CN103256181B - 离心调速折尾偏航式风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种离心调速折尾偏航式风力发电机，包括风叶(1)、尾舵(2)、尾舵固定架(3)、尾舵转轴(4)和传动轴(5)，所述的尾舵(2)设于尾舵转轴(4)上，尾舵转轴(4)两端装上轴承和轴承座，并安装于尾舵固定架(3)上，所述的风叶(1)安装于传动轴(5)上；所述的风力发电机还包括离心器(6)和球头球座连杆(7)，所述的球头球座连杆(7)的一端与传动轴(5)连接，另一端与尾舵转轴(4)连接，所述的离心器(6)设置在传动轴上(5)，球头球座连杆(7)靠近离心器一端上套设有弹簧(8)。本发明能够达到风力发电机安全、有效、最佳发电效率，从而实现了本发明在大风中照常发电，避免了被大风打坏的现象。

Description

离心调速折尾偏航式风力发电机
技术领域
本发明涉及风力发电领域，具体地讲是一种离心调速折尾偏航式风力发电机。
背景技术
风能是良好的可再生无污染的资源，尤其是我国东南沿海存在着大量的海洋风能。风能发电是风能利用的主要形式，风力发电机则是风能转化为电能的必备装置。现有技术的风力发电机一般包括风轮、传动机构、发电机、偏航机构和控制部件等，偏航机构也称为对风机构，其作用在于当风速矢量的方向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮获得尽可能大的风能。
然而，目前微小型的风力发电机构造，由于没有可控有效的避风装置，风力发电机风轮的转速与风速成正比。超过额定风速，发电机风轮转速成倍上升，一旦发生10级以上风力，风力发电机会因为风轮转速过快而受到不同程度的破坏，损失很大。
尤其是利用航洋风能发电，海洋风况复杂，10级风是常有的事，远洋船在9级风时还在作业，10级风以上才作避风，在避风途中遇逆风加船速影响，就容易损坏风力发电机。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种避免风力发电机易受大风破坏的离心调速折尾偏航式风力发电机。
本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的离心调速折尾偏航式风力发电机，包括风叶、尾舵、尾舵固定架、尾舵转轴和传动轴，所述的尾舵设于尾舵转轴上，尾舵转轴两端装上轴承和轴承座，并安装于尾舵固定架上，所述的风叶安装于传动轴上；所述的风力发电机还包括离心器和球头球座连杆，所述的球头球座连杆的一端与传动轴连接，另一端与尾舵转轴连接，所述的离心器设置在传动轴上，球头球座连杆靠近离心器一端上套设有弹簧。
采用以上结构，本发明与现有技术相比具有以下优点：采用本发明，由于设置了离心器，当风叶处于超过额定风速下的转速时，离心器自动打开产生的离心推力大于弹簧弹力，推动推拉连杆带动摆动连杆、摆动连杆带动推拉连杆带动尾舵转轴转动，从而使尾舵左右偏航角度调节，使风叶偏离风向一定角度，减少风压推动风叶旋转力度，将风叶转速调节到额定转速；当风速达额定风速及以下时，弹簧的弹力大于离心推力，弹回推拉连杆，从而拉回尾舵并行于风向，恢复风叶迎风最佳角度；始而往复，自动调速；达到风力发电机安全、有效、最佳发电效率，从而实现了本发明在大风中照常发电，避免了被大风打坏的现象。
作为改进，所述的球头球座连杆包括第一球头球座推拉杆、球头球座摆动连杆和第二球头球座推拉杆，所述的第一球头球座推拉杆、球头球座摆动连杆和第二球头球座推拉杆依次连接，所述的弹簧套设于第一推球头球座拉杆上，所述的第一推球头球座拉杆与球头球座摆动连杆连接，所述的第二球头球座推拉杆与尾舵转轴连接，在尾舵固定架上固定轴，所述的球头球座摆动连杆铰接于固定轴上；通过第一球头球座推拉杆、球头球座摆动连杆和第二球头球座推拉杆相互连接，从而实现对尾舵偏航角度的调节，根据特定的风力进行调节，并能收放自如。
