CN104153948A - 用于风力发电机上的过载保护器 - Google Patents

Abstract

一种用于风力发电机上的过载保护器，所述过载保护器包括安装于风叶轮(1)上的扭矩传感器(2)、电磁离合器(31)、传动机构(32)和变矩器(4)，所述扭矩传感器(2)、电磁离合器(31)与程控电路相连接而构成回路，所述风叶轮(1)上与增速机(5)相联动的发电主动轴(6)通过电磁离合器(31)能与传动机构(32)相联动，所述传动机构(32)带动变矩器(4)中的涡轮转动而实现能量分流。这种结构，将多变的风速引起的超载被液力变矩器所吸收，避免了增速机“疲劳加载”状况，既保证了发电机的正常运转，又延长了增速机的使用寿命。当风速恢复正常时，扭矩传感器又产生“关闭”信号，电磁离合器脱离液力机械装置，发电机继续正常运转，从而大幅度地延长了风力发电机的工作寿命。

Description

用于风力发电机上的过载保护器

技术领域

本发明涉及一种电器设备，尤其指一种风力发电机快速传感的过载保护器。

背景技术

风力发电机具有偏航功能，叶片具有变浆功能，该功能是尽可能地保持叶片的转速在一定范围内，从而保证增速机的正常运转和发电。然而偏航、变浆功能也只能保证在一定时间范围内的调整，多变的风速随时会出现，偏航、变浆相对滞后，致使增速机经常遇到多变超载荷的情况，尤其是冲击载荷，高接触应力超过了材料的疲劳极限载荷，便会产生轴承损坏和齿轮“断齿”等现象。本申请人在2009年7月份向国家知识产权局提出了实用新型专利，见专利号为200920233743.8名称为《风力发电机的增速器的过载保护装置》，但其缺点是，自动调节不理想，为此申请人经过多年的努力在原专利基础上作了革命性的改进，而达到了十分理想的应用效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种用于风力发电机上的过载保护器，能将多变的风速引起的超载被液力变矩器自动快速而吸收，避免了增速机疲劳加载状况，既保证发电机的正常运转，又能延长增速机的使用寿命。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：本用于风力发电机上的过载保护器，包括与风叶轮主动轴相联动的传动机构、增速机、变矩器，其特征在于：本过载保护器还包括电磁离合器、安装于风叶轮上的扭矩传感器，所述扭矩传感器与电磁离合器分别通过线路与程控电路相连接，所述风叶轮上与增速机相联动的主动轴通过电磁离合器能与传动机构相联动，所述传动机构带动变矩器中的涡轮转动而实现能量分流，当风叶轮转速超过设定值时，所述扭矩传感器发出启动信号给程控电路，程控电路发出指令启动电磁离合器，使风叶轮上的发电主动轴带动传动机构转动，当风叶轮转速正常时，所述扭矩传感器发出关闭信号给程控电路，程控电路发出指令关闭电磁离合器而使发电主动轴处于未带动传动机构状态。

作为改进，所述变矩器包括泵轮、涡轮和导向轮，所述泵轮固定于与传动机构的转轴上，所述泵轮的转动使工作腔流道中的流体产生高速流动而推动导向轮和涡轮的转动而实现能量的传递。

作为改进，所述传动机构可优选为行星式传动机构，所述行星式传动机构包括行星架、相互传递的作行星状运动的传动轮和位于行星架中部的转动轮，所述传动轮带动转动轮转动，所述转动轮带动固定于轮轴上的泵轮。

作为改进，所述行星架可由支撑架和转动架组成，所述转动轮为转动齿轮，所述传动轮为传动齿轮，传动齿轮有三个，所述三个传动齿轮分别位于转动架的同一圆周面上，在支撑架上固定有内周壁上设置有锯齿状内齿的圆形环，每个传动齿轮的内侧轮齿与转动齿轮相啮合，每个传动齿轮的外侧轮齿与圆形环相啮合在一起，在位于转动架的中部设置有通过电磁离合器能使主动轴带动转动架转动的连接机构。

