專利名稱：單槳葉水平軸螺旋槳型風力發(fā)電機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種風力發(fā)電機，特別涉及一種單槳葉水平軸螺旋槳型風 力發(fā)電機。
技術背景水平軸螺旋槳式風力發(fā)電機是目前大量使用的主要風力發(fā)電機機型，這種 形式是目前己知的風能利用效率最高的形式，它根據(jù)流體力學和空氣動力學中 的伯努利定理，由氣流通過上彎下平的翼型葉片所產(chǎn)生的動力工作，它的風能 利用效率遠遠高于其他形式的風力發(fā)電機。目前世界上廣泛使用的風力發(fā)電機槳葉為二葉、三葉、四葉或多葉，風力 發(fā)電機葉片數(shù)量與轉(zhuǎn)速成反比例，葉片數(shù)量越多，轉(zhuǎn)速越低，葉片數(shù)量少則轉(zhuǎn) 速越高。水平軸螺旋槳式風力發(fā)電機有一個最重要的參數(shù)，就是葉片的葉尖速度與 風速的比值， 一般稱為周速比，也叫高速性系數(shù)，這個參數(shù)決定了風能的效率 高低，這個比值越大則風能利用系數(shù)越高?，F(xiàn)有的水平軸螺旋槳葉式風力發(fā)電機多槳葉的設計，在槳葉在轉(zhuǎn)動過程中 很容易因為受風力變化受力不均衡造成振動，問題嚴重時會因為多個葉片同周 期的振動造成有害諧振對風機造成嚴重損害。風力發(fā)電機會因為一些不可控制因素，比如雷電擊中發(fā)電機電力設備會影 響到發(fā)電機的工作，造成電機因甩掉負荷超高速運轉(zhuǎn)的"飛車"現(xiàn)象出現(xiàn)，損 壞整個風力發(fā)電機組，對整個發(fā)電機造成巨大的損失。 多槳葉風力發(fā)電機的葉片一般需要進行兩個一組、三個一組甚至多個一組 的葉片選配，在選配過程中可能會造成很多槳葉無法配套而無法使用的結(jié)果， 造成很大浪費，技術成本均偏高，制造成本也偏高。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術的缺點，提供一種可以減少振動對 風力發(fā)電機損害，能有效解決"飛車"現(xiàn)象，制造難度低，成本也相對較低的 單槳葉水平軸螺旋槳型風力發(fā)電機。為了達到上述目的，本實用新型提供了一種單槳葉水平軸螺旋槳型風力發(fā) 電機，包括安裝槳葉的風輪轂和連接風輪轂與發(fā)電機的動力傳輸裝置，所述風 輪轂上只安裝一個槳葉，風輪轂上與槳葉相對的位置安裝有平衡板，該平衡板 上設置有至少一個阻尼板，阻尼板一端與平衡板活動連接，阻尼板中間由彈簧 與平衡板連接，阻尼板與平衡板構(gòu)成平衡阻尼器，阻尼板在風輪轂轉(zhuǎn)速過大時會張開阻尼角a，阻尼角a范圍為0。 -90° 。所述平衡板質(zhì)量與槳葉的質(zhì)量相等，呈靜態(tài)平衡。所述動力傳輸裝置采用離合器動力傳輸，離合器為顆粒摩擦式離心離合器， 所述顆粒摩擦式離心離合器殼體與發(fā)電機主軸套通過軸承連接，殼體可通過軸 承繞主軸套轉(zhuǎn)動，殼體內(nèi)部為鐵餅型空區(qū)，殼體內(nèi)設置有一定厚度的圓形動力 摩擦盤，摩擦盤與發(fā)電機主軸的主軸套連接，摩擦盤設置在鐵餅型空區(qū)的縱向 對稱面上，鐵餅型空區(qū)和摩擦盤的空隙放置有球形金屬小顆粒。所述球形金屬小顆粒的直徑①為1-10毫米。本實用新型的有益效果①.采用一個槳葉和一個平衡阻尼板的設計可以有效減少多葉片振動和諧
