本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電，尤其涉及可快速組裝轉(zhuǎn)軸的磁懸浮風(fēng)力發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
1、磁懸浮風(fēng)力發(fā)電裝置是一種利用磁懸浮技術(shù)來提升風(fēng)力發(fā)電效率的新型設(shè)備。傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)依賴機(jī)械軸承支撐轉(zhuǎn)子，而這些機(jī)械部件由于摩擦?xí)?dǎo)致能量損耗和磨損，需要定期維護(hù)。磁懸浮風(fēng)力發(fā)電裝置則采用磁懸浮軸承來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械軸承，使得發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子能夠在幾乎沒有摩擦的情況下旋轉(zhuǎn)。
2、傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)械軸承摩擦損耗可占總能量輸出的5％-10％，且長期運(yùn)行易導(dǎo)致軸承磨損、潤滑失效，需定期停機(jī)維護(hù)，單次維護(hù)周期通常長達(dá)數(shù)小時，嚴(yán)重影響設(shè)備利用率；其二，轉(zhuǎn)軸與扇葉、驅(qū)動機(jī)構(gòu)的連接普遍依賴螺栓緊固，戶外環(huán)境中的雨水、鹽霧等因素易導(dǎo)致螺栓銹蝕，使得拆卸難度大幅增加，甚至需借助專業(yè)工具破拆，進(jìn)一步延長維護(hù)時間并提高成本。
3、而且雖有部分裝置嘗試引入智能調(diào)節(jié)機(jī)制，但多采用單一參數(shù)控制(如僅追蹤風(fēng)向或調(diào)整轉(zhuǎn)速)，缺乏對風(fēng)向角、風(fēng)壓值、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等多模態(tài)數(shù)據(jù)的融合分析，導(dǎo)致調(diào)節(jié)策略滯后或過度依賴預(yù)設(shè)閾值，難以在復(fù)雜風(fēng)力條件下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。
4、因此，有必要提供可快速組裝轉(zhuǎn)軸的磁懸浮風(fēng)力發(fā)電裝置解決上述技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供可快速組裝轉(zhuǎn)軸的磁懸浮風(fēng)力發(fā)電裝置，解決了上述背景技術(shù)中提出的問題。
2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的可快速組裝轉(zhuǎn)軸的磁懸浮風(fēng)力發(fā)電裝置，包括安裝座，所述安裝座上設(shè)置有支撐機(jī)構(gòu)、磁懸浮發(fā)電機(jī)、卡接機(jī)構(gòu)和驅(qū)動機(jī)構(gòu)；
3、還包括智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)；所述智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集層、決策計(jì)算層、執(zhí)行層；
4、所述數(shù)據(jù)采集層包括集成風(fēng)向角、風(fēng)壓值、磁懸浮間隙參數(shù)的多模態(tài)同步采集模塊，并采用傳感器融合技術(shù)對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)校準(zhǔn)；
5、所述決策計(jì)算層用于通過動態(tài)權(quán)重分配模型對多源數(shù)據(jù)進(jìn)行耦合分析，生成包含風(fēng)向追蹤、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的復(fù)合控制指令；
6、所述執(zhí)行層基于控制指令驅(qū)動機(jī)械結(jié)構(gòu)。
7、作為優(yōu)選的，所述安裝座的頂部固定安裝有支撐機(jī)構(gòu)，所述磁懸浮發(fā)電機(jī)安裝于支撐機(jī)構(gòu)的頂部，所述磁懸浮發(fā)電機(jī)的頂部固定安裝有旋轉(zhuǎn)軸。
8、作為優(yōu)選的，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括第一螺紋桿、承載機(jī)構(gòu)、鎖緊螺帽和扇葉，所述第一螺紋桿的外部插接有兩組承載機(jī)構(gòu)，所述第一螺紋桿的外部螺紋連接有與承載機(jī)構(gòu)貼合的鎖緊螺帽，所述承載機(jī)構(gòu)上設(shè)置有多組扇葉；
9、所述支撐機(jī)構(gòu)包括升降裝置、升降桿和支承座，所述支承座安裝于安裝座上，所述支承座上設(shè)置有用于驅(qū)動升降桿升降運(yùn)動的升降裝置。
10、作為優(yōu)選的，所述卡接機(jī)構(gòu)包括卡接塊、第一鎖定孔、定位框、第二鎖定孔、安裝片和鎖定桿，所述旋轉(zhuǎn)軸的頂部固定安裝有定位框，所述定位框上開設(shè)有第二鎖定孔，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)的底部固定連接有插入至定位框內(nèi)部的卡接塊，所述卡接塊上且對應(yīng)第二鎖定孔的位置開設(shè)有第一鎖定孔，所述安裝片的一側(cè)固定連接有插入至第一鎖定孔和第二鎖定孔內(nèi)部的鎖定桿，所述安裝片的一端通過連接片固定連接有卡接片，所述安裝片、連接片和卡接片的內(nèi)壁與定位框的外壁貼合。
11、作為優(yōu)選的，所述卡接機(jī)構(gòu)還包括卡接槽和卡接桿，所述安裝片和卡接片上均開設(shè)有“l(fā)”形的卡接槽，所述卡接槽的內(nèi)部插接有卡接桿。