作为改进一步改进，所述连接机构包括套置于主动轴上且能在主动轴上以轴向来回滑动的主动摩擦轮、与转动架固定在一起且与转动架以主动轴为中心一起转动的被动摩擦轮，所述电磁离合器为固定于主动摩擦轮中的电磁铁，所述被动摩擦轮由导磁材料制成，所述主动摩擦轮与被动摩擦轮为间隔相对设置，在主动摩擦轮中设置有能使主动摩擦轮在失电情况下能自动回到原位的复位弹簧，当电磁铁通电时，主动摩擦轮在电磁铁的电磁力作用下克服复位弹簧的弹力而推动主动摩擦轮向右移动，而与被动摩擦轮相吸附而相抵触在一起而带动被动摩擦轮一起转动，当电磁铁断电时，主动摩擦轮的电磁力消失，主动摩擦轮在复位弹簧的弹力作用下退回至原位而与被动摩擦轮相分离。

作为改进，所述主动摩擦轮能在主动轴上以轴向来回滑动的结构可选择为：在主动轴上轴向设置有凹陷的滑槽，在主动摩擦轮的套孔中轴向设置有凸出的凸条，所述凸条能滑动地嵌置滑槽中。

再改进，所述主动摩擦轮能在主动轴上以轴向来回滑动的结构也可选择为：在主动轴上轴向设置有凸出的导轨，在主动摩擦轮的套孔中轴向凹设有条形的凹槽，所述凹槽能滑动地套置在导轨中。

作为改进，所述复位弹簧可优选为套置于主动轴上的筒形弹簧，所述复位弹簧一端与主动轴上的凸级相顶触，而复位弹簧的另一端与主动摩擦轮底部的凸台相抵触。

再改进，所述泵轮是通过流体驱动变矩器中的导向轮与涡轮。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本过载保护器还包括电磁离合器、安装于风叶轮上的扭矩传感器，所述扭矩传感器与电磁离合器分别通过线路与程控电路相连接，所述风叶轮上与增速机相联动的主动轴通过电磁离合器能与传动机构相联动，所述传动机构带动变矩器中的涡轮转动而实现能量分流。这种结构的优点在于：能将多变的风速引起的超载“冲击载荷”信号迅速传递给电磁离合器，使其快速启动并将扭矩传递给传动机构，传动机构采用变矩器输入轴分路输入，在风力发电机主轴上发生功率“分路”，一路通过液力变矩器(又称离心变矩器)，另一路直接传递给增速机，即风力发电机在传递通往增速机主轴动力流的同时，一部分动力通过传动机构，最终将这部分动力传递给变矩器的涡轮。即将多变的风速引起的超载“冲击载荷”被液力变矩器自动吸收，避免了增速机“疲劳加载”状况，既保证了发电机的正常运转，又延长了增速机的使用寿命。当风速恢复正常时，扭矩传感器又产生“关闭”信号，电磁离合器脱离液力机械装置，发电机继续正常运转，即达到自动完成的过载保护效果，从而大幅度地延长了风力发电机的工作寿命。

