一种太阳能风能混合发电机的制作方法

1.本实用新型涉及发电领域，具体涉及一种太阳能风能混合发电机。


背景技术：

2.现有的风电设备往往利用风吹动桨叶使桨叶转动实现发电，但是现有的风电设备往往叶片是固定式，因此在极端天气的情况下，如台风天，只能利用变矩桨叶减少迎风面积以保证风电设备的安全；在此状态下风力发电机出于安全考虑会处于停机状态。
3.对于民用风电设备，其结构也大同小异，其整体结构除了发电机以外，还用于跟随风向调整螺旋桨朝向的控制机构，因此由于其成本的影响，民用风电推广难度往往较大。


技术实现要素：

4.基于上述问题，本实用新型目的在于提供一种可通过风阻自动跟随风向转动，可实现风力发电，太阳能发电，在极端天气下可收拢桨叶同时依旧保持发电能力的太阳能风能混合发电机。
5.针对以上问题，提供了如下技术方案：一种太阳能风能混合发电机，包括支柱，还包括椎台形的集风筒，所述支柱穿过集风筒使集风筒相对于支柱轴线转动；所述集风筒小径端的内腔设有次级电机及用于带动次级电机转动的叶轮；所述集风筒大径端内腔设有主电机，所述主电机电机轴设有法兰，所述法兰上设有若干沿法兰周向方向均布设置的扩张变矩机构，所述扩张变矩机构上设有太阳能板；所述扩张变矩机构收拢状态下，所述太阳能板外切于集风筒大径端后方延伸的虚拟圆锥面上；所述扩张变矩机构包括与太阳能板背面铰接的变矩铰接部，所述太阳能板与虚拟圆锥面的相切线与变矩铰接部的铰接轴线平行；所述扩张变矩机构扩张状态下，所述扩张变矩机构与太阳能板靠近集风筒的一端铰接成为扩张铰接点，同时控制太阳能板远离集风筒的一端为摆动端向外摆动使太阳能板展开增加受风面积。
6.上述结构中，在正常发电时，太阳能板展开，同时利用变矩铰接部偏转一定角度，使太阳能板成为螺旋桨，在风力的作用下带动主电机转动发电，同时太阳能板在充当螺旋桨的同时，其接受的阳光可为太阳能板产出电力，有效提高发电效率，而位于集风筒小径端的次级电机及叶轮在风吹时也能转动发电，因此正常状态下本装置的电能包含了主电机、次级电机及太阳能板所产出的电能；当遇到极端大风天气时(如台风天)，可将太阳能板收拢，减少太阳能板的迎风面积来保证安全性，同时收拢后的太阳能板依旧保持有太阳能发电的能力，由于太阳能板收拢后，强风状态下在集风筒大径端的后方受太阳能板的遮挡，更有利于形成负压区，此时集风筒小径端的叶轮前后会形成更大的压差，有效提升次级电机的发电效率，使其在极端大风天气时(如台风天)依旧能保持一定的风力发电能力及太阳能发电能力；在风向改变时，由于负压区位于集风筒大径端的一侧，而支柱铰接于集风筒长度方向的中段位置，因此在风向改变时，可利用风阻自动控制集风筒的朝向，使集风筒的小径端始终朝向迎风面。
7.本实用新型进一步设置为，所述变矩铰接部包括位于太阳能板背面的支撑基板以及设置于支撑基板上的两个彼此间隔设置的变矩铰接座；所述变矩铰接座上铰接有扩张铰接座，所述变矩铰接座与扩张铰接座之间的铰接轴线平行于太阳能板与虚拟圆锥面的相切线；所述支撑基板靠近集风筒大径端一侧的变矩铰接座上的扩张铰接座铰接有与法兰固定连接的径向连杆；所述支撑基板远离集风筒大径端一侧的变矩铰接座上的扩张铰接座与法兰端面之间设有用于控制太阳能板向外摆动的伸缩装置。
8.上述结构中，太阳能板的变矩通过变矩铰接座与扩张铰接座之间的转动产生；太阳能板的展开通过扩张铰接座与径向连杆铰接后形成固定的扩张铰接点，而后通过另一扩张铰接座与法兰端面之间的伸缩装置来控制太阳能板的摆动展开，结构简单的前提下，有效保持刚性及强度。
9.本实用新型进一步设置为，所述伸缩装置包括与法兰端面铰接的第一拉杆及与支撑基板远离集风筒大径端一侧的变矩铰接座上的扩张铰接座铰接的第二拉杆，所述第一拉杆与第二拉杆上设有外螺纹，所述第一拉杆与第二拉杆之间通过螺纹套筒相连；所述第一拉杆与第二拉杆的外螺纹螺纹旋向彼此相反。
