CN112523956A - 具有超负荷保护功能的永磁风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有超负荷保护功能的永磁风力发电机，包括：风叶、连杆、转子、定子及壳体，所述壳体具有收容腔，所述定子及所述转子收容在所述收容腔中，且所述定子与所述转子耦合；所述转子与所述连杆连接，所述连杆从所述收容腔延伸出所述壳体后与所述风叶连接；所述具有超负荷保护的永磁风力发电机还包括超负荷保护机构，所述超负荷保护机构包括离心组件及减速组件，所述离心组件与所述连杆连接，所述减速组件与所述离心组件连接，且所述离心组件驱动所述减速组件向所述连杆靠近，以使得所述减速组件与所述连杆接触。本发明公开的具有超负荷保护的永磁风力发电机，当风力过大时，自适应地对连杆的转速进行限制，防止永磁风力发电机超负荷运行。

Description

具有超负荷保护功能的永磁风力发电机

技术领域

本发明涉及风力发电机技术领域，特别是涉及一种具有超负荷保护功能的永磁风力发电机。

背景技术

风力发电作为清洁能源，越来越得到青睐。风力发电的原理是：通过自然风力带动风车叶片旋转，并通过增速器将旋转的速度提升来促使发电设备发电。简而言之，风力发电是将风能转化为机械能，再将机械能转化为电能的过程。这个过程不需要燃料，也没有辐射，对空气和环境没有产生污染，是一种清洁能源。

如公开号为CN104500337A的发明专利，公开了一种具有保护功能的永磁变速风力发电装置，通过设置保护机构，在风力过大时，通过保护机构使第一轴杆受阻而减速，避免过载而烧坏发电装置的导电线圈。

但是，公开号为CN104500337A的发明专利，在风力过大时，需要工作人员手动操作手柄，来启动保护机构实现保护功能。通过人工手动操作的保护机制，一方面需要实时监控风力大小；另一方面从工作人员获悉风力过大，到工作人员手动完成保护机构的保护操作需要一定的时间，在这个时间段内，风力发电装置处于超负荷状态。因此，风力发电装置不可避免地会存在超负荷状态，从而使得风力发电装置的使用寿命较短。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种具有超负荷保护的永磁风力发电机，当风力过大时，自适应地对连杆的转速进行限制，防止永磁风力发电机超负荷运行。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种具有超负荷保护功能的永磁风力发电机，包括：风叶、连杆、转子、定子及壳体，所述壳体具有收容腔，所述定子及所述转子收容在所述收容腔中，且所述定子与所述转子耦合；所述转子与所述连杆连接，所述连杆从所述收容腔延伸出所述壳体后与所述风叶连接；

所述具有超负荷保护的永磁风力发电机还包括超负荷保护机构，所述超负荷保护机构包括离心组件及减速组件，所述离心组件与所述连杆连接，所述减速组件与所述离心组件连接，且所述离心组件驱动所述减速组件向所述连杆靠近，以使得所述减速组件与所述连杆接触。

在其中一个实施例中，所述离心组件包括离心件及复位弹簧，所述离心件通过所述复位弹簧与所述连杆连接；

所述减速组件包括：活动套筒、驱动连接片、减速作用片及支撑引导片，所述活动套筒套接在所述离心件的外部，且所述活动套筒的内壁与所述离心件的外壁接触或分离；

所述驱动连接片与所述活动套筒连接，所述减速作用片与所述驱动连接片驱动连接，且所述减速作用片滑动设置在所述支撑引导片上；所述减速作用片在所述驱动连接片及所述支撑引导片的配合作用下向所述连杆的外壁靠近；

所述减速作用片具有摩擦减速面，所述摩擦减速面与所述连杆的外壁接触或分离。

在其中一个实施例中，所述减速作用片的数量为多个，多个所述减速作用片以所述连杆的中心轴为中心呈环形阵列分布。

在其中一个实施例中，所述减速作用片设置有凸起作用部，所述驱动连接片开设有驱动作用槽，所述凸起作用部卡设在所述驱动作用槽中。

在其中一个实施例中，所述动作用槽为圆弧状。

在其中一个实施例中，所述支撑引导片开设有引导槽，所述减速作用片设置有卡接凸棱，所述卡接凸棱卡设在所述引导槽中，所述引导槽为直线形。

在其中一个实施例中，所述驱动连接片及所述支撑引导片均为环状结构，所述驱动连接片及所述支撑引导片均套设于所述连杆，且所述减速作用片夹设在所述驱动连接片和所述支撑引导片之间。