附图说明

图1是本发明实施例结构示意图；

图2是图1中主动轴与传动机构相配合的结构剖面图；

图3是图2中I部的放大图(电磁离合器通电状态)；

图4是图3中(电磁离合器断电状态，即主动摩擦轮与被动摩擦轮脱离状态)；

图5是图2在去掉左盖壳后再去掉主动摩擦轮后的投影图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1至图5所示，本实施例的用于风力发电机上的过载保护器，包括与风叶轮1主动轴6相联动的传动机构4、增速机7、变矩器5，本过载保护器还包括电磁离合器3、安装于风叶轮1上的扭矩传感器2，扭矩传感器2与电磁离合器3分别通过线路与程控电路相连接，风叶轮1上与增速机7相联动的主动轴6通过电磁离合器3能与传动机构4相联动，传动机构4带动变矩器5中的涡轮转动而实现能量分流，当风叶轮1转速超过设定值时，扭矩传感器2发出启动信号给程控电路，程控电路发出指令启动电磁离合器3，使风叶轮1上的发电主动轴6带动传动机构4转动，当风叶轮1转速正常时，扭矩传感器2发出关闭信号给程控电路，程控电路发出指令关闭电磁离合器3而使发电主动轴6处于未带动传动机构4状态。所述变矩器4包括泵轮、涡轮和导向轮，泵轮固定于与传动机构4的转轴上，泵轮的转动使工作腔流道中的流体产生高速流动而推动导向轮和涡轮的转动而实现能量的传递。所述传动机构4为行星式传动机构，所述行星式传动机构包括行星架、相互传递的作行星状运动的传动轮42和位于行星架中部的转动轮41，所述传动轮42带动转动轮41转动，所述转动轮41带动固定于轮轴上的泵轮。所述行星架由支撑架46和转动架45组成，所述转动轮41为转动齿轮，所述传动轮42为传动齿轮，传动齿轮有三个，所述三个传动齿轮分别位于转动架45的同一圆周面上，在支撑架46上固定有内周壁上设置有锯齿状内齿的圆形环9，每个传动齿轮的内侧轮齿与转动齿轮相啮合，每个传动齿轮的外侧轮齿与圆形环9相啮合在一起，在位于转动架45的中部设置有通过电磁离合器3能使主动轴6带动转动架45转动的连接机构。所述连接机构包括套置于主动轴6上且能在主动轴6上以轴向来回滑动的主动摩擦轮43、与转动架45固定在一起且与转动架45以主动轴6为中心一起转动的被动摩擦轮44，所述电磁离合器3为固定于主动摩擦轮43中的电磁铁31，所述被动摩擦轮44由导磁材料制成，所述主动摩擦轮43与被动摩擦轮44为间隔相对设置，在主动摩擦轮43中设置有能使主动摩擦轮43在失电情况下能自动回到原位的复位弹簧8，当电磁铁31通电时，主动摩擦轮43在电磁铁31的电磁力作用下克服复位弹簧8的弹力而推动主动摩擦轮43向右移动，而与被动摩擦轮44相吸附而相抵触在一起而带动被动摩擦轮44一起转动，当电磁铁31断电时，主动摩擦轮43的电磁力消失，主动摩擦轮43在复位弹簧8的弹力作用下退回至原位而与被动摩擦轮44相分离。所述主动摩擦轮43能在主动轴6上以轴向来回滑动的结构为：在主动轴6上轴向设置有凹陷的滑槽，在主动摩擦轮43的套孔中轴向设置有凸出的凸条，所述凸条能滑动地嵌置滑槽中。所述主动摩擦轮43能在主动轴6上以轴向来回滑动的结构为：在主动轴6上轴向设置有凸出的导轨，在主动摩擦轮43的套孔中轴向凹设有条形的凹槽，所述凹槽能滑动地套置在导轨中。所述复位弹簧8为套置于主动轴6上的筒形弹簧，所述复位弹簧8一端与主动轴6上的凸级61相顶触，而复位弹簧的另一端8与主动摩擦轮43底部的凸台431相抵触。所述泵轮通过流体驱动变矩器中的导向轮与涡轮。

以下对本发明作进一步详细说明；

本风力发电机快速传感过载保护器，采用扭矩传感器，将多变的风速引起的超载“冲击载荷”信号迅速传递给电磁离合器，使其快速启动并将扭矩传递给液力机械装置，液力机械装置采用液力变矩器输入轴分路液力机械传动技术，即液力变矩器的泵轮与机械元件的输出轴刚性连接。在风力发电机主轴上发生功率“分路”，一路通过液力元件(液力变矩器)，另一路直接通过增速机。即风力发电机在传递通往增速机主轴动力流的同时，一部分动力流通过与行星传动装置(机械元件)的行星架，并通过转动轮与液力变矩器的泵轮，最终将这部分动力传递给液力变矩器的涡轮。这种结构方式，将多变的风速引起的超载“冲击载荷”被液力变矩器所吸收，避免了增速机“疲劳加载”状况，既保证了发电机的正常运转，又延长了增速机的使用寿命。当风速恢复正常时，扭矩传感器又产生“关闭”信号，电磁离合器脱离液力机械装置，发电机继续正常运转。为解决多变的风速使偏航、变浆相对滞后的问题，为了避免因风速变化引起的冲击载荷，采用扭矩传感器，将多变的风速引起的超载“冲击载荷”信号迅速传递给电磁离合器，使其快速启动并将扭矩传递给液力机械装置，液力机械装置采用液力变矩器输入轴分路液力机械传动技术，既保护了增速机，又保证了发电机的正常运转。

Claims (9)