作为改进，离心器还包括弹簧推压结构，所述的弹簧推压结构设置于离心器与第一推球头球座拉杆之间，第一推球头球座拉杆的端面设有一平面轴承或钢珠，弹簧推压结构顶住平面轴承或钢珠，第一推球头球座拉杆上设有弹簧座，弹簧一端抵住第一推球头球座拉杆的端部，另一端抵住弹簧座；由于设有弹簧推压结构，便于对弹簧压力的调节。
作为改进，所述的尾舵转轴上连接有尾舵推动杆，所述的尾舵推动杆与第二球头球座推拉杆铰接；尾舵推动杆一般径向连接在尾舵转轴上，在第二球头球座推拉杆的带动下，能够顺利带动尾舵转轴转动；提升了调节的可控性。
作为改进，所述的弹簧推压结构为推动套筒，所述的推动套筒装于离心器内，并在其端部顶住第一推球头球座拉杆端部的平面轴承或钢珠；离心力通过推动套筒作用于第一推球头球座拉杆，从而实现对弹簧的压缩和释放。
作为改进，所述的离心器采用飞球式或飞块爪式，飞球式采用双球式或多球式；飞块爪式采用双块爪式或多块爪式；采用该设计，调节更加方便。
附图说明
图1为本发明离心调速折尾偏航式风力发电机的结构示意图(实施例1)。
图2为本发明离心调速折尾偏航式风力发电机的结构示意图(实施例2)。
图3为尾舵的结构示意图。
图4为第一推球头球座拉杆的结构示意图。
图5为推动套筒的结构示意图。
图中所示：1、风叶，2、尾舵，3、尾舵固定架，4、尾舵转轴，5、传动轴，6、离心器，7、推拉连杆，7.1、第一推球头球座拉杆，7.2、球头球座摆动连杆，7.3、第二球头球座推拉杆，8、弹簧，9、轮毂，10、平面轴承，11、弹簧座，12、尾舵推动杆，13、推动套筒，14、直线轴承，15、深槽轴承，16、发电机尾部，17、固定轴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1和2所示，本发明的离心调速折尾偏航式风力发电机，包括风叶1、尾舵2、尾舵固定架3、尾舵转轴4和传动轴5，所述的尾舵2设于尾舵转轴4上，尾舵转轴4两端装上轴承和轴承座，并安装于尾舵固定架3上，所述的风叶1安装于传动轴5上；所述的风力发电机还包括离心器6和球头球座连杆7，所述的球头球座连杆7的一端与传动轴5连接，另一端与尾舵转轴4连接，所述的离心器6设置在传动轴上5，球头球座连杆7靠近离心器一端上套设有弹簧8；传动轴5的端部安装有轮毂9，所述的风叶1通过轮毂9安装于传动轴5上。
所述的球头球座连杆7包括第一球头球座推拉杆7.1、球头球座摆动连杆7.2和第二球头球座推拉杆7.3，所述的第一球头球座推拉杆7.1、球头球座摆动连杆7.2和第二球头球座推拉杆7.3依次连接，所述的弹簧8套设于第一推球头球座拉杆7.1上，所述的第一推球头球座拉杆7.1与球头球座摆动连杆7.2连接，所述的第二球头球座推拉杆7.3与尾舵转轴4连接，在尾舵固定架3上固定轴17，所述的球头球座摆动连杆7.2铰接于固定轴17上，从而实现对尾舵偏航角度的调节，根据特定的风力进行调节，并能收放自如。
离心器6还包括弹簧推压结构，所述的弹簧推压结构设置于离心器6与第一推球头球座拉杆7.1之间，第一推球头球座拉杆7.1的端面设有一平面轴承10或钢珠，弹簧推压结构顶住平面轴承10或钢珠，第一推球头球座拉杆7.1上设有弹簧座11，弹簧8一端抵住第一推球头球座拉杆7.1的端部，另一端抵住弹簧座11。
所述的尾舵转轴4上连接有尾舵推动杆12，所述的尾舵推动杆12与第二球头球座推拉杆7.3铰接。
所述的弹簧推压结构为推动套筒13，所述的推动套筒13装于离心器6内，并在其端部顶住第一推球头球座拉杆7.1端部的平面轴承10或钢珠。
所述的第一推球头球座拉杆7.1上安装有直接轴承14，所述的直接轴承14安装在轴承座上；尾舵转轴4与尾舵固定架3的铰接处设有深槽轴承15。所述的尾舵固定架3与发电机尾部16相连接。
所述的离心器6采用飞球式或飞块爪式，飞球式采用双球式或多球式；飞块爪式采用双块爪式或多块爪式。
平面轴承和钢珠的设计是两个不同的方案，平面轴承和钢珠可以替换，故而实施例中列举了这两个方案，可选择其中一种使用。
实施例1与实施例2的不同在于离心器结构的不同，图1和图2只是给出了离心器的两个实施例，但并不限于这两种离心器的结构。同时由于离心器结构的不同，弹簧座的形状和安装位置也略有变化。
