可折疊風光互濟式小型發電裝置設計

馮忠輝，劉夢達，李 良

(大連民族學院機電信息工程學院學生，遼寧大連 116605)

可折疊風光互濟式小型發電裝置設計

馮忠輝，劉夢達，李 良

(大連民族學院機電信息工程學院學生，遼寧大連 116605)

1 設計理念

設計一款能夠綜合利用風能和太陽能的發電機，且結構獨特，方便折疊組裝，以適應于家庭應用。

該設計不同于常見的螺旋槳式風力機的集風結構，而由S型曲面槳葉、行星輪系機構、鏈輪傳動、棘輪裝置等組成，并與太陽能儲能裝置結合，利用單片機控制電路以實現發電機風光互濟的功能。即只要有風能、光能任何一項，發電機就可以源源不斷地提供能量。而且該發電裝置體積小、簡單輕便、造價低廉，易于實現風力發電的民用化。

2 結構及特點

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

圖1 風力機各部分組成

圖2 風力機組裝效果圖

2.1 風力裝置

為有效利用風能，設計了特殊的集風裝置:3個S型集風片安裝在旋轉臂上并呈星形分布，分別相差120°。由于葉片是S型，能使葉片靈活的轉動并始終迎著風的來向，保持著最大的受風面積;而只有凹面受風時才能帶動葉片轉動，再加上棘輪機構的運用，從而確保了葉片自傳時不受其他葉片影響使其傳動效率下降。與此同時，設計的行星輪系使得葉片在自轉前提下圍繞主軸公轉。而齒輪間1∶2的傳動比更保證了葉片相對電機軸旋轉120°，葉片自身轉60°，這就使接觸風一面的保持最大受力面積而另一側流線型的葉片不對其自轉做功，從而提高風能利用率。以上兩個功能的實現都得益于3個旋轉臂之中的齒輪嚙合機構和鏈傳動，齒輪嚙合增加了發電機主軸轉速，鏈傳動則實現了通過遠距離傳輸將葉片轉矩送到達中心齒輪。

2.2 風光互濟方式

為了達到綜合利用風能太陽能的目的，本設計不僅依靠風能使定子繞組切割磁力線從而產生電能，還通過4塊鑲嵌在外殼內部的太陽能電池板。這樣只要有風和光能任何一項，發電機就可以源源不斷地積累能源。然后通過整流穩壓電路，將產生的電能轉化為穩定的電流存儲到蓄電池中，并經過逆變器和放大器處理后為用電器供電。

4 結語

多年來，風電行業普遍追求的目標是在陸地上強風地帶建立裝備有大功率、水平軸、剛性槳葉風力機的大容量風電場。現在，風力發電已由單一化向多元化方向發展，其中一個重要方向就是重視分散型、小容量風力機的開發與使用。中國風能資源豐富，如何讓風力發電機的受風面更加廣泛，使風力發電用于每個人的生活中并向輕便化、高效化轉變具有重要意義。

［1］包耳.風力發電技術的發展狀況［J］.可再生能源，2004(2):53－55.

［2］王承煦.風力發電機組的控制技術［M］.北京:機械工業出版社，1999.

TM315

A

(責任編輯 劉敏)

1009－315X(2012)01－0096－01

2010－10－21;最后

2011－11－30

指導教師:包耳(1956－)，女，上海人，副教授，主要從事機械設計制造及工程材料研究。