CN2054495U

CN2054495U - 风力发电机

Info

Publication number: CN2054495U
Application number: CN89205434U
Authority: CN
Inventors: 严晓群
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-10-16
Filing date: 1989-10-16
Publication date: 1990-03-14

Abstract

由电机、风叶、主轴、芯轴、与转向机构等部件构成的风力发电机，在芯轴上设置变桨距稳速装置。该装置内设软、硬两组弹簧，可使风叶迎风角在20°至零以至负角之间变动，同时在电机与风机间设有离合器。这样解决了启动力矩与阻力的矛盾，使本机在一级风力下即可启动发电，同时又具备在13级风下正常发电的抗台风能力。本风力发电机中还设有电子稳速装置，它与机械稳速结合，保障正常运转发电。本实用新型适用于沿海与山地等广大地区，是较理想的能源装置。

Description

本发明涉及一种风力发电机，特别是一种设置有离合器与电子、机械稳速装置的风力发电机。

风力发电机是一种重要的能源机械，在当前能源严重不足，农村及边远地区电力十分短缺的情况下，风力发电机的作用更为突出。现有的风力发电机在确定风叶迎风角度的时候面临矛盾：角度较小时，启动困难，角度较大时，运转时阻力过大，同时抗风强度亦受影响。有的风力发电机设置了机械稳速装置，随转速的增加，利用离心力使螺旋槽内的转向销旋移，从而使风叶的迎风角从5°到零以至负角度之间变动。但这类装置作用有限，启动难与阻力大的矛盾仍存在，抗风力一般也只达到八级左右。

本实用新型是要提供一种能在微弱风力下启动；运转时可自动将风叶阻力减到最小；转速过高时能自动稳速；同时抗风能力可大大提高的风力发电机。

实现以上目标的技术方案如下：在由发电机、主轴、风叶、风叶芯轴以及转向机构、风舵、支架等部件组成的风力发电机上，在发电机与风机之间设置一只离合器（例如电子离合器或超越离合器等）。发电机启动前，发电机主轴与风叶分离，风叶空载启动，所需启动力矩很小。转速达到一定数值时离合器将发电机联轴，开始发电。为进一步改善启动能性，风叶在静止时，可设计成有较大的迎风角（例如20°），所以在微风下即可空载启动。转速提高后，阻力成为必需考虑的因素时，将迎风角自动减小至零，把阻力减到最小（由于风叶两个不同的曲面而产生流体静压力，使风机旋转）。当转速过高时，将风叶转为负角，以降低转速。以上控制机能由变桨距机械稳速装置完成。该装置是在风叶芯轴上设置转向销，定位套内设置相应的螺旋槽，同时，芯轴上装设两套弹力不同的弹簧：软弹簧与硬弹簧，当风叶静止时，软弹簧将使芯轴轴向受力，转向销处于螺旋槽的顶端，此时叶片的迎风角较大，从而使该风机具有较大的启动风力。当叶片开始旋转后，在离心力的作用下，叶片将通过芯轴沿着螺旋槽之间向外移动，并当风叶在达到某一个速度时，（例如200转／分）拉套底即与硬弹簧接触，此时叶片的迎风角为零，故风叶旋转时的阻力很小，使该风机能较容易获得额定转速（例如500转／分），当风叶旋转速度高于500转／分时，拉套将在离心力的作用下，压缩硬弹簧，此时风叶的迎风角出现负值，即风叶旋转速度将下降，从而达到稳速之目的。同时，本设计中还可设一套电子稳速装置，是利用风力发电机本身发出电流的一个分量通过一只电磁铁的励磁线圈，来吸引一支衔铁。当发电机转速较小，电流较小时，衔铁不动作，发电正常进行；发电机转速超过一个定值时，励磁电流增大，使磁力吸引衔铁动作，改变电流流向，使发电机线圈电流加大，反电势增高，达到降低发电机转速之目的。离合器与机械、电子稳速装置可分别采用，也可同时采用，三者相辅相承，达到本实用新型的设计目的。

