可折叠风光互济式小型发电装置设计

冯忠辉，刘梦达，李 良

(大连民族学院机电信息工程学院学生，辽宁大连 116605)

可折叠风光互济式小型发电装置设计

冯忠辉，刘梦达，李 良

(大连民族学院机电信息工程学院学生，辽宁大连 116605)

1 设计理念

设计一款能够综合利用风能和太阳能的发电机，且结构独特，方便折叠组装，以适应于家庭应用。

该设计不同于常见的螺旋桨式风力机的集风结构，而由S型曲面桨叶、行星轮系机构、链轮传动、棘轮装置等组成，并与太阳能储能装置结合，利用单片机控制电路以实现发电机风光互济的功能。即只要有风能、光能任何一项，发电机就可以源源不断地提供能量。而且该发电装置体积小、简单轻便、造价低廉，易于实现风力发电的民用化。

2 结构及特点

本发电装置由集风桨叶、链轮传动、棘轮、变速齿轮、行星轮系、折叠部件、发电集电装置6部分组成如图1，组装效果图如图2。

图1 风力机各部分组成

图2 风力机组装效果图

2.1 风力装置

为有效利用风能，设计了特殊的集风装置:3个S型集风片安装在旋转臂上并呈星形分布，分别相差120°。由于叶片是S型，能使叶片灵活的转动并始终迎着风的来向，保持着最大的受风面积;而只有凹面受风时才能带动叶片转动，再加上棘轮机构的运用，从而确保了叶片自传时不受其他叶片影响使其传动效率下降。与此同时，设计的行星轮系使得叶片在自转前提下围绕主轴公转。而齿轮间1∶2的传动比更保证了叶片相对电机轴旋转120°，叶片自身转60°，这就使接触风一面的保持最大受力面积而另一侧流线型的叶片不对其自转做功，从而提高风能利用率。以上两个功能的实现都得益于3个旋转臂之中的齿轮啮合机构和链传动，齿轮啮合增加了发电机主轴转速，链传动则实现了通过远距离传输将叶片转矩送到达中心齿轮。

2.2 风光互济方式

为了达到综合利用风能太阳能的目的，本设计不仅依靠风能使定子绕组切割磁力线从而产生电能，还通过4块镶嵌在外壳内部的太阳能电池板。这样只要有风和光能任何一项，发电机就可以源源不断地积累能源。然后通过整流稳压电路，将产生的电能转化为稳定的电流存储到蓄电池中，并经过逆变器和放大器处理后为用电器供电。

4 结语

多年来，风电行业普遍追求的目标是在陆地上强风地带建立装备有大功率、水平轴、刚性桨叶风力机的大容量风电场。现在，风力发电已由单一化向多元化方向发展，其中一个重要方向就是重视分散型、小容量风力机的开发与使用。中国风能资源丰富，如何让风力发电机的受风面更加广泛，使风力发电用于每个人的生活中并向轻便化、高效化转变具有重要意义。

［1］包耳.风力发电技术的发展状况［J］.可再生能源，2004(2):53－55.

［2］王承煦.风力发电机组的控制技术［M］.北京:机械工业出版社，1999.

TM315

A

(责任编辑 刘敏)

1009－315X(2012)01－0096－01

2010－10－21;最后

2011－11－30

指导教师:包耳(1956－)，女，上海人，副教授，主要从事机械设计制造及工程材料研究。