CN201437758U - 小型自控风力发电机 - Google Patents

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李四蓓
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Abstract

本实用新型涉及一种小型自控风力发电机，包括发电机、风轮和能制动发电机转子轴的刹车器，其特征在于：发电机的转子轴与风轮通过键连接，且两者之间具有间隙而使该风轮能随发电机转子轴转动并能轴向移动，同时在发电机转子轴上套装有使风轮始终具有远离发电机趋势的弹簧，风轮和发电机机壳的相对面上还分别固定有摩擦盘和刹车片。当遇到风速过高的情形时，利用轴向推力克服弹簧设定的预压力后推动风轮轴向位移，使刹车片和摩擦盘紧密接触而刹车，所以本实用新型能有效地防止发电机转子失速运行，避免发电机因过热而烧坏，从而确保了小型风力发电机在各种自然环境下安全、平稳地发电，并且这种结构无需人为控制，结构简单合理，工艺性好，还有利于拆装和日后的维护保养。

Description

小型自控风力发电机
技术领域
本实用新型涉及一种小型自控风力发电机，具体指一种大风速时能有效地控制风轮失速而能防止电机烧坏的小型自控风力发电机。
背景技术
风能作为洁净的能源，已经越来越受到各国重视，并随着技术进步和环保事业的发展，风能的利用开发正在快速地向前发展。目前，投入商业运行的较为常见是小型水平轴风力发电机，这种风力发电机在发电过程中具有风速不同输出的功率也随之不同的特点，即风速越高发电量越大。可这一特点会导致以下的后果：在风速过快的情形下，风叶受风的影响将快速地转动，至使与其相连的发电机也具有过高的转速，此时发电机的温升会迅速上升，若发电机的温升太高，电机将被烧坏，最终因报废物而无法正常使用。为此，人们设计出相关的技术方案，来解决5KW以下的小型风力发电机能否平稳发电、在大风以上的风速下能否控制风轮失速的技术问题。如中国专利公开号为CN201198815Y的《风力发电机的刹车装置》就披露了这样的技术方案，在该文献中公开了在风力发电机转轴和机壳或机架之间设置电磁刹车机构，利用电磁刹车机构的吸合面间的摩擦力来实现转轴减速、停止。
另一中国专利文献(公开号为CN201016326Y)为《风力发电机组》中披露了鼓式刹车器或碟式刹车器的技术方案，同样利用刹车器的制动来控制发电机的停转，以避免发电机烧毁损坏的后果。
虽然上述两方案均可以解决风轮失速的问题，但前者使用时，需要在发电机内部安装温度或电流感应器，由该感应器来控制电磁块的工作时间，因此，结构相对复杂，成本高。而后者则需要人工按压刹车开关来控制刹车器的动作，无法进行实时控制，操作起来较为不便。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供一种结构相对简单，在超大风速情形下也能自动控制风轮旋转且性能可靠的小型自控发电机。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：该小型自控风力发电机包括发电机、安装在发电机转子轴上的风轮和能制动发电机转子轴的刹车器，其特征在于：所述的发电机转子轴与风轮通过键相连接，且两者之间具有间隙而使该风轮能随发电机转子轴转动并能轴向移动，同时在所述的发电机转子轴上套装有使所述的风轮始终具有远离发电机趋势的弹簧，所述风轮和发电机机壳的相对面上还分别固定有磨擦盘和刹车片，该磨擦盘和刹车片组成了所述的刹车器。
上述摩擦盘可以固定在发电机机壳上，而刹车片固定在风轮上。当然，也可以将摩擦盘固定在风轮上，而刹车片固定在发电机机壳上。
所述的弹簧可以套在所述风轮和发电机机壳之间的发电机转轴上，且所述的发电机转轴上具有与所述的弹簧一端相抵的台阶，而在风轮端面上则具有与所述弹簧的另一端相抵的内腔，使弹簧可以平稳地压缩或伸展。
在上述各方案中，所述发电机转轴的端部可以螺纹连接有限位所述风轮的螺母，在该螺母和对应的发电机转轴上设计供开口销穿插的径向贯穿孔，借助于开口销，可以确保螺母稳固地定位在发电机的转子轴上，保证风轮在弹簧作用下仍能可靠限位。
与现有技术相比，由于本实用新型巧妙地利用风轮旋转叶面始终与风向垂直的特点，借助于风本身会对风轮产生一个轴向推力，当遇到风速过高的情形时，利用该轴向推力的增大，来克服弹簧设定的预压力，并推动风轮轴向位移，最终使刹车片和摩擦盘紧密接触而刹车，因而本实用新型在大风速下可以自动地形成机械制动，能有效地避免发电机转子失速运行，保护风力发电机定子线圈不因过热而烧坏，从而确保了小型风力发电机在各种自然环境下安全运行，平稳发电，并且这种结构无需人为控制，结构简单合理，运行可靠，工艺性好，还有利于拆装和日后的维护保养。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
如图1所示，该小型自控风力发电机包括发电机、风轮8、弹簧9和刹车器，其中发电机又包括机壳和位于机壳内的定子3、转子2，机壳由壳体4和位于壳体4两端处的前端盖5、后端盖1组成，发电机转子轴10穿过前端盖5而外露，上述风轮8通过键安装在该外露的发电机转子轴上，在本实施例中，发电机转子轴10外露段的一部分设计成常规的花键轴结构，而风轮8对应的内孔加工成与该花键轴相配合的花键槽，且风轮8与发电机转子轴10之间具有间隙，而使风轮8既能随发电机转子轴10转动，又能沿着发电机转子轴10的花键轴轴向移动；上述弹簧9套装在前端盖5与风轮8之间的发电机转轴上，且发电机转轴上具有与该弹簧一端相抵的台阶15，在风轮端面上则具有与该弹簧的另一端相抵的内腔14，安装后，该弹簧9使风轮8始终具有远离发电机的趋势。
所述的刹车器由磨擦盘6和刹车片7组成，在这里，磨擦盘6和刹车片7分别固定在风轮8和发电机机壳相对面上，即摩擦盘6固定在机壳前端盖5上，而刹车片7有多片，固定在风轮8上，且排列成与摩擦盘相对应的环状结构。
为了限位风轮，在上述发电机转子轴的端部套有平垫圈11，在平垫圈外的转子轴10上螺纹连接有螺母12，并且在该螺母和对应的发电机转轴上设计有径向贯穿孔，一开口销13穿插在该贯穿孔中，使螺母无法相对于发电机转轴轴向移动，可以对风轮起到可靠的限位作用。
工作原理如下：由于风力发电机为定风向定心旋转体，风轮旋转时，叶面始终与风向相垂直，所以对风轮而言，始终受到一个指向发电机的水平轴向推力。当风速处于设计要求的一定范围内时，风力发电机能正常运转，此时上述水平轴向推力较小，无法克服弹簧的作用力，所以风轮不会轴向移动或仅仅发生微量轴向移动，刹车片和摩擦盘相分离，即刹车器不起作用。当风速超过设定范围时，水平轴向推力加大，当该水平轴向推力超过弹簧设定的预压力，将推动风轮，这时弹簧开始被压缩，风轮一边旋转，一边又沿发电机转子轴的花键轴段向发电机侧轴向移动，直至风轮上的刹车片压紧摩擦盘而使发电机转子轴减速、停止。当风速减弱时，水平轴向推力也随之减小，这时，在弹簧回复力的作用下，风轮在花键轴上反向移动，同时，风轮上的刹车片远离摩擦盘，风轮又可以正常带动转子轴转动而处于发电状态。