12、作為優(yōu)選的，所述承載機(jī)構(gòu)包括鎖定塊、套接管、下料槽、連接架和卡接環(huán)，所述的外部固定安裝有多組鎖定塊，所述套接管套接于第一螺紋桿的外部，所述套接管上開設(shè)有對鎖定塊避讓的下料槽，所述套接管的外部通過連接架轉(zhuǎn)動連接有卡接環(huán)，所述扇葉卡接至卡接環(huán)內(nèi)部，所述連接架內(nèi)設(shè)置有用于調(diào)節(jié)扇葉水平角度的調(diào)節(jié)器。
13、作為優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集層的多模態(tài)同步采集模塊具體包括：
14、采用光電編碼器實(shí)時采集風(fēng)向角，且通過硬件定時器實(shí)現(xiàn)周期性采樣；
15、利用壓阻式風(fēng)壓傳感器獲取風(fēng)壓值，輸出與伯努利方程對應(yīng)的氣流動壓信號；其中伯努比方程公式為ρ為空氣密度，v為采集的風(fēng)速；
16、通過激光測距傳感器監(jiān)測磁懸浮發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子間隙參數(shù)做為磁懸浮間隙參數(shù)，用于評估磁懸浮發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性；
17、作為優(yōu)選的，所述決策計(jì)算層的動態(tài)權(quán)重分配模型包含以下步驟：
18、獲取歸一化后的風(fēng)力多源數(shù)據(jù)[θnorm,pnorm,dnorm]，θnorm、pnorm、dnorm分別表示歸一化后的風(fēng)向角數(shù)據(jù)、風(fēng)壓值數(shù)據(jù)和磁懸浮間隙參數(shù)數(shù)據(jù)，建立層次分析結(jié)構(gòu)模型，具體以磁懸浮發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率為目標(biāo)層，以風(fēng)向角、風(fēng)壓值、磁懸浮間隙參數(shù)為準(zhǔn)則層；
19、通過判斷矩陣a＝[aij]3×3計(jì)算特征向量，其中aij表示準(zhǔn)則層里第i個因素相對于第j個因素的重要性比值，3×3表示判斷矩陣是行列，對應(yīng)準(zhǔn)則層的個參數(shù)，其矩陣維度與準(zhǔn)則層因素數(shù)量匹配；確定初始權(quán)重，初始權(quán)重包括風(fēng)向角、風(fēng)壓值及磁懸浮間隙參數(shù)，分別記為w1、w2、w3；
20、基于實(shí)時發(fā)電效率η反饋，通過梯度修正公式動態(tài)調(diào)整權(quán)重，其中λ為自適應(yīng)學(xué)習(xí)因子，xi表示編號i的準(zhǔn)則層參數(shù)，i表示準(zhǔn)則層參數(shù)的編號。
21、作為優(yōu)選的，通過動態(tài)權(quán)重分配模型對多源數(shù)據(jù)進(jìn)行耦合分析，生成包含風(fēng)向追蹤、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的復(fù)合控制指令，其中具體分析步驟如下：
22、計(jì)算準(zhǔn)則層各參數(shù)對發(fā)電效率的敏感系數(shù)所述敏感系數(shù)用于確定主導(dǎo)影響因素；
23、根據(jù)各參數(shù)的敏感系數(shù)確定生成指令：
24、當(dāng)風(fēng)向角的敏感系數(shù)s1＞s2且s1＞s3時，生成風(fēng)向追蹤指令，控制升降裝置以調(diào)節(jié)風(fēng)輪高度；
25、當(dāng)風(fēng)壓值的敏感系數(shù)s2＞s1且s2＞s3時，生成轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)指令，通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)調(diào)整扇葉的攻角。
26、作為優(yōu)選的，所述執(zhí)行層基于控制指令驅(qū)動機(jī)械結(jié)構(gòu)，具體為：
27、當(dāng)接收到風(fēng)向追蹤指令時，通過升降裝置驅(qū)動升降桿進(jìn)行升降運(yùn)動，使其沿豎直方向調(diào)整支承座高度，實(shí)現(xiàn)改變風(fēng)輪軸線與風(fēng)向的夾角；
28、當(dāng)接收到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)指令時，通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)中的調(diào)節(jié)器調(diào)整扇葉的攻角。
29、與相關(guān)技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的可快速組裝轉(zhuǎn)軸的磁懸浮風(fēng)力發(fā)電裝置具有如下有益效果：
30、1、本發(fā)明通過磁懸浮技術(shù)消除機(jī)械摩擦，提升能量轉(zhuǎn)換效率，低風(fēng)速環(huán)境可啟動，拓寬風(fēng)能利用范圍，保障裝置發(fā)電效能。
31、2、本發(fā)明無螺栓卡接機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)快速拆裝，避免銹蝕難題，縮短維護(hù)間，提升設(shè)備可維護(hù)性與使用便利性。
32、3、本發(fā)明通過智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)，采用多模態(tài)數(shù)據(jù)融合驅(qū)動動態(tài)調(diào)節(jié)，實(shí)時優(yōu)化風(fēng)向追蹤與轉(zhuǎn)速控制，適應(yīng)不同風(fēng)速工況，增強(qiáng)裝置環(huán)境適應(yīng)性與運(yùn)行穩(wěn)定性。