在其中一个实施例中，所述离心件的外壁为弧面，所述活动套筒的内壁为弧面，且所述离心件的外壁与所述活动套筒的内壁配合。

在其中一个实施例中，所述离心件的数量为多个，所述复位弹簧的数量为多个，且所述离心件与所述复位弹簧一一对应。

在其中一个实施例中，多个所述离心件以所述连杆的中心轴为中心呈环形阵列分布。

本发明提供的具有超负荷保护的永磁风力发电机，当风力过大时，自适应地对连杆的转速进行限制，防止永磁风力发电机超负荷运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明具有超负荷保护功能的永磁风力发电机的整体结构示意图；

图2为图1所示的具有超负荷保护功能的永磁风力发电机的部分剖视图；

图3为图2的另一角度示意图；

图4为图3的部分结构示意图；

图5为具有超负荷保护功能的永磁风力发电机在正常工作状态的示意图；

图6为具有超负荷保护功能的永磁风力发电机在超负荷保护状态的示意图；

图7为图6所示的具有超负荷保护功能的永磁风力发电机的剖视图；

图8为图7在A处的局部放大图；

图9为正常工作状态下离心件与复位弹簧的配合示意图；

图10为超负荷保护状态下离心件与复位弹簧的配合示意图；

图11为驱动连接片、减速作用片及支撑引导片的分解图(一)；

图12为驱动连接片、减速作用片及支撑引导片的分解图(二)。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1及图2所示，本发明公开了一种具有超负荷保护功能的永磁风力发电机10，包括：风叶20、连杆30、转子40、定子50及壳体60。壳体60具有收容腔70，定子50及转子40收容在收容腔70中，且定子50与转子40耦合；转子40与连杆30连接，连杆30从收容腔70延伸出壳体60后与风叶20连接。

如图2、图3及图9所示，具体的，具有超负荷保护的永磁风力发电机10还包括超负荷保护机构80，超负荷保护机构80包括离心组件100及减速组件200，离心组件100与连杆30连接，减速组件200与离心组件100连接，且离心组件100驱动减速组件200向连杆30靠近，以使得减速组件200与连杆30接触。

如图9及图10所示，具体的，离心组件100包括离心件300及复位弹簧400，离心件300通过复位弹簧400与连杆30连接。

如图4所示，具体的，减速组件200包括：活动套筒500、驱动连接片600、减速作用片700及支撑引导片800，活动套筒500套接在离心件300的外部，且活动套筒500的内壁与离心件300的外壁310(如图10所示)接触或分离。驱动连接片600与活动套筒500连接，减速作用片700与驱动连接片600驱动连接，且减速作用片700滑动设置在支撑引导片800上。减速作用片700在驱动连接片600及支撑引导片800的配合作用下向连杆30的外壁靠近。如图5所示，其中，减速作用片700具有摩擦减速面710，摩擦减速面710与连杆30的外壁接触或分离。

如图6所示，具体的，超负荷保护机构80还包括复位扭簧900，活动套筒500通过复位扭簧900与壳体60的内壁连接。

如图6及图11所示，具体的，减速作用片700的数量为多个，多个减速作用片700以连杆30的中心轴为中心呈环形阵列分布。减速作用片700设置有凸起作用部720，驱动连接片600开设有驱动作用槽610，凸起作用部720卡设在驱动作用槽610中。其中，驱动作用槽610为圆弧状。作为本发明的优选实施方式，多个减速作用片700依次紧邻排列设置，并形成环形结构，这就使得连杆30的外壁在同一水平面上均匀受力，各减速作用片700的受力也均匀；这样的设计，一方面使得各减速作用片700的受力均匀，损伤降到最低，使用寿命长；另一方面使连杆30的受力均匀，损伤降到最低，使用寿命长；再一方面使得连杆30工作稳定，进而使得具有超负荷保护功能的永磁风力发电机10的稳定性高。

如图12所示，具体的，支撑引导片800开设有引导槽810，减速作用片700设置有卡接凸棱730卡接凸棱730，卡接凸棱730卡接凸棱730卡设在引导槽810中，引导槽810为直线形。引导槽810从支撑引导片800的外边缘向内边沿延伸，从而引导减速作用片700向靠近或远离连杆30的方向往复移动；

如图4所示，具体的，驱动连接片600及支撑引导片800均为环状结构，驱动连接片600及支撑引导片800均套设于连杆30，减速作用片700夹设在驱动连接片600和支撑引导片800之间。

如图6及图9所示，具体的，离心件300的外壁310为弧面，活动套筒500的内壁为弧面，且离心件300的外壁310与活动套筒500的内壁配合。

如图5所示，具体的，离心件300的数量为多个，复位弹簧400的数量为多个，且离心件300与复位弹簧400一一对应。多个离心件300以连杆30的中心轴为中心呈环形阵列分布。

