CN201714587U - 一种风力发电机发条弹簧辅助启动装置 - Google Patents

一种风力发电机发条弹簧辅助启动装置 Download PDF

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张宏坡
周凯
郭红霞
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Abstract

本实用新型涉及了一种风力发电机发条弹簧辅助启动装置，用于改善风力发电机启动和提高风能利用率。该启动装置是通过以附加有发条弹簧装置的传动轴代替传统风力发电系统的刚性直杆传动机构。弹簧内端固定在与风叶相连的传动轴上，弹簧外端固定在与发电机转子相连的传动轴辅助结构上。风叶转动时带动弹簧转动，弹簧压紧将能量传到转子轴上，储存转矩并最终带动转子转动。由于发条弹簧装置的存在，可以在风速较小时先带动风叶转动，通过弹簧储存能量。这种装置的使用能够很大程度上的提高风能的利用率。

Description

一种风力发电机发条弹簧辅助启动装置
技术领域
本实用新型涉及风力发电装置，具体涉及一种风力发电机发条弹簧辅助启动装置。
背景技术
由于风力发电机启动需要很大的启动转矩，这就对风速及其稳定性具有很高的要求。而一般情况下，风速不是很理想，也不稳定，不能够达到启动要求，使得风力发电机的工作效率不高，同时无法利用低速风发电，风能利用率很低。
目前的风力发电系统都是风轮通过直杆传动轴连接到齿轮箱再连至风力发电机，这样要使风叶转动起来，就必须克服风轮、发电机等很大的转动力矩。这就需要相对于风力发电机的额定功率的额定风速才能够满足要求，而当风速低于额定风速时，这部分风能便无法得到利用，造成风能的利用率非常低。而如果让风轮不同齿轮箱、发电机直杆相连，一般风速就能够很容易的带动风叶转动，然后利用储能装置将这部分风能储存起来，再作用到风力发电机的启动上，这样不仅可以更有效的利用风能，而且能够减小发电机的启动要求。而本实用新型所涉及的发条弹簧装置作用就在于此。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术存在的上述不足，提供风力发电机发条弹簧辅助启动装置。本实用新型用发条弹簧作为储能机构连接风叶与转子。
本实用新型的目的通过以下方式实现：
一种风力发电机发条弹簧辅助启动装置，其特征在于包括第一主轴、第二主轴、发条弹簧、止推轴承和外壳，外壳与第二主轴固连，发条弹簧的内端固定第一主轴上，发条弹簧的外端固定在与第二主轴固连的外壳内壁上，第一主轴安装在所述止推轴承上，止推轴承安装在外壳上。
上述的风力发电机发条弹簧辅助启动装置中，所述发条弹簧为弧形截面。
上述的风力发电机发条弹簧辅助启动装置中，所述第一主轴为风叶转动轴，第二主轴为齿轮箱和转子转动轴。
上述的风力发电机发条弹簧辅助启动装置中，所述第一主轴为齿轮箱和转子转动轴，第二主轴为风叶转动轴。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型取代传统风轮同发电机之间的直接刚性连接的直杆结构，通过发条弹簧存储达不到部分传统额定风速的风能，并将这部分风能用于辅助风力发电机的启动，这样风叶转动起来所需要的力矩将大大减小。先通过风叶转动使弹簧压缩，储存能量，并将所存储的弹性势能作用于与发电机转子固连的转轴上，辅助发电机启动，并最终在风叶的带动下启动发电机工作。即通过弹簧装置存储低速风能，用于发电机的启动。这样能够很大程度上的提高风能利用率，减小风力发电机的启动转矩的限制，提高风力发电机的工作效率。
附图说明
图1所示为风力发电机发条弹簧辅助启动装置的主要组件结构示意图。
图2所示为风力发电机发条弹簧辅助启动装置的发条弹簧俯视图。
图3所示为第一主轴与止推轴承的连接剖面图。
图4所示为的第二主轴与外壳的连接剖面图。
图5所示为发条弹簧压紧时的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施作进一步描述，但本实用新型恶实施和保护范围不限于此。
图1、图2所示为风力发电机发条弹簧辅助启动装置结构示意图，主要包括第一主轴1a、发条弹簧2、止推轴承3、外壳4，外壳4与第二主轴1b固连，发条弹簧内端固定第一主轴1a上，外端固定在与第二主轴1b固连的外壳4内壁上。如图3所示，为外壳同第一轴1a之间的止推轴承联接示意图，图4所示为外壳与第二主轴1b之间的螺丝固连示意图。
图5所示为弹簧压缩并拢状态下的结构示意图。将第一主轴1a作为风叶转动轴，第二主轴1b作为转子转动轴。在风叶静止时发条弹簧为松弛状态，如图2所示。由于风叶转动轴不是同转子轴刚性连接，只要在很小的风速下就可以带动风叶转动。在风叶的带动下，发条弹簧向中心靠拢崩紧，将动能转化为弹性势能并存储在弹簧中。
由于风叶轮不能逆向转动，发条弹簧的弹性势能便一直作用在转子轴杆上。做如下两种情况分析：
1.发条弹簧所能存储的全部弹性势能不能克服风力发电机的启动转矩。
这种情况下，只有当发条弹簧完全压紧，且加上此时的风叶转动轴的动能，当这两部分能量之和能够克服风力发电机的启动磁转矩时，风力发电机才开始工作，否则风力发电机无法工作。
2.发条弹簧所能存储的全部弹性势能能够克服风力发电机的启动转矩。
这种情况下，发条弹簧不会完全压紧，因为当弹簧所储存的弹性势能能够克服风力发电机的启动磁转矩时，风力发电机就会开始工作。只有当弹性势能和风叶转轴动能之和无法克服发电机的启动磁转矩时，发电机才不启动工作。
由于本实用新型装置为一风叶轮转轴同风力发电机转子轴之间的联接机构，所以并非得按以上实施例将第一主轴1a作为风叶转动轴，第二主轴1b作为转子转动轴，也可以是第一主轴1a作为转子转动轴，第二主轴1b作为风叶转动轴。则这种情况下发条弹簧压紧时向外壳内壁靠拢。

Claims (4)

1.一种风力发电机发条弹簧辅助启动装置，其特征在于包括第一主轴、第二主轴、发条弹簧、止推轴承和外壳，外壳与第二主轴固连，发条弹簧的内端固定第一主轴上，发条弹簧的外端固定在与第二主轴固连的外壳内壁上，第一主轴安装在所述止推轴承上，止推轴承安装在外壳上。
2.根据权利要求书1所述的风力发电机发条弹簧辅助启动装置，其特征在于：所述发条弹簧为弧形截面。
3.根据权利要求书1所述的风力发电机发条弹簧辅助启动装置，其特征在于：所述第一主轴为风叶转动轴，第二主轴为齿轮箱和转子转动轴。
4.根据权利要求书1所述的风力发电机发条弹簧辅助启动装置，其特征在于所述第一主轴为齿轮箱和转子转动轴，第二主轴为风叶转动轴。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102562988A (zh) * 2011-12-29 2012-07-11 华北电力大学（保定） 一种基于机械弹性的联动式储能箱
CN103195669A (zh) * 2013-03-27 2013-07-10 尹小林 机械蓄能盒及蓄能齿轮

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