振帶來的問題，由于平衡板的存在，可以有效消除有害的振動和諧振。② .本實用新型通過在平衡板上設置了至少一個阻尼板來解決"飛車"問 題，當發(fā)電機在額定工作范圍內(nèi)工作時阻尼板是不打開的，當轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速時，阻尼板會因為離心力大于彈簧拉力而張開阻尼角ot， ct角的范圍為0° -90 ° ，當阻尼板不打開時其與空氣的正投影面積很小，投影面積會隨阻尼角a的 增大而增大，形成一個有效的阻力來防止轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，多個阻尼板同時打開 會有效的降低槳葉的轉(zhuǎn)速，直到額定范圍內(nèi)，此時離心力小于彈簧的拉力，彈 簧將阻尼板拉回到原位置。阻尼板的面積和數(shù)量根據(jù)風力發(fā)電機的功率可以調(diào) 節(jié)。③ .單槳葉形式可以將周速比提高到接近15: 1的最高效率狀態(tài)，接近水 平軸螺旋槳式風力發(fā)電機的理論最高值，在風能轉(zhuǎn)化過程中達到"理想風力機" 的狀態(tài)。 .單槳葉的設計根據(jù)槳葉的長度和質(zhì)量提供一個平衡板，需要時僅需對 平衡板進行改動，增加或減少一些配重達到與匹配的槳葉靜態(tài)平衡即可，節(jié)省 了大量的材料和大量工時，簡化了工序和難度，降低了成本，與同功率機型相 比， 一般可降低成本20%-40%。⑤.本實用新型通過顆粒摩擦式離心離合器的設置來解決單槳葉風力發(fā)電 機啟動這一問題，小型機組可以將顆粒摩擦式離心離合器直接加裝在風輪轂上， 大型機組加裝在動力傳動軸上，風力很小就可以啟動，剛啟動時葉片處在空載 狀態(tài)，只有風輪轂帶動顆粒摩擦式離心離合器的殼體轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)速達到一定值 時，由于離心力的作用金屬小顆粒逐漸均勻分布在鐵餅型空區(qū)與摩擦盤所形成 的空隙當中，當摩擦力達到一定值時會帶動摩擦盤一起轉(zhuǎn)動，達到將動力傳送 到主軸上的目的，這種"顆粒摩擦式離心離合器"具有結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、
經(jīng)久耐用等特點。
圖1為本實用新型實施例的風輪轂結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型實施例顆粒摩擦式離心離合器靜止狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本實用新型實施例顆粒摩擦式離心離合器工作狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為本實用新型另一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1至圖3所示本實用新型包括安裝槳葉的風輪轂7和連接風輪轂7與 發(fā)電機的動力傳輸裝置，風輪轂7上只安裝一個槳葉8，風輪轂7上與槳葉8相 對的位置安裝有平衡板ll,所述平衡板11上設置有一個阻尼板9，阻尼板9一 端與平衡板ll活動連接，阻尼板9中間由彈簧10與平衡板11連接，阻尼板與 平衡板構(gòu)成平衡阻尼器。顆粒摩擦式離心離合器的殼體5與主軸套6通過軸承2 連接，主軸套6設置在風力發(fā)電機的主軸1上，殼體5內(nèi)部為鐵餅型空區(qū)，殼 體5內(nèi)設置有圓形摩擦盤3，摩擦盤3設置在鐵餅型空區(qū)的縱向?qū)ΨQ面上，摩擦 盤3與主軸套6連接，鐵餅型空區(qū)和摩擦盤3的空隙放置有球形金屬小顆粒4。 風輪轂7可以直接與離合器的殼體5連接;可以直接將槳葉安裝到離合器殼體5; 可以通過皮帶、齒輪等方式將風輪轂與離合器殼體5連接。如圖4所示本實用新型的另一種實施方式，槳葉8直接安裝在顆粒摩擦式 離心離合器的殼體上，此種安裝模式可省去風輪轂，其他部件安裝方式同第一 種實施例。本實用新型的工作原理是在整個風機剛啟動時，只有槳葉8帶動顆粒摩 擦式離心離合器的殼體5轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)速達到一定值時，由于離心力的作用球形
