CN201486770U - 水平轴风力发电机的自动扭转机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水平轴风力发电机的自动扭转机构，包括与风力发电机外壳相连的中空机体和通过轴承安装在机体下部的短轴，该短轴内开有供输电线穿过的轴向通孔，短轴的下端外伸于机体，上端伸入到机体的空腔中，其特征在于：在位于机体空腔中的短轴上套设有扭转方向相反且上下分布的左旋弹簧和右旋弹簧，该左、右旋弹簧的一端固定短轴上，另一端固定在机体上，而输电线经过轴向通孔后与风力发电机相连。由于本实用新型的短轴上同时套设有左、右旋弹簧，因而无论风向如何变化，均可以使一弹簧收紧，另一弹簧放松，从而能实现不同风向的旋转限位，故本实用新型同样无需集电环组件，且能有效地解决输电线的扭断现象，同时还具有结构简单、小型化，易于实施应用的优点。

Description

水平轴风力发电机的自动扭转机构

技术领域

本实用新型涉及一种水平轴风力发电机，具体指一种水平轴风力发电机的自动扭转机构，以防止因风向变化而引起电缆扭断的现象。

背景技术

为了充分利用风能，目前的风力发电机通常具有能自动调节迎风方向的功能，即随着风力方向的改变，风力发电机将随之旋转，但当风力发电机旋转角度过大时，将会引起输电线的扭断。为了解决该问题，较常见的是采用集电环。也就是，小型水平轴风力发电机发出的电依次通过输电线-集电环-输电线-控制器后到达蓄电池，其中集电环外壳与发电机同步随风向旋转，集电环的铜极与电刷之间靠弹簧压紧成R面接触，请参见图3，集电环中主轴与短轴连接，短轴再通过法兰盘固在外支架上。在使用初期阶段，铜极外圆表面较光滑，接触较好，因此能输电正常。但随着时间的推移，由于铜极和电刷内均存在着杂质，因而电蚀、火花随着电流负载和发电机转速的增加而增加，且磨损逐渐加重，故最终将影响输电效率。再者，集电环组件中存有两个轻型深沟球轴承，该轴承在风力发电机内的润滑条件较差，在较高温度下工作，润滑脂会被蒸发，轴承会锈蚀，以至于进一步影响使用寿命。显然，通过集电环进行电输送，它的质量和寿命将直接影响着整台风力发电机的性能。

为了改善上述输送性能，且又能避免风向变化而引起电缆扭断的现象。人们也设计出另一种输电方式。如中国专利授权公告号为CN2528138Y的《小型风力发电机自动解缆装置》就披露了这样一种结构，该自动解缆装置包括立管，立管内通过轴承安装有转向轴，发电机固定在转向轴的上端，电缆穿过转向轴后与发电机连接，转向轴上套装有扭簧，该扭簧的一端固定连接在立管管壁上，另一端固定连接在转向轴上。使用时，当风力减弱或消失时，可以利用扭簧，使转向轴回位，避免产生过大的转向角，因而这种结构省去了集电环组件，消除了集电环引起的质量隐患，且还具有结构简单，成本低的特点。

但上述解缆装置中仅设置一根扭簧，它只能对正方向受风而旋转限位。可由于自然环境中的风向是不定的，因此上述装置在反方向受风时将不能限位，即仍无法完全有效地达到防止电缆扭断的目的。同时由于风力发电机固定在立管的上端，在实际制作时工艺困难，不易实现应用。

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，而提供一种结构简单、易于实施且能有效防止输电线扭断的水平轴风力发电机的自动扭转机构。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：该水平轴风力发电机的自动扭转机构包括与风力发电机外壳相连的中空机体和通过轴承安装在机体下部的短轴，该短轴内开有供输电线穿过的轴向通孔，所述短轴的下端外伸于所述的机体，所述的短轴上端伸入到机体的空腔中，其特征在于：在位于所述机体空腔中的短轴上套设有扭转方向相反且上下分布的左旋弹簧和右旋弹簧，该左、右旋弹簧的一端固定所述的短轴上，另一端固定在所述的机体上，而所述输电线经过所述的轴向通孔后与风力发电机相连。

为了防止输电线在轴向通孔口部的磨损，在所述短轴上方的机体空腔中还设有所述输电线的导向件；该导向件可以包括固定在机体上的支架，该支架侧向延伸有一上悬臂，在该上悬臂中开有位于轴向通孔上方的穿线孔，利用穿线孔，可以使输电线不再与轴向通孔口部接触，即相对于通孔内壁处于悬空的状态，以进一步保护输电线。

在上述的优化方案中，所述的穿线孔中还可以嵌有所述输电线的紧固套，以确保上部分输电线相对于风力发电机固定不动，避免输电线的疲劳变形。

上述支架侧面还可以依次设有位于所述上悬臂下方的中悬臂和下悬臂，所述的左、右旋弹簧的另一端可以分别固定在所述的中悬臂和下悬臂上，使左、右旋弹簧的另一端能方便地实现与机体相固定的目的。