33、綜上所述，本發(fā)明通過磁懸浮技術(shù)、無螺栓卡接機(jī)構(gòu)及多模態(tài)智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了低摩擦高效發(fā)電、驅(qū)動機(jī)構(gòu)快速維護(hù)及全風(fēng)速工況下的動態(tài)自適應(yīng)調(diào)節(jié)，顯著提升了風(fēng)力發(fā)電裝置的能量效率、可維護(hù)性與環(huán)境適應(yīng)性。
1.一種可快速組裝轉(zhuǎn)軸的磁懸浮風(fēng)力發(fā)電裝置，包括安裝座(1)，其特征在于，所述安裝座(1)上設(shè)置有支撐機(jī)構(gòu)(3)、磁懸浮發(fā)電機(jī)(4)、卡接機(jī)構(gòu)(6)和驅(qū)動機(jī)構(gòu)(7)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可快速組裝轉(zhuǎn)軸的磁懸浮風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述安裝座(3)的頂部固定安裝有支撐機(jī)構(gòu)(3)，所述磁懸浮發(fā)電機(jī)(4)安裝于支撐機(jī)構(gòu)(3)的頂部，所述磁懸浮發(fā)電機(jī)(4)的頂部固定安裝有旋轉(zhuǎn)軸(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可快速組裝轉(zhuǎn)軸的磁懸浮風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)(7)包括第一螺紋桿(8)、承載機(jī)構(gòu)(9)、鎖緊螺帽(10)和扇葉(11)，所述第一螺紋桿(8)的外部插接有兩組承載機(jī)構(gòu)(9)，所述第一螺紋桿(8)的外部螺紋連接有與承載機(jī)構(gòu)(9)貼合的鎖緊螺帽(10)，所述承載機(jī)構(gòu)(9)上設(shè)置有多組扇葉(11)；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可快速組裝轉(zhuǎn)軸的磁懸浮風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述卡接機(jī)構(gòu)(6)包括卡接塊(12)、第一鎖定孔(13)、定位框(14)、第二鎖定孔(15)、安裝片(16)和鎖定桿(17)，所述旋轉(zhuǎn)軸(5)的頂部固定安裝有定位框(14)，所述定位框(14)上開設(shè)有第二鎖定孔(15)，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)(7)的底部固定連接有插入至定位框(14)內(nèi)部的卡接塊(12)，所述卡接塊(12)上且對應(yīng)第二鎖定孔(15)的位置開設(shè)有第一鎖定孔(13)，所述安裝片(16)的一側(cè)固定連接有插入至第一鎖定孔(13)和第二鎖定孔(15)內(nèi)部的鎖定桿(17)，所述安裝片(16)的一端通過連接片(18)固定連接有卡接片(19)，所述安裝片(16)、連接片(18)和卡接片(19)的內(nèi)壁與定位框(14)的外壁貼合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可快速組裝轉(zhuǎn)軸的磁懸浮風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述卡接機(jī)構(gòu)(6)還包括卡接槽(20)和卡接桿(21)，所述安裝片(16)和卡接片(19)上均開設(shè)有“l(fā)”形的卡接槽(20)，所述卡接槽(20)的內(nèi)部插接有卡接桿(21)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可快速組裝轉(zhuǎn)軸的磁懸浮風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述承載機(jī)構(gòu)(9)包括鎖定塊(25)、套接管(26)、下料槽(27)、連接架(28)和卡接環(huán)(29)，所述(8)的外部固定安裝有多組鎖定塊(25)，所述套接管(26)套接于第一螺紋桿(8)的外部，所述套接管(26)上開設(shè)有對鎖定塊(25)避讓的下料槽(27)，所述套接管(26)的外部通過連接架(28)轉(zhuǎn)動連接有卡接環(huán)(29)，所述扇葉(11)卡接至卡接環(huán)(29)內(nèi)部，所述連接架(28)內(nèi)設(shè)置有用于調(diào)節(jié)扇葉(11)水平角度的調(diào)節(jié)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可快速組裝轉(zhuǎn)軸的磁懸浮風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集層的多模態(tài)同步采集模塊具體包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可快速組裝轉(zhuǎn)軸的磁懸浮風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述決策計(jì)算層的動態(tài)權(quán)重分配模型包含以下步驟：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可快速組裝轉(zhuǎn)軸的磁懸浮風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，通過動態(tài)權(quán)重分配模型對多源數(shù)據(jù)進(jìn)行耦合分析，生成包含風(fēng)向追蹤、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的復(fù)合控制指令，其中具體分析步驟如下：
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可快速組裝轉(zhuǎn)軸的磁懸浮風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述執(zhí)行層基于控制指令驅(qū)動機(jī)械結(jié)構(gòu)，具體為：