具有大風(fēng)保護(hù)功能的微風(fēng)啟動發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有大風(fēng)保護(hù)功能的微風(fēng)啟動發(fā)電機(jī)，包括有回轉(zhuǎn)體、塔架、發(fā)電機(jī)、槳穀、槳葉及停機(jī)機(jī)構(gòu)，外磁軛固定在發(fā)電機(jī)空心軸上，外磁軛內(nèi)側(cè)安裝有外永磁體，內(nèi)磁軛外側(cè)安裝有內(nèi)永磁體和電磁體；槳葉活動安裝在輪轂外側(cè)；擺臂一端有擺動軸，擺臂另一端與安裝板相連；停機(jī)拉桿穿過發(fā)電機(jī)空心軸，停機(jī)拉桿一端與停機(jī)機(jī)構(gòu)連接，停機(jī)拉桿的另一端連接有拉簧和連桿，連桿與擺動軸活動鏈接；鋼絲繩一端固定在槳穀側(cè)板上，鋼絲繩另一端依次繞過動滑輪、定滑輪穿入槳葉。本發(fā)明降低啟動扭矩，來實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動風(fēng)速低的同時(shí)額定風(fēng)速也低，同時(shí)通過安裝平衡翼來實(shí)現(xiàn)自動限速和大風(fēng)保護(hù)。
【專利說明】具有大風(fēng)保護(hù)功能的微風(fēng)啟動發(fā)電機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電裝置，尤其是一種具有大風(fēng)保護(hù)功能的裝有永磁與電磁的混合型離合器的微風(fēng)啟動風(fēng)力發(fā)電裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，無論是采用定槳距還是采用變槳距機(jī)型，槳葉基本都是直接固定安裝在發(fā)電機(jī)軸上，槳葉與發(fā)電機(jī)同步旋轉(zhuǎn)，這樣就出現(xiàn)一個(gè)缺點(diǎn)，首先發(fā)電機(jī)啟動困難，其次槳葉從啟動到額定轉(zhuǎn)速始終都要克服發(fā)電機(jī)的磁阻，而這期間發(fā)電機(jī)始終都在做無用功。如果達(dá)到了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的額定風(fēng)速，啟動并不困難而且很快便能達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，但小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的額定風(fēng)速都在每秒八至十二米之間，而大部分地區(qū)的大部分時(shí)間風(fēng)速都在每秒六米以下，這就意味著發(fā)電機(jī)在大部分時(shí)間里都很難啟動或很難達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。從槳葉的設(shè)計(jì)來分析，變槳距葉片設(shè)計(jì)時(shí)不用考慮啟動，可以通過變槳距增加功角來提高啟動力矩，而定槳距葉片必須考慮啟動力矩，在設(shè)計(jì)槳葉時(shí)從葉尖到葉根要有較大的扭轉(zhuǎn)角，也就是靠近槳根處要有較大的功角來加大啟動力矩，而這樣的葉片啟動后槳根處產(chǎn)生的扭矩很小，甚至?xí)a(chǎn)生阻力，而且慣力小，只要風(fēng)速一降低槳葉轉(zhuǎn)速很快便下降，不利于槳葉轉(zhuǎn)速的平衡。槳葉設(shè)計(jì)的啟動風(fēng)速越低就越容易啟動，但所需的額定風(fēng)速越高，因?yàn)闃~的一部分是為啟動而設(shè)計(jì)的，就占據(jù)了額定運(yùn)行的設(shè)計(jì)面積，強(qiáng)風(fēng)時(shí)還很難依靠電磁來剎車。