CN102654101A - 垂直轴风力发电机低速启动和高速保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垂直轴风力发电机低速启动和高速保护装置。它包括一个飞球机构、一个多片式摩擦离合器、风轮轴和一个轴承，飞球机构固定在风轮轴上，轴承一端铰接于飞球机构上、另一端与多片式摩擦离合器的一端连接，多片式摩擦离合器另一端和发电机的转子相连接。本发明垂直轴风力发电机低速启动和高速保护装置实现了在较低风速时也能顺利启动，以及在发电机转子在高速旋转时自动与风轮轴分离从而保护发电机。

Description

垂直轴风力发电机低速启动和高速保护装置

技术领域

本发明涉及一种垂直轴风力发电机低速启动和高速保护装置。

背景技术

人类利用风能的历史源远流长，风能一直以为作为人们生活的重要能量来源。风力发电机是一种将风能转换机械能、电能或热能的能量转换装置，按风轮轴的在空间方向位置的不同，它可以分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两类。

垂直轴风力机的风轮围绕一个垂直轴旋转，其主要优点是无需对风、结构简单以及维修维护方便。但是由于垂直轴风力机的叶片受到材料和结构的客观限制，其额定转速比水平轴风力发电机的风轮转速低，导致风能利用效率较低。其次，垂直轴风力发电机在风速较低的情况下，自启动性能比水平轴风力机差，造成了低风速时发电效率较低。再次，在风力机在旋转速度较大时，为了保护发电机，需要额外的刹车装置。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种能实现垂直轴风力发电机在较低风速时启动，以及实现发电机转子在高速旋转时自动与风轮轴分离从而保护发电机的垂直轴风力发电机低速启动和高速保护装置。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种垂直轴风力发电机低速启动和高速保护装置，包括一个飞球机构、一个多片式摩擦离合器、风轮轴、发电机转子和一个轴承，所述飞球机构固定在所述风轮轴上，所述轴承一端铰接于所述飞球机构上、另一端与所述多片式摩擦离合器的一端连接，所述多片式摩擦离合器另一端和发电机的转子相连接。

优选地是，所述飞轮机构通过圆盘连接在所述风轮轴上。 

优选地是，所述飞球机构包括两铰接臂杆，两连杆、一根弹簧和两球体，所述铰接臂杆一端铰接于所述圆盘上、另一端铰接于所述球体上，所述连杆一端铰接于所述铰接臂杆上、另一端铰接于所述轴承上，所述圆盘与轴承之间设置所述弹簧。

优选地是，所述多片式摩擦离合器包括外壳和套筒，所述外壳与所述风轮轴相联接，所述套筒与所述发电机的转子相联接。

优选地是，所述外壳内和所述套筒上分别装有一组形状不同且相间设置的摩擦片，所述套筒通过所述摩擦片带动所述外壳一起回转。

优选地是，还包括设置在所述外壳内的两压板、杠杆、滑环和调节螺母，所述摩擦片设置在所述两压板之间，所述杠杆一端与所述滑环钩配、另一端钩顶在所述压板侧壁，所述杠杆通过销轴固定于所述多片式摩擦离合器内且一端可于所述滑环的滑槽内转动另一端可以钩顶或者放松对所述压板的作用。

优选地是，所述轴承固定在所述滑环上，所述弹簧套设在所述套筒上且一端抵顶在所述滑环上。

本发明与现有的技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著进步：本发明采用飞球机构和多片式摩擦离合器构成的垂直轴风力发电机低速启动和高速保护装置，实现了在较低风速时也能顺利启动，以及在发电机转子在高速旋转时自动与风轮轴分离从而保护发电机。

附图说明

图1为本发明垂直轴风力发电机低速启动和高速保护装置的结构示意图。

图2为图1中的垂直轴风力发电机低速启动和高速保护装置的飞球机构和多片式摩擦离合器结合结构示意图。

图3是图2中的多片式摩擦离合器内部结构示意图。

图4为图3中的多片式摩擦离合器的两组摩擦片的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细的描述：

实施例一：

如图1至图3所示：垂直轴风力发电机低速启动和高速保护装置，包括一个飞球机构1、一个多片式摩擦离合器2、风轮轴10、发电机转子12和一个轴承23，飞球机构1固定在风轮轴10上，轴承23一端铰接于飞球机构1上、另一端与多片式摩擦离合器2的一端连接。多片式摩擦离合器2另一端和发电机转子12相连接。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：

请参阅图1和图2，所述飞轮机构1通过圆盘6连接在风轮轴10上，其包括两铰接臂杆5、7，两连杆3、8和两球体4、9。其中，铰接臂杆5（7）一端铰接于圆盘6上、另一端铰接于球体4（9）上。连杆3（8）一端铰接于铰接臂杆5（7）上、另一端铰接于轴承23上。圆盘6和轴承23之间设置有弹簧11。