金屬小顆粒4逐漸均勻分布在鐵餅型空區(qū)與摩擦盤3所形成的空隙當中，轉(zhuǎn)速 繼續(xù)升高球形金屬小顆粒間結(jié)合更緊密，當摩擦力達到一定值時會帶動摩擦盤3 一起轉(zhuǎn)動，達到將動力傳送到主軸上的目的，當發(fā)電機在額定工作范圍內(nèi)工作 時阻尼板9是不打開的，當轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速時，阻尼板9會因為離心力大于 彈簧10拉力而張開一個阻尼角a，阻尼角a的最佳調(diào)節(jié)范圍在O。 -90° ，當阻 尼板9不打開時其與空氣的正投影面積很小，投影面積會隨a角的增大而增大， 形成一個有效的阻力來防止轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，有效的降低槳葉8的轉(zhuǎn)速，直到額 定范圍內(nèi)，彈簧10將阻尼板9拉回到原位置。 一個平衡板11的設計可以有效 減少多葉片振動帶來的問題，由于平衡板ll的存在，可以有效消除諧振減少振 動對整個風機的損害，本實用新型由于只采用一個槳葉，在根據(jù)槳葉配備平衡 板，可以有效節(jié)省大量的材料和大量工時，簡化了工序和難度，降低了成本， 與同功率機型相比，降低制造成本，有利于推廣風力發(fā)電機。
權(quán)利要求1.一種單槳葉水平軸螺旋槳型風力發(fā)電機，它包括安裝槳葉(8)的風輪轂(7)和連接風輪轂(7)與發(fā)電機的動力傳輸裝置，其特征是所述風輪轂(7)上只安裝一個槳葉(8)，風輪轂(7)上與槳葉(8)相對的位置安裝有平衡板(11)，所述平衡板(11)上設置有至少一個阻尼板(9)，阻尼板(9)一端與平衡板(11)活動連接，阻尼板(9)中間由彈簧(10)與平衡板(11)連接，阻尼板(9)轉(zhuǎn)動阻尼角α范圍為0°-90°，阻尼板與平衡板構(gòu)成平衡阻尼器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單槳葉水平軸螺旋槳型風力發(fā)電機，其特征是 所述平衡板(11)的質(zhì)量與槳葉(8)的質(zhì)量相等，呈靜態(tài)平衡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單槳葉水平軸螺旋槳型風力發(fā)電機，其特征是-所述動力傳輸裝置為顆粒摩擦式離心離合器，所述顆粒摩擦式離心離合器的殼 體(5)與主軸套(6)通過軸承(2)連接，主軸套(6)設置在風力發(fā)電機的 主軸(1)上，殼體(5)內(nèi)部為鐵餅型空區(qū)，殼體(5)內(nèi)設置有圓形摩擦盤(3)， 摩擦盤(3)設置在鐵餅型空區(qū)的縱向?qū)ΨQ面上，摩擦盤(3)與主軸套(6)連 接，鐵餅型空區(qū)和摩擦盤(3)的空隙放置有球形金屬小顆粒(4)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的單槳葉水平軸螺旋槳型風力發(fā)電機，其特征是 所述球形金屬小顆粒(4)的直徑①為1-10毫米。
專利摘要本實用新型公開了一種單槳葉水平軸螺旋槳型風力發(fā)電機，該單槳葉水平軸螺旋槳型風力發(fā)電機，采用單槳葉和平衡阻尼器的設計有效提高風能利用率，解決了傳統(tǒng)風力發(fā)電機“飛車”等問題，顆粒摩擦式離合器解決了單槳葉風力發(fā)電機啟動難的問題，且該風力發(fā)電機制造成本低，有助于推廣風力發(fā)電機。
文檔編號F03D1/00GK201025246SQ20072015014
公開日2008年2月20日 申請日期2007年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月12日
發(fā)明者鄭爾歷 申請人:鄭爾歷