設(shè)計(jì)的啟動風(fēng)速越大，所需的額定風(fēng)速越小，但風(fēng)機(jī)很難啟動，而且如果額定風(fēng)速越低，越不耐強(qiáng)風(fēng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對以上的技術(shù)問題提供一種具有大風(fēng)保護(hù)功能的微風(fēng)啟動發(fā)電機(jī)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中槳葉的啟動風(fēng)速與所需的額定風(fēng)速存在矛盾的問題。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
包括有回轉(zhuǎn)體、塔架、發(fā)電機(jī)、槳穀、槳葉及停機(jī)機(jī)構(gòu)，外磁軛固定在發(fā)電機(jī)空心軸上與之同步旋轉(zhuǎn)，外磁軛內(nèi)側(cè)安裝有外永磁體，內(nèi)磁軛外側(cè)安裝有內(nèi)永磁體和電磁體，內(nèi)磁軛與滾珠滑套連接，滾珠滑套安裝在輪轂的空心軸上可以往復(fù)滑動，滾珠滑套隨輪轂轉(zhuǎn)動的同時(shí)往復(fù)滑動；槳葉活動安裝在輪轂外側(cè)；擺臂一端有擺動軸，擺臂另一端與安裝板相連；停機(jī)拉桿穿過發(fā)電機(jī)空心軸，停機(jī)拉桿一端裝有軸承并由軸承座與停機(jī)機(jī)構(gòu)連接，停機(jī)拉桿的另一端連接有拉簧和連桿，連桿與擺動軸活動鏈接；鋼絲繩一端固定在槳穀側(cè)板上，鋼絲繩另一端依次繞過動滑輪、定滑輪穿入槳葉，定滑輪固定在輪轂側(cè)板上，動滑輪安裝在內(nèi)磁軛側(cè)板內(nèi)側(cè)。
[0005]外磁軛由外磁軛側(cè)板固定在發(fā)電機(jī)空心軸上；內(nèi)磁軛由矽鋼片沖壓疊加而成，內(nèi)磁軛通過內(nèi)磁軛側(cè)板與滾珠滑套連接，滾珠滑套由安裝在輪轂側(cè)板上的滑桿和滾珠滑套上的滑套固定。
[0006]槳葉內(nèi)預(yù)置有離心體滑套，鋼絲繩在滑套內(nèi)滑動；槳葉由安裝板通過軸銷、支座活動安裝在輪轂外側(cè)。
[0007]輪轂上設(shè)有支架，限位塊安裝在支架上。
[0008]所述的安裝板上通過平衡桿安裝有平衡翼，平衡翼與飛機(jī)螺旋槳翼形狀相同，平衡翼和平衡桿的總長度約為槳葉的三分之一至二分之一，可采用中空的金屬材料。
[0009]所述的發(fā)電機(jī)外側(cè)安裝有導(dǎo)流罩。
[0010]所述的槳葉設(shè)計(jì)為兩片或三片。
[0011]本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)與效果是:
由于安裝了永磁與電磁的混合型離合器，利用磁場達(dá)到離合的目的而不是通過摩擦，所以比摩擦片式離合器安全可靠，成本比全永磁型離合器成本低。
[0012]由于安裝了離合器，在離合器接合前槳葉除了軸承的摩擦阻力和槳葉的空氣摩擦阻力外，沒有其他阻力，所以槳葉只需要很小的風(fēng)速就可以啟動，這樣在設(shè)計(jì)槳葉時(shí)就不用考慮到啟動風(fēng)速，槳葉上沒有啟動部分，所有部分都適應(yīng)額定風(fēng)速，提高了槳葉的效率，可以降低設(shè)計(jì)額定風(fēng)速，也就增加了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的年平均發(fā)電量，由于沒有發(fā)電機(jī)的磁阻力，槳葉可以在微風(fēng)狀態(tài)下依靠慣性力達(dá)到額定轉(zhuǎn)速發(fā)電，低于設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速后離合器分離，槳葉再次蓄集能量，雖然只是長時(shí)間斷續(xù)發(fā)電，也比長時(shí)間不發(fā)電要好，這種斷續(xù)發(fā)電方式對離網(wǎng)機(jī)型的用電器沒有危害，對于并網(wǎng)型可采用先對蓄電池充電，再根據(jù)電網(wǎng)需要并網(wǎng)，并調(diào)整并網(wǎng)功率，使其成為智能親網(wǎng)型風(fēng)電產(chǎn)品。