请参阅图3，所述多片式摩擦离合器2包括外壳22和套筒16，外壳22与发电机转子12相联接，套筒16与风机轴10相联接。外壳22内装有一组摩擦片20，摩擦片20的外缘凸齿插入外壳22的纵向凹槽内，因而随外壳22一起回转，它的内孔不与任何零件接触。套筒16上装有另一组摩擦片19，它的外缘不与任何零件接触，而内孔凸齿与套筒上的纵向凹槽相联接，因而带动套筒16一起回转。摩擦片19、20的形状不同，且相间设置。多片式摩擦离合器2包括设置在外壳22内的两压板21、杠杆17、滑环15和调节螺母18，摩擦片19、20设置在两压板21之间，杠杆17一端与滑环15钩配、另一端钩顶在压板21侧壁。杠杆17通过销轴24固定于多片式摩擦离合器2内且一端可于滑环15的滑槽（图未标示）内转动至位置15-a、15-b和15-c处，另一端可以抵顶或者放松对压板21的作用。轴承23固定在滑环15上，弹簧11套设在套筒16上且一端抵顶在滑环15上。 

本发明垂直轴风力发电机低速启动和高速保护装置的工作原理详述如下：

初始状态时，滑环15处于15-a位置，此时多片式摩擦离合器2处于分离的状态。当球体4、9在风轮轴10旋转时做离心运动，在连杆3作用下，带动多片式摩擦离合器2上的滑环15运动，轴承23带动滑环15沿着多片式摩擦离合器2的外壳22向上运动。随着风轮轴10的旋转增大到预期速度时，球体4、9带动连杆3、8向上运动，滑环15处于15-b位置，杠杆17在滑环15作用下顺时针转动，压板21将摩擦片19、20压紧，使多片式摩擦离合器2开始接合，风轮轴10带动转子12旋转。这样，当风速较低时，也能顺利使风力发电机启动工作。当风轮轴10旋转速度增大到发电机额定旋转速度时，球体4、9带动连杆3、8继续向上运动，滑环15处于15-c位置，杠杆17在滑环15作用下逆时针转动，压板21将摩擦片19、20放松，使多片式摩擦离合器2分离，风轮轴10空转。当风轮轴10停止转动时，滑环15在弹簧11的作用下恢复到初始状态。这样，当风速较高时可以自动停止风力发电机的工作，起到及时的保护作用。调节螺母18用来调整摩擦片19、20间的压力，间接控制风轮轴10与发电机转子12接合和分离的速度。

本发明垂直轴风力发电机低速启动和高速保护装置实现了在较低风速时也能顺利启动，以及在发电机转子12在高速旋转时自动与风轮轴10分离从而保护发电机。

本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。

Claims (6)

1.一种垂直轴风力发电机低速启动和高速保护装置，包括一个飞球机构（1）、一个多片式摩擦离合器（2）、风轮轴（10）、发电机转子（12）和一个轴承（23），所述飞球机构（1）固定在所述风轮轴（10）上，所述轴承（23）一端铰接于所述飞球机构（1）上、另一端与所述多片式摩擦离合器（2）的一端连接，所述多片式摩擦离合器（2）另一端和发电机转子（12）相连接。

2.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机低速启动和高速保护装置，其特征在于，所述飞轮机构（1）通过一个圆盘（6）连接在所述风轮轴（10）上。

3.根据权利要求2所述的垂直轴风力发电机低速启动和高速保护装置，其特征在于，所述飞球机构（1）包括两铰接臂杆（5、7），两连杆（3、8）、一根弹簧（11）和两球体（4、9），所述铰接臂杆（5、7）一端铰接于所述圆盘（6）上、另一端铰接于所述球体（4、9）上，所述连杆（3、8）一端铰接于所述铰接臂杆（5、7）上、另一端铰接于所述轴承（23）上，所述圆盘（6）与轴承（23）之间设置所述弹簧（11）。

4.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机低速启动和高速保护装置，其特征在于，所述多片式摩擦离合器（2）包括外壳（22）和套筒（16），所述外壳（22）与所述发电机转子（12）相联接，所述套筒（16）与所述风机轴（10）相联接；所述外壳（22）内和所述套筒（16）上分别装有一组形状不同且相间设置的摩擦片（19、20），所述套筒（16）通过所述摩擦片（19、20）带动所述外壳（22）一起回转。

5.根据权利要求4所述的垂直轴风力发电机低速启动和高速保护装置，其特征在于，在所述外壳（22）内有两压板（22）、杠杆（17）、滑环（15）和调节螺母（18），所述摩擦片（19、20）设置在所述两压板（21）之间，所述杠杆（17）一端与所述滑环（15）钩配、另一端钩顶在所述压板（21）侧壁，所述杠杆（17）通过销轴（24）固定于所述多片式摩擦离合器（2）内且一端可于所述滑环（15）的滑槽内转动，另一端可以钩顶或者放松对所述压板（21）的作用。

6.根据权利要求5所述的垂直轴风力发电机低速启动和高速保护装置，其特征在于，所述轴承（23）固定在所述滑环（15）上，所述弹簧套（11）设在所述套筒（16）上且一端抵顶在所述滑环（15）上。

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