，所述第一場效應管Ql的漏極接地，所述集成電路UI的電源端通過第四電容C4接地，所述集成電路UI的接地端接地，所述集成電路UI的場效應管驅動電源端通過第二電容C2接地，所述集成電路Ul的場效應管驅動電源端通過第四電阻R4外接12V直流電壓電源，所述集成電路Ul的開關設置端通過第一電阻Rl外接5V直流電壓電源，所述集成電路UI的過電壓保護端通過電感LI和第六電容C6組成的串聯電路與集成電路Ul的反饋端連接，所述第二電阻R2和第三電阻R3組成的串聯電路的一端接地，所述第二電阻R2和第三電阻R3組成的串聯電路的另一端分別與電感LI和第六電容C6連接，所述集成電路Ul的反饋端分別與第二電阻R2和第三電阻R3連接，所述第三電容C3的一端接地，所述第三電容C3的另一端分別與電感LI和第六電容C6連接，所述第二場效應管Q2的源極與集成電路Ul的高電壓閥值端連接，所述第三場效應管Q3的源極與集成電路Ul的低電壓閥值端連接，所述集成電路Ul的過電壓保護端分別與第二場效應管Q2的漏極和第三場效應管Q3的源極連接，所述第二場效應管Q2的源極外接5V直流電壓電源，所述第三場效應管Q3的漏極接地，所述第二場效應管Q2的源極和第三場效應管Q3的漏極之間連接有第五電容C5和第一電容Cl的并聯電路。
[0028]作為優選，為了穩固塔架4，所述塔架4的周向設有若干均勻分布的輔助支撐單元，所述輔助支撐單元包括支桿2和豎向設置的支柱3，所述支桿2的一端固定在塔架4上，所述支桿2的另一端固定在支柱3上。
[0029]作為優選，為了防止雨水降落浸入到機艙5內部造成短路影響風力發電機運行，所述機艙5的上方設有防雨機構，所述防雨機構包括防雨罩6和兩個豎向設置的支撐柱9，所述支撐柱9固定在機艙5的上方，所述防雨罩6架設在支撐柱9上。
[0030]作為優選，為了方便機艙5散熱，所述機艙5的頂部設有若干氣孔10。
[0031]作為優選，為了提高防雨罩6的保護范圍，有效地保護機艙5，所述防雨罩6的豎向截面的形狀為半圓弧形。
[0032]作為優選，利用扭力彈簧材質柔軟、韌度大、能夠承受扭轉變形的特點，為了提高保護單元12的使用壽命使其能長期運行，所述第一彈簧17和第二彈簧18均為扭力彈簧。
[0033]該風力發電機運行過程中，風力吹動葉片8旋轉，帶動輪轂7轉動，在機艙5內部實現風能轉化為電能，為了保證風力發電機穩定的電壓輸出，機艙5內部的穩壓輸出模塊開始運行，在其中的穩壓輸出電路中，通過第二場效應管Q2和第三場效應管Q3對電源電壓進行分壓輸出額定電壓。在輸出過程中，為了保證電壓的穩定，通過集成電路Ul的反饋端對輸出電壓進行采集，從而來分別控制第二場效應管Q2和第三場效應管Q3的通斷來調整輸出電壓的穩定性，同時，為了起到對電路的保護，通過集成電路Ul的過電壓保護端對輸出電壓進行采樣，防止了由于第二場效應管Q2和第三場效應管Q3的分壓不穩定而造成將電源電路燒壞的現象，提高了穩壓輸出電路的可靠性。
[0034]當遭遇強風天氣時，葉片8的轉速過快，容易導致風力發電機的損壞，此時啟動保護單元12對葉片8的轉速進行限制，從而達到對該風力發電機保護的目的。在保護單元12中，通過驅動電機13的轉動，帶動驅動軸14沿自身軸線旋轉，由于驅動軸14上的外螺紋與移動塊15內的內螺紋相匹配，從而使移動塊15向輪轂7—側發生移動，通過移動塊15的移動帶動保護塊16向保護桿11靠近，從而使葉片8轉動時，輪轂7外周的保護桿11切割到保護塊16內的第一彈簧17和第二彈簧18，保護桿11需要克服第一彈簧17和第二彈簧18的阻力才能使輪轂7繼續轉動，從而使輪轂7的轉速下降，進而降低了葉片8的轉速，當葉片8轉速下降到一定轉速時，驅動電機13反向旋轉，帶動移動塊15遠離輪轂7移動，從而使保護塊16遠離保護桿11，此時保護桿11轉動時脫離第一彈簧17，但仍需克服第二彈簧18做功使葉片8繼續旋轉，從而使轉速下降速度不至于過快，使轉速過低，從而保證了下降過程中發電機一定的發電功率。該具有自動保護功能的風力發電機通過驅動電機13實現保護塊16向輪轂7靠近，使葉片8轉速過快時，通過轉動的保護桿11克服第一彈簧17和第二彈簧18的阻力做功，從而降低了葉片8的轉速，起到了安全保護的功能。
[0035]與現有技術相比，該具有自動保護功能的風力發電機通過驅動電機13實現保護塊16向輪轂7靠近，使葉片8轉速過快時，通過轉動的保護桿11克服第一彈簧17和第二彈簧18的阻力做功，從而降低了葉片8的轉速，起到了保護功能，不僅如此，在穩壓輸出電路中通過集成電路Ul的反饋端對輸出電壓進行采集，從而分別控制第二場效應管Q2和第三場效應管Q3的通斷來調整輸出電壓的穩定性，同時，通過集成電路Ul的過電壓保護端對輸出電壓進行采樣，防止了由于第二場效應管Q2和第三場效應管Q3的分壓不穩定而造成將電源電路燒壞的現象，提高了穩壓輸出電路的可靠性。
[0036]以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。