10.上述结构中，伸缩装置通过转动螺纹套筒实现第一拉杆与第二拉杆的彼此靠近或远离，同时第一拉杆与第二拉杆的外螺纹上还可设置对顶螺母，在螺纹套筒调节完成后通过对顶螺母与螺纹套筒相抵，以双螺母对顶的方式实现防松。
11.本实用新型进一步设置为，所述变矩铰接座与扩张铰接座通过螺栓铰接固定。
12.上述结构中，变矩铰接座与扩张铰接座在调节完成变矩角度后通过螺栓进行固定，可有效保证变矩夹角的稳定性。
13.本实用新型进一步设置为，所述支撑基板为铝合金型材，所述太阳能板背面与支撑基板之间设有导热硅脂。
14.上述结构中，铝合金型材导热性好，配合导热硅脂可有效将太阳能板受光照时产生的热量散发出去，提高太阳能板的使用寿命。
15.本实用新型进一步设置为，所述主电机的电机轴为空心，各太阳能板的输出线经扩张变矩机构后穿过电机轴与主电机转子的导电环相连。
16.上述结构中，利用空心的电机轴，可极为方便地将太阳能板发出的电并入主电机转子，并通过导电环将电能从电刷引至外部用电设施或储电设施。
17.本实用新型进一步设置为，所述太阳能板的输出线至主电机的电刷之间串联有防反二极管。
18.上述结构中，可有效分隔太阳能板与主电机，避免发生电流逆流损坏主电机或太阳能板。
19.本实用新型进一步设置为，所述集风筒外壁设有沿其轴向方向及周向方向均布设置的加强筋。
20.上述结构中，集风筒作为承载整个设备重量的支撑件，其筒壁较薄，因此增加加强筋可有效提高集风筒的刚性。
21.本实用新型进一步设置为，所述次级电机通过次级电机架固定于集风筒内壁；所述主电机通过主电机架固定于集风筒内壁。
22.本实用新型进一步设置为，所述主电机的电机前端及电机后端均设有一主电机
架。
23.上述结构中，主电机的法兰上所设置的零部件较多，因此主电机架的负载也较大，设置两个主电机架可有效减轻负载，减少应力集中。
24.本实用新型的有益效果：在正常发电时，太阳能板展开，同时利用变矩铰接部偏转一定角度，使太阳能板成为螺旋桨，在风力的作用下带动主电机转动发电，同时太阳能板在充当螺旋桨的同时，其接受的阳光可为太阳能板产出电力，有效提高发电效率，而位于集风筒小径端的次级电机及叶轮在风吹时也能转动发电，因此正常状态下本装置的电能包含了主电机、次级电机及太阳能板所产出的电能；当遇到极端大风天气时(如台风天)，可将太阳能板收拢，减少太阳能板的迎风面积来保证安全性，同时收拢后的太阳能板依旧保持有太阳能发电的能力，由于太阳能板收拢后，强风状态下在集风筒大径端的后方受太阳能板的遮挡，更有利于形成负压区，此时集风筒小径端的叶轮前后会形成更大的压差，有效提升次级电机的发电效率，使其在极端大风天气时(如台风天)依旧能保持一定的风力发电能力及太阳能发电能力；在风向改变时，由于负压区位于集风筒大径端的一侧，而支柱铰接于集风筒长度方向的中段位置，因此在风向改变时，可利用风阻自动控制集风筒的朝向，使集风筒的小径端始终朝向迎风面。
附图说明
25.图1为本实用新型的迎风面视角立体结构示意图。
26.图2为本实用新型的背风面视角立体结构示意图。
27.图3为本实用新型的内部结构示意图。
28.图4为本实用新型的迎风面视角太阳能板展开状态结构示意图。
29.图5为本实用新型的背风面视角太阳能板展开状态结构示意图。
30.图6为本实用新型的迎风面视角太阳能板变矩状态结构示意图。
31.图7为本实用新型的背风面视角太阳能板变矩状态结构示意图。
32.图8为本实用新型的扩张变矩机构结构示意图。
33.图中标号含义：10-支柱；20-集风筒；21-次级电机；211-叶轮；212-次级电机架；22-主电机；221-法兰；222-主电机架；23-加强筋；30-扩张变矩机构；40-太阳能板；41-变矩铰接部；411-支撑基板；412-变矩铰接座；413-扩张铰接座；414-径向连杆；415-螺栓；42-伸缩装置；421-第一拉杆；422-第二拉杆；423-外螺纹；424-螺纹套筒；a-铰接轴线；b-扩张铰接点；c-摆动端。