较好的方案是，在位于机体空腔中的短轴上还可以开有一径向螺孔，在该径向螺孔中螺接有一螺钉，左、右旋弹簧的一端同时固定在该螺钉上，使左、右旋弹簧的一端与短轴相固定。

与现有技术相比，由于本实用新型的的短轴上同时套设有左、右旋弹簧，因而无论风向如何变化，均可以使一弹簧收紧，另一弹簧放松，从而能实现不同风向的旋转限位，故本实用新型同样无需集电环组件，且能有效地解决输电线的扭断现象，同时还具有结构简单、小型化，易于实施应用的优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为图1中I部分的放大示意图；

图3为现有技术中水平轴风力发电机的结构示意图。

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和图2所示，该水平轴风力发电机的自动扭转机构包括风力发电机1、与风力发电机外壳相连的中空机体2和通过深沟球轴承4安装在机体下部的短轴5，该短轴内开有供输电线穿过的轴向通孔18，短轴5的下端外伸于机体2，并与法兰盘6焊接在一起，以便于固定在外支架上(图中未示)；而短轴5的上端伸入到机体的空腔8中，它的侧壁开有径向螺孔，在该径向螺孔中螺接有一螺钉15；同时在位于机体空腔8中的短轴上套设有扭转方向相反且上下分布的左旋弹簧16和右旋弹簧14，在本实施例中，左旋弹簧套设在螺钉上方的短轴上，并通过上轴用弹性挡圈17进行上限位；而右旋弹簧14套设在螺钉15下方的短轴上，同样通过下轴用弹性挡圈13进行下限位。当然，也可以将右旋弹簧位于左旋弹簧的上方。该左、右旋弹簧的一端同时固定在螺钉15上，另一端固定在一支架9上。该支架可以由多种形式，只要固定在机体上即可。在这里，该机架9通过尾翼固定螺钉20固紧在与机体相固连的尾翼3上，以充分利用机体内的空间。该支架上的侧向延伸有上、中、下分布的三条悬臂，上述左旋弹簧的另一端固定在支架的中悬臂11上，右旋弹簧的另一端固定在支架的下悬臂12上，同时在该支架上的上悬臂10中开有位于所述轴向通孔上方的穿线孔，该穿线孔中嵌有输电线的紧固套19。输电线穿过短轴的轴向通孔18后，再经过紧固套19后与风力发电机1相连。

风力发电机在风向和尾翼的作用下，整机绕短轴旋转而定向，使风叶面垂直于风向，在整机旋转过程中，由于左、右旋弹簧的旋向相反，因此必然使两弹簧顺逆向转动，即一只弹簧收紧时，另一只弹簧即为放松。本实施例中，设计转向转角为180°，无风时在弹簧扭力的作用下，风力发电机恢复零位。输电线从紧固套通过短轴内的轴向通孔到外支架孔中的这段距离内，输电线扭转≤180°的疲劳变形可以忽略不计，左、右旋弹簧变形均在弹性形变范围内。因而本实施例中的水平轴风力发电机可以随风向整机旋转180°，发电机发出的电经输电线-控制器-蓄电池完成输电功能，且结构较为简单，易于制作。

Claims (6)

1.一种水平轴风力发电机的自动扭转机构，包括与风力发电机外壳相连的中空机体和通过轴承安装在机体下部的短轴，该短轴内开有供输电线穿过的轴向通孔，所述短轴的下端外伸于所述的机体，所述的短轴上端伸入到机体的空腔中，其特征在于：在位于所述机体空腔中的短轴上套设有扭转方向相反且上下分布的左旋弹簧和右旋弹簧，该左、右旋弹簧的一端固定所述的短轴上，另一端固定在所述的机体上，而所述输电线经过所述的轴向通孔后与风力发电机相连。

2.根据权利要求1所述的水平轴风力发电机的自动扭转机构，其特征在于：在所述短轴上方的机体空腔中还设有所述输电线的导向件。

3.根据权利要求2所述的水平轴风力发电机的自动扭转机构，其特征在于：所述的导向件包括固定在机体上的支架，该支架侧向延伸有一上悬臂，在该上悬臂中开有位于所述轴向通孔上方的穿线孔。

4.根据权利要求3所述的水平轴风力发电机的自动扭转机构，其特征在于：所述的穿线孔中嵌有所述输电线的紧固套。

5.根据权利要求3所述的水平轴风力发电机的自动扭转机构，其特征在于：所述支架侧面还依次设有位于所述上悬臂下方的中悬臂和下悬臂，所述的左、右旋弹簧的另一端分别固定在所述的中悬臂和下悬臂上。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的水平轴风力发电机的自动扭转机构，其特征在于：所述的位于机体空腔中的短轴上还开有一径向螺孔，在该径向螺孔中螺接有一螺钉，所述的左、右旋弹簧的一端同时固定在该螺钉上。

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