[0013]由于安裝了平衡翼，即使離合器發(fā)生故障或在強(qiáng)風(fēng)下，都能在平衡翼的作用下平衡轉(zhuǎn)速，平衡翼只產(chǎn)生阻力和徑向拉力不產(chǎn)生扭矩，轉(zhuǎn)速越高離心力和徑向拉力越大，槳葉做傘型收縮的角度越大，掃略面積越小，槳葉產(chǎn)生的扭矩越小。如果不安裝平衡翼，當(dāng)槳葉做傘形收縮時(shí)槳葉不是減速而是經(jīng)過一段時(shí)間的加速再減速，就像滑冰運(yùn)動員收縮肢體身體轉(zhuǎn)速會增加一樣，這是我們在風(fēng)電機(jī)上所不希望的，而當(dāng)風(fēng)速降低轉(zhuǎn)速也降低時(shí)，槳葉向外擴(kuò)展回位時(shí)槳葉轉(zhuǎn)速會先降低然后再緩慢加速，這與我們的想法背道而馳，安裝平衡翼后，平衡翼會平衡這一力矩，達(dá)到平衡轉(zhuǎn)速的目的。
[0014]由于設(shè)計(jì)安裝有停機(jī)裝置，強(qiáng)風(fēng)時(shí)可自動停機(jī)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為實(shí)施例1所示的本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖圖2為實(shí)施例1的正視圖
圖3為實(shí)施例中平衡翼的安裝角度和翼型側(cè)視圖
圖中:1、回轉(zhuǎn)體，2、塔架，3、法蘭，4、發(fā)電機(jī)，5、發(fā)電機(jī)空心軸，6、發(fā)電機(jī)軸承，7、外磁軛側(cè)板，8、槳穀，9、內(nèi)磁軛側(cè)板，10、內(nèi)永磁體，11、外永磁體，12、滾珠滑套，13、滑套，14、滑桿，15、彈簧，16、輪轂軸承，17、螺母，18、支架，19、拉簧，20、拉桿，21、定位座，22、擺臂，23、定滑輪支座，24、定滑輪，25、支座，26、槳葉，27、離心體滑套，28、鋼絲繩，29、安裝板，30、軸銷，31、導(dǎo)流罩，32、外磁軛，33、內(nèi)磁軛，34、平衡桿，35、平衡翼，36、動滑輪，37、動滑輪支座，38、輪轂空心軸，39、擺動軸，40、輪轂側(cè)板，41、停機(jī)拉桿，42、軸承座，43、停機(jī)裝置，44、電磁體。

【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1 如圖1-2所示，本實(shí)施例中有大風(fēng)保護(hù)功能的微風(fēng)啟動發(fā)電機(jī)包括有回轉(zhuǎn)體1、塔架2、發(fā)電機(jī)4、槳穀8及槳葉26，發(fā)電機(jī)通過法蘭3固定在回轉(zhuǎn)體I上，外磁軛32由外磁軛側(cè)板7固定在發(fā)電機(jī)空心軸5上與之同步旋轉(zhuǎn)，外磁軛內(nèi)側(cè)安裝有外永磁體11，內(nèi)磁軛33由矽鋼片沖壓疊加而成，內(nèi)磁軛外側(cè)安裝有內(nèi)永磁體10和電磁體44，內(nèi)磁軛通過內(nèi)磁軛側(cè)板9與滾珠滑套12連接，滾珠滑套12安裝在輪轂8的空心軸38上可以往復(fù)滑動，滾珠滑套12由安裝在輪轂側(cè)板40上的滑桿14和滾珠滑套12上的滑套13固定，只能隨輪轂8轉(zhuǎn)動的同時(shí)往復(fù)滑動。