如图7及图8所示，具体的，连杆30还开设有若干个收容槽301，收容槽301与复位弹簧400一一对应。复位弹簧400的一端与收容槽301的槽底连接，另一端与离心件300的内壁连接。离心件300的内壁为弧面，离心件300的内壁与连杆30的外壁接触或分离。

如图7及图8所示，作为优选的实施方式，离心组件100还包括引导杆90，复位弹簧400套接在引导杆90的外部，且，离心件300还设有卡槽320；引导杆90的一端与收容槽301的槽底连接，另一端与延伸至离心件300的卡槽320中。引导杆90与卡槽320的配合，对离心件300进行了限位，使得离心件300在向连杆30靠近或远离移动时，沿着引导杆90的方向进行移动，防止离心件300在跟随连杆30转动时发生偏摆而影响具有超负荷保护功能的永磁风力发电机10的稳定性和可靠性。

下面对具有超负荷保护功能的永磁风力发电机10的工作原理进行说明(请一并参阅图1至图12)：

当风力足够小(例如风力为零)时，风叶20保持静止，从而连杆30保持静止；此时，离心件300在复位弹簧400的弹性回复力作用下，向靠近连杆30的外壁收拢复位，且离心件300的内壁与连杆30的外壁紧密贴合；需要说明的是，离心件300的内壁为弧面，刚好与连杆30的外壁的弧面匹配，从而实现紧密、稳定的贴合；此时，离心件300的外壁310与活动套筒500的内壁分离，减速作用片700的摩擦减速面710也与连杆30的外壁分离；与此同时，复位扭簧900处于初始状态；

随着风力的增加，风叶20开始转动，且风叶20带动连杆30及转子40转动；连杆30转动时对离心件300产生离心力，使得离心件300向远离连杆30的方向扩散移动；风力越大，风叶20及连杆30的转速就越快，离心件300所受到的离心力就越大，从而离心件300远离连杆30的距离就越大(即离心件300越靠近活动套筒500的内壁)；

当风力进一步增加并超过具有超负荷保护功能的永磁风力发电机10的保护极限值时，离心件300的外壁310与活动套筒500的内壁紧密接触；即，离心件300的外壁310紧紧抵持于活动套筒500的内壁；此时，离心件300跟随连杆30转动的同时还通过摩擦力带动活动套筒500转动一角度，活动套筒500带动驱动连接片600转动一角度；驱动连接片600转动时通过驱动作用槽610施力于减速作用片700的凸起作用部720，使减速作用片700发生移动；又由于支撑引导片800开设有引导槽810，减速作用片700设置有卡接凸棱730卡接凸棱730，卡接凸棱730卡接凸棱730卡设在引导槽810中，故减速作用片700在驱动连接片600的驱动下沿支撑引导片800的引导槽810向靠近连杆30的外壁的方向移动并最终抵持于连杆30的外壁；此时，活动套筒500的内壁与离心件300的外壁310形成滑动摩擦，减速作用片700的摩擦减速面710与连杆30的外壁也形成滑动摩擦；两个摩擦力分别在连杆30的不同的平面上同时对连杆30形成摩擦力，使得连杆30受到摩擦力而降低转速，进而使得连杆30的转速不超过预设的负荷值，从而防止具有超负荷保护功能的永磁风力发电机10超负荷工作而烧坏；

当连杆30的转速降低时，离心件300受到的离心力也随之降低，从而使得离心件300的外壁310与活动套筒500的内壁分离；离心件300的外壁310与活动套筒500的内壁分离后，活动套筒500在复位扭簧900的复位弹性力作用下旋转复位；活动套筒500旋转复位时，带动驱动连接片600旋转复位，从而间接带动减速作用片700沿引导槽810复位；即，带动减速作用片700沿引导槽810向远离连杆30的方向复位，从而使得减速作用片700的摩擦减速面710与连杆30的外壁分离；此时，活动套筒500和减速作用片700均不再对连杆30进行减速作用，连杆30在风叶20的带动下，根据当前的风力大小转动；

总而言之，当风力不超过具有超负荷保护功能的永磁风力发电机10的保护极限值时，离心件300与活动套筒500分离，减速作用片700与连杆30分离，连杆30跟随风叶20，根据当前风力大小转动；当风力超过具有超负荷保护功能的永磁风力发电机10的保护极限值时，离心件300与活动套筒500接触并产生摩擦力，活动套筒500通过离心件300间接对连杆30进行降速，且，减速作用片700的摩擦减速面710与连杆30接触，减速作用片700也对连杆30进行降速；当然，风力越大，连杆30的转速越快，离心件300受到的离心力越大，相应地，活动套筒500与减速作用片700对连杆30的摩擦力也越大，对连杆30的降速作用力也越大，从而实现自适应的超负荷保护；