具体实施方式
34.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
35.参考图1至图8，如图1至图8所示的一种太阳能风能混合发电机，包括支柱10，还包括椎台形的集风筒20，所述支柱10穿过集风筒20使集风筒20相对于支柱10轴线转动；所述集风筒20小径端的内腔设有次级电机21及用于带动次级电机21转动的叶轮211；所述集风筒20大径端内腔设有主电机22，所述主电机22电机轴设有法兰221，所述法兰221上设有若干沿法兰221周向方向均布设置的扩张变矩机构30，所述扩张变矩机构30上设有太阳能板
40；所述扩张变矩机构30收拢状态下，所述太阳能板40外切于集风筒20大径端后方延伸的虚拟圆锥面上；所述扩张变矩机构30包括与太阳能板40背面铰接的变矩铰接部41，所述太阳能板40与虚拟圆锥面的相切线与变矩铰接部41的铰接轴线a平行；所述扩张变矩机构30扩张状态下，所述扩张变矩机构30与太阳能板40靠近集风筒20的一端铰接成为扩张铰接点b，同时控制太阳能板40远离集风筒20的一端为摆动端c向外摆动使太阳能板40展开增加受风面积。
36.上述结构中，在正常发电时，太阳能板40展开，同时利用变矩铰接部41偏转一定角度，使太阳能板40成为螺旋桨，在风力的作用下带动主电机22转动发电，同时太阳能板40在充当螺旋桨的同时，其接受的阳光可为太阳能板40产出电力，有效提高发电效率，而位于集风筒20小径端的次级电机21及叶轮211在风吹时也能转动发电，因此正常状态下本装置的电能包含了主电机22、次级电机21及太阳能板40所产出的电能；当遇到极端大风天气时(如台风天)，可将太阳能板40收拢，减少太阳能板40的迎风面积来保证安全性，同时收拢后的太阳能板40依旧保持有太阳能发电的能力，由于太阳能板40收拢后，强风状态下在集风筒20大径端的后方受太阳能板40的遮挡，更有利于形成负压区，此时集风筒20小径端的叶轮211前后会形成更大的压差，有效提升次级电机21的发电效率，使其在极端大风天气时(如台风天)依旧能保持一定的风力发电能力及太阳能发电能力；在风向改变时，由于负压区位于集风筒20大径端的一侧，而支柱10铰接于集风筒20长度方向的中段位置，因此在风向改变时，可利用风阻自动控制集风筒20的朝向，使集风筒20的小径端始终朝向迎风面。
37.本实施例中，所述变矩铰接部41包括位于太阳能板40背面的支撑基板411以及设置于支撑基板411上的两个彼此间隔设置的变矩铰接座412；所述变矩铰接座412上铰接有扩张铰接座413，所述变矩铰接座412与扩张铰接座413之间的铰接轴线a平行于太阳能板40与虚拟圆锥面的相切线；所述支撑基板411靠近集风筒20大径端一侧的变矩铰接座412上的扩张铰接座413铰接有与法兰221固定连接的径向连杆414；所述支撑基板411远离集风筒20大径端一侧的变矩铰接座412上的扩张铰接座413与法兰221端面之间设有用于控制太阳能板40向外摆动的伸缩装置42。
38.上述结构中，太阳能板40的变矩通过变矩铰接座412与扩张铰接座413之间的转动产生；太阳能板40的展开通过扩张铰接座413与径向连杆414铰接后形成固定的扩张铰接点b，而后通过另一扩张铰接座413与法兰221端面之间的伸缩装置42来控制太阳能板40的摆动展开，结构简单的前提下，有效保持刚性及强度。
