CN101936260A - 变桨距变回转角风力发电机 - Google Patents

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何利明
石军
张起
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Abstract

一种变桨距变回转角风力发电机，包括：发电机(7)、回转体(8)、立轴(14)，还有和发电机(7)相连的同步复位机构的三只风叶连接轴(1)旋转改变回转角度范围为0°～30°，随着回转角度的变化，桨距角也相应地在-10°～+10°内调整。其优点是：结构简单，可以实现风轮风压与风叶自身旋转所产生的离心力相抵消，达到使风力发电机更安全的目的；且在改变风轮回转角度的同时也改变风叶的桨距角，在高风速和阵风情况下具有安全限速作用，具有抵御大风能力，保证风力机更安全的运行。

Description

变桨距变回转角风力发电机
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体的说是一种变桨距变回转角风力发电机。
背景技术
由于风力发电机工作中的安全威胁主要来自于高风速下对风力发电机风轮所产生的风压，因此克服风压的载荷，有效抵御这种载荷，成了风力发电机是否能在大风下安全工作的关键。风力发电机变桨距技术由于输出稳定、抗大风能力强，效率高，已经发展成为行业的一个趋势，提供一种简易可靠耐用的变桨距风力发电机显得尤为必要。目前国内中小型风力发电机变桨矩技术也发展较为迅猛，特别是离心变桨技术已经较为成熟，但是通过风压来改变回转角度的变化而改变桨距角的风机技术还是空白。
发明内容
本发明的目的是研制一种通过风压来改变回转角度的变化而改变桨距角、结构简单的变桨距变回转角风力发电机，该技术结构适用于下风向风力发电机。
本发明变桨距变回转角风力发电机，包括：发电机7、回转体8、立轴14，还有和发电机7相连的同步复位机构的三只风叶连接轴1旋转改变回转角度范围为0°～30°，随着回转角度的变化，桨距角也相应地在-10°～+10°内调整。
所述同步复位机构，包括：三只风叶连接轴1通过轴销6与轮毂体5相连，风叶连接轴1轴端固定有关节球轴承4，通过连杆2与同步盘3上的关节球轴承4相连，同步盘3通过螺母12锁紧在弹簧压杆19上，弹簧室10固定在轮毂体5上，弹簧18穿过弹簧压杆19置于弹簧室10内。
本发明变桨距变回转角风力发电机的优点是：结构简单，可以实现风轮风压与风叶自身旋转所产生的离心力相抵消，达到使风力发电机更安全的目的；且在改变风轮回转角度的同时也改变风叶的桨距角，在高风速和阵风情况下具有安全限速作用，具有抵御大风能力，保证风力机更安全的运行。
附图说明
图1a、b、c为变桨距变回转角风力发电机的结构示意图；
图2a、b为变桨距变回转角风力发电机的剖视图和结构图；
图3为变桨距变回转角风力发电机轮毂与风叶连接轴销夹角示意图；
图4a、b、c为变桨距变回转角风力发电机轮毂与风叶连接轴销夹角示意图。
具体实施方式
如图1所示，三只风叶连接轴1通过轴销6与轮毂体5相连，通过6只锁紧螺栓26将风叶连接轴1与轴销6锁紧，三只风叶连接轴1可以与轴销6一起相对轮毂体5自由旋转，风叶连接轴1轴端固定有关节球轴承4，通过连杆2与同步盘3上的关节球轴承4相连。这样，三只风叶连接轴1与同步盘3之间就形成了一套同步机构，风叶连接轴1的旋转运动可以传递给同步盘3变往复直线运动。同步盘3通过螺母12锁紧在弹簧压杆19(图2)上，弹簧压杆19壳牵引弹簧18压缩，形成复位机构。电机7固定在回转体8上，回转体8可相对立轴14自由旋转，立轴14与减震盘16间隔减震垫15通过螺栓13连接，形成减振机构，风叶连接轴1和风叶25相连。
如图2所示，轮毂体5通过锁紧螺母23与电机轴22采用锥度配合连接，弹簧室10固定在轮毂体5上，弹簧18放置于弹簧室10内，回转体8通过上下轴承20与立轴14连接，立轴14上端固定有集电滑环17，负责电机发的电顺着塔杆21内壁输送出去，减震盘16通过固定螺栓27与塔杆21固定。
如图3所示，风叶连接轴1与轮毂体轴销转动轴心C相对风轮旋转平面A夹角C度。
如图4所示，左图Fv1为额定风速前的风速产生的风压，A为风轮旋转水平面，B为风轮实际旋转平面，两平面相重合，这时风轮的扑风面积最大，风叶也处在最佳速比和最佳升力状态，因此这时的风轮效率最高，在额定风速以下风机更好的发电。中间图Fv2为超过额定风速时的风压，这时风压Fv2迫使叶片改变回转角度，而叶片由于自重旋转产生的离心力Fb和弹簧的复位力又使叶片趋向风向，这样风压与离心力和弹簧复位力相抵消，则风叶25和轮毂体5受到的载荷最小。右图当叶片的回转角度改变到一定程度时，风叶25叶尖弦心线D相对叶尖旋转切线F成负角，则叶片失去气动力矩，风轮转速降低。当风速减小时，叶片在弹簧复位力的作用下，又会回到初始的位置。

Claims (2)

1.一种变桨距变回转角风力发电机，包括：发电机(7)、回转体(8)、立轴(14)，其特征在于：还有和发电机(7)相连的同步复位机构的三只风叶连接轴(1)旋转改变回转角度范围为0°～30°，随着回转角度的变化，桨距角也相应地在-10°～+10°内调整。
2.根据权利要求1所述的变桨距变回转角风力发电机，其特征在于：所述同步复位机构，包括：三只风叶连接轴(1)通过轴销(6)与轮毂体(5)相连，风叶连接轴(1)轴端固定有关节球轴承(4)，通过杠杆(2)与同步盘(3)上的关节球轴承(4)相连，同步盘(3)通过螺母(12)锁紧在弹簧压杆(19)上，弹簧室(10)固定在轮毂体(5)上，弹簧(18)穿过弹簧压杆(19)置于弹簧室(10)内。
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