Claims (5)

1.一种小型自控风力发电机，包括发电机、安装在发电机转子轴上的风轮和能制动发电机转子轴的刹车器，其特征在于：所述的发电机转子轴与风轮通过键相连接，且两者之间具有间隙而使该风轮能随发电机转子轴转动并能轴向移动，同时在所述的发电机转子轴上套装有使所述的风轮始终具有远离发电机趋势的弹簧，所述风轮和发电机机壳的相对面上还分别固定有磨擦盘和刹车片，该磨擦盘和刹车片组成了所述的刹车器。
2.根据权利要求1所述的小型自控风力发电机，其特征在于：所述的摩擦盘固定在所述发电机机壳上，而刹车片固定在所述的风轮上。
3.根据权利要求1或2所述的小型自控风力发电机，其特征在于：所述的弹簧套在所述风轮和发电机机壳之间的发电机转轴上，且所述的发电机转轴上具有与所述的弹簧一端相抵的台阶，而在风轮端面上则具有与所述弹簧的另一端相抵的内腔。
4.根据权利要求3所述的小型自控风力发电机，其特征在于：所述发电机转轴的端部螺纹连接有限位所述风轮的螺母，在该螺母和对应的发电机转轴上设计供开口销穿插的径向贯穿孔。
5.根据权利要求1或2所述的小型自控风力发电机，其特征在于：所述发电机转轴的端部螺纹连接有限位所述风轮的螺母，在该螺母和对应的发电机转轴上设计供开口销穿插的径向贯穿孔。
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