本发明的工作原理如下：
本发明利用了离心器与弹簧之间的力学平衡，在离心力与弹簧压力相当时，风力发电机基本处于额定转速运行；在风力发电机遭遇10级以上的风力时，风力一般都超过了额定风速，此时风叶在超过额定风速下工作，其转速也超过额定转速，离心器自动打开产生的离心推力大于弹簧弹力，通过推动套筒推动推拉连杆带动尾舵转轴转动，从而使尾舵左右偏航角度调节，使风叶偏离风向一定角度，减少风压推动风叶旋转力度，将风叶转速调节到额定转速；当风速达额定风速及以下时，弹簧的弹力大于离心推力，推拉连杆弹回，从而拉回尾舵并行于风向，恢复风叶迎风最佳角度；始而往复，自动调速；离心调速折尾偏航式风力发电机受风压力能自动调节，自动避免了超风速的破坏；能使风轮转速较稳定地控制在额定转速范围内，使发电量能处在最佳状态；能使风轮转速较稳定地控制在额定转速范围内，使用比其它风力发电机安全，发电时间长；发电量比同功率风力发电机多。(注：小型同功率风力发电机没有避风装置，仅用卸荷和制动方法保护风力发电机，由此大风时没有有效发电。)
以上仅就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化，例如：离心器有飞球式和飞块爪式，飞球式有双球和多球式，飞块爪式有双飞块爪式和多飞块爪式的形状、尾部结构形状、尾舵结构形状、尾舵固定架结构形状等均可有变化，不限于附图所示。总之，凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种离心调速折尾偏航式风力发电机，包括风叶（1）、尾舵（2）、尾舵固定架（3）、尾舵转轴（4）和传动轴（5），所述的尾舵（2）设于尾舵转轴（4）上，尾舵转轴（4）两端装上轴承和轴承座，并安装于尾舵固定架（3）上，所述的风叶（1）安装于传动轴（5）上，其特征在于：所述的风力发电机还包括离心器（6）和球头球座连杆（7），所述的球头球座连杆（7）的一端与传动轴（5）连接，另一端与尾舵转轴（4）连接，所述的离心器（6）设置在传动轴上（5），球头球座连杆（7）靠近离心器一端上套设有弹簧（8）；
    所述的球头球座连杆（7）包括第一球头球座推拉杆（7.1）、球头球座摆动连杆（7.2）和第二球头球座推拉杆（7.3），所述的第一球头球座推拉杆（7.1）、球头球座摆动连杆（7.2）和第二球头球座推拉杆（7.3）依次连接，所述的弹簧（8）套设于第一球头球座推拉杆（7.1）上，所述的第一球头球座推拉杆（7.1）与球头球座摆动连杆（7.2）连接，所述的第二球头球座推拉杆（7.3）与尾舵转轴（4）连接，在尾舵固定架（3）上固定轴（17），所述的球头球座摆动连杆（7.2）铰接于固定轴（17）上。
2.根据权利要求1所述的离心调速折尾偏航式风力发电机，其特征在于：离心器（6）还包括弹簧推压结构，所述的弹簧推压结构设置于离心器（6）与第一球头球座推拉杆（7.1）之间，第一球头球座推拉杆（7.1）的端面设有一平面轴承（10）或钢珠，弹簧推压结构顶住平面轴承（10）或钢珠，第一球头球座推拉杆（7.1）上设有弹簧座（11），弹簧（8）一端抵住第一球头球座推拉杆（7.1）的端部，另一端抵住弹簧座（11）。
3.根据权利要求1所述的离心调速折尾偏航式风力发电机，其特征在于：所述的尾舵转轴（4）上连接有尾舵推动杆（12），所述的尾舵推动杆（12）与第二球头球座推拉杆（7.3）铰接。
4.根据权利要求2所述的离心调速折尾偏航式风力发电机，其特征在于：所述的弹簧推压结构为推动套筒（13），所述的推动套筒（13）装于离心器（6）内，并在其端部顶住第一球头球座推拉杆（7.1）端部的平面轴承（10）或钢珠。
5.根据权利要求1-2中任意一项所述的离心调速折尾偏航式风力发电机，其特征在于：所述的离心器（6）采用飞球式或飞块爪式，飞球式采用多球式；飞块爪式采用多块爪式。
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