现结合附图与实施例作进一步说明。

图1为本实用新型一个实施例结构图；

图2为该实施例机械稳速装置与离合器结构图；

图3为电子稳速装置示意图。

参照图1，发电机（3）通过转向机构（8）置于支架（9）上，并通过离合器（4）、机械稳速机构（5）与风叶（7）相联。（6）、（2）为前后罩，（1）为风舵，（10）为拉紧装置。参照图2，发电机（3）的主轴（18）与基体（17）相联，后者通过超越离合器（4）与支座（11）相联。风叶（7）的芯轴（26）上设有转向销（24），该销置于定位套（25）内的螺旋槽中。芯轴（26）的另一端固定有拉杆（23）与拉套（19）。软弹簧（21）压在拉套（19）上，将芯轴（26）压向最里端。这时转向销（24）处于螺旋槽顶端，风叶（7）迎风角最大（本实施例中为20°），可得到较大的启动力矩。风叶（7）开始旋转后，离心力使风叶（7）、芯轴（26）等一起沿螺旋槽向外移动，软弹簧（21）被压缩。当转速达到某一定值（50～60转／分），超越离合器（4）使支座（11）与基体（17）联成一体，发电机开始发电。当转速达到另一定值（200转／分）时拉套（19）即与硬弹簧（22）接触。此时风叶迎风角为零，阻力很小，风机较容易达到额定转速（500转／分）。当转速超过额定值时，硬弹簧（22）被压缩，风叶的迎风角转为负值，使转速下降，达到稳速目的。在拉杆上可设一螺母，通过螺母的前后移动来调节软、硬弹簧的压缩量，以取得最佳值。图2中（14）为轴承，（13）、（16）为螺母，（12）、（15）为垫片。（28）为定位座，（27）为镶件。参照图3，正常运转时发电机（3）输出的电流经整流器（43）后，通过电阻R₁进入铁芯（41）上的励磁线圈（39），产生的磁力将吸引衔铁（29），由于弹簧（30）的弹力大于磁力，衔铁（29）不动作，动触点（36）与静触点（35）保持接触。电阻R₂被断路。此时电流流向为两个回路：

1、发电机（3）→整流器（43）→R₁→线圈（39）→发电机（3）

2、发电机（3）→整流器（43）→静触点支架（37）→触点（35）（36）→衔铁（29）→铰链（34）→磁轭甲（32）→二极管D→蓄电池（33）→发电机（3）

由于R₁的阻值，使线圈（39）耗电很少，蓄电池（33）充电蓄能。当风速增大，转速过高，电压超过额定值时，电磁铁磁力将大于弹簧（30）的弹力，衔铁（29）被吸下，触点（35）、（36）分开；触点（38）与磁轭乙（42）接触（触点（38）与动触点（36）互相绝缘）。此时电流流向的第一个回路不变，仅电流增大。第二个回路改变为：

发电机（3）→整流器（43）→静触点支架（37）→触点（39）→磁轭乙（42）→电阻R₂→发电机（3）

由于选择了合适的R₂值，使得线圈的电流迅速加大，反电动势加高，电机扭矩增大，从而达到风机转速下降的目的。当风机转速下降到一定值，即输出电压不高于额定电压时，磁化线圈所产生的磁力又小于弹簧的力，使动、静两触点重新重合，风机又正常工作。图中（31）为支架，（40）为绝缘片。

本实用新型采用空载启动及机械、电子两套稳速机构，使风力发电机可在微风下启动，运转时阻力小，同时抗风能力大大提高。在十三级强风下，仍可正常运转发电。由于该机构可以预先根据叶片质量及其分布情况，通过动态试验，调整软、硬弹簧的压缩量，即能使该机组在风叶旋转速度达到额定转速时及时变桨，不会出现超前或滞后转向的问题，并且由于两叶片同时转向，减小了振动。采用空载启动方案，解决了启动风速问题。风叶在一级风时，便可启动，达到一定转速后才与发电机相联，由于风叶的惯性作用，启动发电机比较容易。机械稳速采用的双簧机构解决了启动力矩与阻力的矛盾。所以本风力发电启动容易，运转平稳，又有较高的抗风能力，宜于沿海、山地等广大地区推广。

Claims

1、一种风力发电机，由发电机、主轴、风叶、芯轴以及支架、转向机构与风舵组成，由转向销、螺旋槽与弹簧构成变桨距机械稳速装置，其特征是在发电机与风机之间设有离合器。

2、由权利要求1决定的风力发电机，其特征是机械稳速装置中设有两组弹力不同的弹簧，即软弹簧与硬弹簧。

3、由权利要求1或2决定的风力发电机，其特征是设有电子稳速装置，该装置由电磁铁、衔铁、衔铁弹簧与一对磁轭构成，衔铁上设有两个互相绝缘的触点，其一为动触点，与支架上的静触点对应，另一只触点与磁轭乙对应，其电连接为：发电机接整流器，经电阻R₁接电磁铁线圈，到发电机成一回路，整流器同时接支架，经动、静触点与衔铁接磁轭甲，再经二极管接蓄电池，同时，磁轭乙经电阻R₂接发电机。

4、由权利要求3决定的风力发电机，其特征是所述的离合器为超越离合器，在机械稳速装置中，芯轴与拉杆联结，拉杆上设有用以调节软、硬弹簧压缩量的螺母。