1.一种用于风力发电机上的过载保护器，包括与风叶轮(1)主动轴(6)相联动的传动机构(4)、增速机(7)、变矩器(5)，其特征在于：本过载保护器还包括电磁离合器(3)、安装于风叶轮(1)上的扭矩传感器(2)，所述扭矩传感器(2)与电磁离合器(3)分别通过线路与程控电路相连接，所述风叶轮(1)上与增速机(7)相联动的主动轴(6)通过电磁离合器(3)能与传动机构(4)相联动，所述传动机构(4)带动变矩器(5)中的涡轮转动而实现能量分流，当风叶轮(1)转速超过设定值时，所述扭矩传感器(2)发出启动信号给程控电路，程控电路发出指令启动电磁离合器(3)，使风叶轮(1)上的发电主动轴(6)带动传动机构(4)转动，当风叶轮(1)转速正常时，所述扭矩传感器(2)发出关闭信号给程控电路，程控电路发出指令关闭电磁离合器(3)而使发电主动轴(6)处于未带动传动机构(4)状态。

2.根据权利要求1所述的过载保护器，其特征在于：所述变矩器(4)包括泵轮、涡轮和导向轮，所述泵轮固定于与传动机构(4)的转轴上，所述泵轮的转动使工作腔流道中的流体产生高速流动而推动导向轮和涡轮的转动而实现能量的传递。

3.根据权利要求2所述的过载保护器，其特征在于：所述传动机构(4)为行星式传动机构，所述行星式传动机构包括行星架、相互传递的作行星状运动的传动轮(42)和位于行星架中部的转动轮(41)，所述传动轮(42)带动转动轮(41)转动，所述转动轮(41)带动固定于轮轴上的泵轮。

4.根据权利要求3所述的过载保护器，其特征在于：所述行星架由支撑架(46)和转动架(45)组成，所述转动轮(41)为转动齿轮，所述传动轮(42)为传动齿轮，传动齿轮有三个，所述三个传动齿轮分别位于转动架(45)的同一圆周面上，在支撑架(46)上固定有内周壁上设置有锯齿状内齿的圆形环(9)，每个传动齿轮的内侧轮齿与转动齿轮相啮合，每个传动齿轮的外侧轮齿与圆形环(9)相啮合在一起，在位于转动架(45)的中部设置有通过电磁离合器(3)能使主动轴(6)带动转动架(45)转动的连接机构。

5.根据权利要求4所述的过载保护器，其特征在于：所述连接机构包括套置于主动轴(6)上且能在主动轴(6)上以轴向来回滑动的主动摩擦轮(43)、与转动架(45)固定在一起且与转动架(45)以主动轴(6)为中心一起转动的被动摩擦轮(44)，所述电磁离合器(3)为固定于主动摩擦轮(43)中的电磁铁(31)，所述被动摩擦轮(44)由导磁材料制成，所述主动摩擦轮(43)与被动摩擦轮(44)为间隔相对设置，在主动摩擦轮(43)中设置有能使主动摩擦轮(43)在失电情况下能自动回到原位的复位弹簧(8)，当电磁铁(31)通电时，主动摩擦轮(43)在电磁铁(31)的电磁力作用下克服复位弹簧(8)的弹力而推动主动摩擦轮(43)向右移动，而与被动摩擦轮(44)相吸附而相抵触在一起而带动被动摩擦轮(44)一起转动，当电磁铁(31)断电时，主动摩擦轮(43)的电磁力消失，主动摩擦轮(43)在复位弹簧(8)的弹力作用下退回至原位而与被动摩擦轮(44)相分离。

6.根据权利要求5所述的过载保护器，其特征在于：所述主动摩擦轮(43)能在主动轴(6)上以轴向来回滑动的结构为：在主动轴(6)上轴向设置有凹陷的滑槽，在主动摩擦轮(43)的套孔中轴向设置有凸出的凸条，所述凸条能滑动地嵌置滑槽中。

7.根据权利要求5所述的过载保护器，其特征在于：所述主动摩擦轮(43)能在主动轴(6)上以轴向来回滑动的结构为：在主动轴(6)上轴向设置有凸出的导轨，在主动摩擦轮(43)的套孔中轴向凹设有条形的凹槽，所述凹槽能滑动地套置在导轨中。

8.根据权利要求5所述的过载保护器，其特征在于：所述复位弹簧(8)为套置于主动轴(6)上的筒形弹簧，所述复位弹簧(8)一端与主动轴(6)上的凸级(61)相顶触，而复位弹簧的另一端(8)与主动摩擦轮(43)底部的凸台(431)相抵触。

9.根据权利要求1至8中任一所述的过载保护器，其特征在于：所述泵轮通过流体驱动变矩器中的导向轮与涡轮。