需要说明的是，活动套筒500通过离心件300间接对连杆30进行降速，减速作用片700直接对连杆30进行降速；分别在连杆30的不同的平面上同时对连杆30进行降速，使得连杆30的降速平稳，从而提高系统的稳定性；假若只在一个平面上对连杆30进行降速，容易使连杆30出现晃动的情况，本发明通过在两个平面上对连杆30进行降速，使连杆30保持稳定而不晃动；

还需要说明的是，活动套筒500与离心件300的接触是面与面的接触，故而活动套筒500与离心件300之间的摩擦力是面与面之间的摩擦力；此外，减速作用片700的摩擦减速面710与连杆30的接触也是面与面的接触，减速作用片700与连杆30之间的摩擦力也是面与面之间的摩擦力；面与面之间的接触，一方面使得结构部件的损伤小，从而使得具有超负荷保护功能的永磁风力发电机10的使用寿命长，维护成本低；另一方面，面与面的接触更加稳定、更加平稳，从而使得连杆30的降速的稳定性更高。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种具有超负荷保护功能的永磁风力发电机，其特征在于，包括：风叶、连杆、转子、定子及壳体，所述壳体具有收容腔，所述定子及所述转子收容在所述收容腔中，且所述定子与所述转子耦合；所述转子与所述连杆连接，所述连杆从所述收容腔延伸出所述壳体后与所述风叶连接；

所述具有超负荷保护的永磁风力发电机还包括超负荷保护机构，所述超负荷保护机构包括离心组件及减速组件，所述离心组件与所述连杆连接，所述减速组件与所述离心组件连接，且所述离心组件驱动所述减速组件向所述连杆靠近，以使得所述减速组件与所述连杆接触。

2.根据权利要求1所述的具有超负荷保护功能的永磁风力发电机，其特征在于，所述离心组件包括离心件及复位弹簧，所述离心件通过所述复位弹簧与所述连杆连接；

所述减速组件包括：活动套筒、驱动连接片、减速作用片及支撑引导片，所述活动套筒套接在所述离心件的外部，且所述活动套筒的内壁与所述离心件的外壁接触或分离；

所述驱动连接片与所述活动套筒连接，所述减速作用片与所述驱动连接片驱动连接，且所述减速作用片滑动设置在所述支撑引导片上；所述减速作用片在所述驱动连接片及所述支撑引导片的配合作用下向所述连杆的外壁靠近；

所述减速作用片具有摩擦减速面，所述摩擦减速面与所述连杆的外壁接触或分离。

3.根据权利要求2所述的具有超负荷保护功能的永磁风力发电机，其特征在于，所述减速作用片的数量为多个，多个所述减速作用片以所述连杆的中心轴为中心呈环形阵列分布。

4.根据权利要求3所述的具有超负荷保护功能的永磁风力发电机，其特征在于，所述减速作用片设置有凸起作用部，所述驱动连接片开设有驱动作用槽，所述凸起作用部卡设在所述驱动作用槽中。

5.根据权利要求4所述的具有超负荷保护功能的永磁风力发电机，其特征在于，所述动作用槽为圆弧状。

6.根据权利要求5所述的具有超负荷保护功能的永磁风力发电机，其特征在于，所述支撑引导片开设有引导槽，所述减速作用片设置有卡接凸棱，所述卡接凸棱卡设在所述引导槽中，所述引导槽为直线形。

7.根据权利要求6所述的具有超负荷保护功能的永磁风力发电机，其特征在于，所述驱动连接片及所述支撑引导片均为环状结构，所述驱动连接片及所述支撑引导片均套设于所述连杆，且所述减速作用片夹设在所述驱动连接片和所述支撑引导片之间。

8.根据权利要求2所述的具有超负荷保护功能的永磁风力发电机，其特征在于，所述离心件的外壁为弧面，所述活动套筒的内壁为弧面，且所述离心件的外壁与所述活动套筒的内壁配合。

9.根据权利要求8所述的具有超负荷保护功能的永磁风力发电机，其特征在于，所述离心件的数量为多个，所述复位弹簧的数量为多个，且所述离心件与所述复位弹簧一一对应。

10.根据权利要求9所述的具有超负荷保护功能的永磁风力发电机，其特征在于，多个所述离心件以所述连杆的中心轴为中心呈环形阵列分布。

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