馮忠輝，劉夢(mèng)達(dá)，李 良

(大連民族學(xué)院機(jī)電信息工程學(xué)院學(xué)生，遼寧大連 116605)

可折疊風(fēng)光互濟(jì)式小型發(fā)電裝置設(shè)計(jì)

馮忠輝，劉夢(mèng)達(dá)，李 良

(大連民族學(xué)院機(jī)電信息工程學(xué)院學(xué)生，遼寧大連 116605)

1 設(shè)計(jì)理念

設(shè)計(jì)一款能夠綜合利用風(fēng)能和太陽能的發(fā)電機(jī)，且結(jié)構(gòu)獨(dú)特，方便折疊組裝，以適應(yīng)于家庭應(yīng)用。

該設(shè)計(jì)不同于常見的螺旋槳式風(fēng)力機(jī)的集風(fēng)結(jié)構(gòu)，而由S型曲面槳葉、行星輪系機(jī)構(gòu)、鏈輪傳動(dòng)、棘輪裝置等組成，并與太陽能儲(chǔ)能裝置結(jié)合，利用單片機(jī)控制電路以實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)風(fēng)光互濟(jì)的功能。即只要有風(fēng)能、光能任何一項(xiàng)，發(fā)電機(jī)就可以源源不斷地提供能量。而且該發(fā)電裝置體積小、簡(jiǎn)單輕便、造價(jià)低廉，易于實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電的民用化。

2 結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

本發(fā)電裝置由集風(fēng)槳葉、鏈輪傳動(dòng)、棘輪、變速齒輪、行星輪系、折疊部件、發(fā)電集電裝置6部分組成如圖1，組裝效果圖如圖2。

圖1 風(fēng)力機(jī)各部分組成

圖2 風(fēng)力機(jī)組裝效果圖

2.1 風(fēng)力裝置

為有效利用風(fēng)能，設(shè)計(jì)了特殊的集風(fēng)裝置:3個(gè)S型集風(fēng)片安裝在旋轉(zhuǎn)臂上并呈星形分布，分別相差120°。由于葉片是S型，能使葉片靈活的轉(zhuǎn)動(dòng)并始終迎著風(fēng)的來向，保持著最大的受風(fēng)面積;而只有凹面受風(fēng)時(shí)才能帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，再加上棘輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)用，從而確保了葉片自傳時(shí)不受其他葉片影響使其傳動(dòng)效率下降。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)的行星輪系使得葉片在自轉(zhuǎn)前提下圍繞主軸公轉(zhuǎn)。而齒輪間1∶2的傳動(dòng)比更保證了葉片相對(duì)電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)120°，葉片自身轉(zhuǎn)60°，這就使接觸風(fēng)一面的保持最大受力面積而另一側(cè)流線型的葉片不對(duì)其自轉(zhuǎn)做功，從而提高風(fēng)能利用率。以上兩個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)都得益于3個(gè)旋轉(zhuǎn)臂之中的齒輪嚙合機(jī)構(gòu)和鏈傳動(dòng)，齒輪嚙合增加了發(fā)電機(jī)主軸轉(zhuǎn)速，鏈傳動(dòng)則實(shí)現(xiàn)了通過遠(yuǎn)距離傳輸將葉片轉(zhuǎn)矩送到達(dá)中心齒輪。

2.2 風(fēng)光互濟(jì)方式

為了達(dá)到綜合利用風(fēng)能太陽能的目的，本設(shè)計(jì)不僅依靠風(fēng)能使定子繞組切割磁力線從而產(chǎn)生電能，還通過4塊鑲嵌在外殼內(nèi)部的太陽能電池板。這樣只要有風(fēng)和光能任何一項(xiàng)，發(fā)電機(jī)就可以源源不斷地積累能源。然后通過整流穩(wěn)壓電路，將產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的電流存儲(chǔ)到蓄電池中，并經(jīng)過逆變器和放大器處理后為用電器供電。

4 結(jié)語

多年來，風(fēng)電行業(yè)普遍追求的目標(biāo)是在陸地上強(qiáng)風(fēng)地帶建立裝備有大功率、水平軸、剛性槳葉風(fēng)力機(jī)的大容量風(fēng)電場(chǎng)。現(xiàn)在，風(fēng)力發(fā)電已由單一化向多元化方向發(fā)展，其中一個(gè)重要方向就是重視分散型、小容量風(fēng)力機(jī)的開發(fā)與使用。中國風(fēng)能資源豐富，如何讓風(fēng)力發(fā)電機(jī)的受風(fēng)面更加廣泛，使風(fēng)力發(fā)電用于每個(gè)人的生活中并向輕便化、高效化轉(zhuǎn)變具有重要意義。

［1］包耳.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r［J］.可再生能源，2004(2):53－55.

［2］王承煦.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

TM315

A

(責(zé)任編輯 劉敏)

1009－315X(2012)01－0096－01

2010－10－21;最后

2011－11－30

指導(dǎo)教師:包耳(1956－)，女，上海人，副教授，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)制造及工程材料研究。