39.本实施例中，所述伸缩装置42包括与法兰221端面铰接的第一拉杆421及与支撑基板211远离集风筒20大径端一侧的变矩铰接座412上的扩张铰接座413铰接的第二拉杆422，所述第一拉杆421与第二拉杆422上设有外螺纹423，所述第一拉杆421与第二拉杆422之间通过螺纹套筒424相连；所述第一拉杆421与第二拉杆422的外螺纹423螺纹旋向彼此相反。
40.上述结构中，伸缩装置42通过转动螺纹套筒424实现第一拉杆421与第二拉杆422的彼此靠近或远离，同时第一拉杆421与第二拉杆422的外螺纹423上还可设置对顶螺母(图中未示出)，在螺纹套筒424调节完成后通过对顶螺母与螺纹套筒424相抵，以双螺母对顶的方式实现防松。
41.本实施例中，所述变矩铰接座412与扩张铰接座413通过螺栓415铰接固定。
42.上述结构中，变矩铰接座412与扩张铰接座413在调节完成变矩角度后通过螺栓
415进行固定，可有效保证变矩夹角的稳定性。
43.本实施例中，所述支撑基板411为铝合金型材，所述太阳能板40背面与支撑基板411之间设有导热硅脂(图中未示出)。
44.上述结构中，铝合金型材导热性好，配合导热硅脂可有效将太阳能板40受光照时产生的热量散发出去，提高太阳能板40的使用寿命。
45.本实施例中，所述主电机22的电机轴为空心，各太阳能板40的输出线经扩张变矩机构30后穿过电机轴与主电机22转子的导电环(图中未示出)相连。
46.上述结构中，利用空心的电机轴，可极为方便地将太阳能板40发出的电并入主电机22转子，并通过导电环将电能从电刷引至外部用电设施或储电设施。
47.本实施例中，所述太阳能板40的输出线至主电机22的电刷之间串联有防反二极管(图中未示出)。
48.上述结构中，可有效分隔太阳能板40与主电机22，避免发生电流逆流损坏主电机22或太阳能板40。
49.本实施例中，所述集风筒20外壁设有沿其轴向方向及周向方向均布设置的加强筋23。
50.上述结构中，集风筒20作为承载整个设备重量的支撑件，其筒壁较薄，因此增加加强筋23可有效提高集风筒20的刚性。
51.本实施例中，所述次级电机21通过次级电机架212固定于集风筒20内壁；所述主电机22通过主电机架222固定于集风筒20内壁。
52.本实施例中，所述主电机22的电机前端及电机后端均设有一主电机架222。
53.上述结构中，主电机22的法兰221上所设置的零部件较多，因此主电机架222的负载也较大，设置两个主电机架222可有效减轻负载，减少应力集中。
54.本实用新型的有益效果：在正常发电时，太阳能板40展开，同时利用变矩铰接部41偏转一定角度，使太阳能板40成为螺旋桨，在风力的作用下带动主电机22转动发电，同时太阳能板40在充当螺旋桨的同时，其接受的阳光可为太阳能板40产出电力，有效提高发电效率，而位于集风筒20小径端的次级电机21及叶轮211在风吹时也能转动发电，因此正常状态下本装置的电能包含了主电机22、次级电机21及太阳能板40所产出的电能；当遇到极端大风天气时(如台风天)，可将太阳能板40收拢，减少太阳能板40的迎风面积来保证安全性，同时收拢后的太阳能板40依旧保持有太阳能发电的能力，由于太阳能板40收拢后，强风状态下在集风筒20大径端的后方受太阳能板40的遮挡，更有利于形成负压区，此时集风筒20小径端的叶轮211前后会形成更大的压差，有效提升次级电机21的发电效率，使其在极端大风天气时(如台风天)依旧能保持一定的风力发电能力及太阳能发电能力；在风向改变时，由于负压区位于集风筒20大径端的一侧，而支柱10铰接于集风筒20长度方向的中段位置，因此在风向改变时，可利用风阻自动控制集风筒20的朝向，使集风筒20的小径端始终朝向迎风面。
55.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，上述假设的这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。