【主權項】
1.一種具有自動保護功能的風力發電機，其特征在于，包括底座(I)、豎向設置的塔架(4)、發電機構和若干葉片(8)，所述塔架(4)設置在底座(I)的上方，所述發電機構設置在塔架(4)的頂端，所述葉片(4)與發電機構傳動連接； 所述發電機構包括機艙(5)和輪轂(7)，所述機艙(5)設置在塔架(4)的頂端，所述輪轂(7)設置在機艙(5)靠近葉片(4)的一側，所述葉片(4)周向均勻分布在輪轂(7)的外周，所述輪轂(7)的外周還設有兩根保護桿(11)，所述保護桿(11)垂直設置在輪轂(7)上且位于葉片(4)和機艙(5)之間； 所述機艙(5)靠近葉片(8)的一側還設有兩個保護單元(12)，所述保護單元(12)包括驅動電機(13)、驅動軸(I4)、移動塊(I5)和保護塊(I6)，所述驅動電機(I3)固定在機艙(5)的一側，所述驅動電機(13)與驅動軸(14)傳動連接，所述驅動軸(14)穿過移動塊(15)，所述驅動軸(14)的外周設有外螺紋，所述移動塊(15)內設有內螺紋，所述驅動軸(14)的外螺紋與移動塊(15)的內螺紋相匹配，所述保護塊(16)固定在移動塊(15)靠近葉片(4)的一側，所述保護塊(16)的豎向截面的形狀為U形，所述U形截面的開口朝向保護桿(11)，所述保護塊(16)內設有第一彈簧(17)和第二彈簧(18)，所述第一彈簧(17)和第二彈簧(18)均與輪轂(7)平行，所述第二彈簧(18)位于第一彈簧(17)和輪轂(7)之間； 所述機艙(5)內設有穩壓輸出模塊，所述穩壓輸出模塊內設有穩壓輸出電路，所述穩壓輸出電路包括集成電路(Ul)、第一電容(Cl)、第二電容(C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4)、第五電容(C5)、第六電容(C6)、第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、電感(LI)、第一場效應管(Ql)、第二場效應管(Q2)和第三場效應管(Q3)，所述集成電路(Ul)的型號為RT9202，所述集成電路(Ul)的開關設置端與第一場效應管(Ql)的源極連接，所述第一場效應管(Ql)的漏極接地，所述集成電路(Ul)的電源端通過第四電容(C4)接地，所述集成電路(Ul)的接地端接地，所述集成電路(Ul)的場效應管驅動電源端通過第二電容(C2)接地，所述集成電路(Ul)的場效應管驅動電源端通過第四電阻(R4)外接12V直流電壓電源，所述集成電路(Ul)的開關設置端通過第一電阻(Rl)外接5V直流電壓電源，所述集成電路(Ul)的過電壓保護端通過電感(LI)和第六電容(C6)組成的串聯電路與集成電路(Ul)的反饋端連接，所述第二電阻(R2)和第三電阻(R3)組成的串聯電路的一端接地，所述第二電阻(R2)和第三電阻(R3)組成的串聯電路的另一端分別與電感(LI)和第六電容(C6)連接，所述集成電路(Ul)的反饋端分別與第二電阻(R2)和第三電阻(R3)連接，所述第三電容(C3)的一端接地，所述第三電容(C3)的另一端分別與電感(LI)和第六電容(C6)連接，所述第二場效應管(Q2)的源極與集成電路(Ul)的高電壓閥值端連接，所述第三場效應管(Q3)的源極與集成電路(Ul)的低電壓閥值端連接，所述集成電路(Ul)的過電壓保護端分別與第二場效應管(Q2)的漏極和第三場效應管(Q3)的源極連接，所述第二場效應管(Q2)的源極外接5V直流電壓電源，所述第三場效應管(Q3)的漏極接地，所述第二場效應管(Q2)的源極和第三場效應管(Q3)的漏極之間連接有第五電容(C5)和第一電容(Cl)的并聯電路。2.如權利要求1所述的具有自動保護功能的風力發電機，其特征在于，所述塔架(4)的周向設有若干均勻分布的輔助支撐單元，所述輔助支撐單元包括支桿(2)和豎向設置的支柱(3)，所述支桿(2)的一端固定在塔架(4)上，所述支桿(2)的另一端固定在支柱(3)上。3.如權利要求1所述的具有自動保護功能的風力發電機，其特征在于，所述機艙(5)的上方設有防雨機構，所述防雨機構包括防雨罩(6)和兩個豎向設置的支撐柱(9)，所述支撐柱(9)固定在機艙(5)的上方，所述防雨罩(6)架設在支撐柱(9)上。4.如權利要求1所述的具有自動保護功能的風力發電機，其特征在于，所述機艙(5)的頂部設有若干氣孔(10)。5.如權利要求4所述的具有自動保護功能的風力發電機，其特征在于，所述防雨罩(6)的豎向截面的形狀為半圓弧形。6.如權利要求4所述的具有自動保護功能的風力發電機，其特征在于，所述第一彈簧(17)和第二彈簧(18)均為扭力彈簧。
【文檔編號】F03D7/02GK106089580SQ201610446355
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】虞偉明
【申請人】虞偉明