定滑輪24由定滑輪支座23固定在輪轂側(cè)板40上，動滑輪36由動滑輪支座37安裝在內(nèi)磁軛側(cè)板9內(nèi)側(cè)。槳葉26內(nèi)預(yù)置有離心體滑套27，槳葉26由安裝板29通過軸銷30、支座25活動安裝在輪轂8外側(cè)，槳葉轉(zhuǎn)動的同時(shí)可隨風(fēng)向擺動。擺臂22 —端有擺動軸39，擺臂22另一端與安裝板29相連，停機(jī)拉桿41穿過發(fā)電機(jī)空心軸5，停機(jī)拉桿41 一端裝有軸承并由軸承座42與停機(jī)機(jī)構(gòu)43連接，停機(jī)機(jī)構(gòu)43由控制系統(tǒng)和電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，也可以由其他裝置如停機(jī)舵控制，停機(jī)拉桿41的另一端連接有拉簧19和連桿20，連桿20與擺動軸39活動鏈接，輪轂8上設(shè)有支架18，限位塊21安裝在支架18上，防止槳葉復(fù)位過量。鋼絲繩28 —端固定在槳穀側(cè)板40上，鋼絲繩28另一端繞過動滑輪36再繞過定滑輪24穿入槳葉。當(dāng)槳葉接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，鋼絲繩28向外產(chǎn)生的拉力超過彈簧15的彈力，帶動內(nèi)磁軛33向左移動與外磁軛32相對應(yīng)，在永磁體與電磁體的推動下，外磁軛32帶動發(fā)電機(jī)4旋轉(zhuǎn)發(fā)電，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí)，彈簧15彈力大于鋼絲繩28的拉力，將內(nèi)磁軛頂出，槳葉與發(fā)電機(jī)分離。外磁軛與內(nèi)磁軛差速越大，離合器接合時(shí)所需的扭矩越大，差速越小所需扭矩越小，如果內(nèi)外全部采用普通永磁體，輪轂體積和重量過大不實(shí)用，全部采用強(qiáng)磁造價(jià)過高，所以本發(fā)明設(shè)計(jì)時(shí)外部全部采用強(qiáng)磁，內(nèi)部采用少量強(qiáng)磁多數(shù)電磁來降低成本，內(nèi)部強(qiáng)磁數(shù)量以超過同步旋轉(zhuǎn)時(shí)所需扭矩的百分之二十為準(zhǔn)，電磁離合器相當(dāng)于一臺短路的發(fā)電機(jī)，內(nèi)外差速越大電壓及電磁越大，離合器接合力越大，同步時(shí)不再產(chǎn)生電磁完全依靠永磁推動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。為了防止強(qiáng)風(fēng)或離合器發(fā)生故障時(shí)槳葉超速，設(shè)計(jì)安裝有平衡翼35，平衡翼35與飛機(jī)螺旋槳翼型相同，通過平衡桿34固定安裝在安裝板29上，平衡翼和平衡桿的總長度約為槳葉的三分之一至二分之一，可采用中空的金屬材料，槳葉在額定轉(zhuǎn)速以內(nèi)時(shí)，平衡翼靠近發(fā)電機(jī)體，翼尖尖速低，產(chǎn)生的阻力、離心力和升力都很小，當(dāng)槳葉26超過額定轉(zhuǎn)速時(shí)，平衡翼35產(chǎn)生的離心力和升力超過拉簧19的拉力向外運(yùn)動，此時(shí)翼尖尖速增加，離心力、升力也在增加，平衡翼向外運(yùn)動的同時(shí)帶動槳葉做傘形收縮，槳葉掃略面積減小轉(zhuǎn)速不再上升，當(dāng)槳葉回到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，拉簧19拉力大于平衡翼的拉力將槳葉和平衡翼拉回。由于風(fēng)力機(jī)功率與風(fēng)速的立方成正比，所以發(fā)電機(jī)外側(cè)安裝有導(dǎo)流罩31，導(dǎo)流罩31不能旋轉(zhuǎn)，只用于提高風(fēng)速并將風(fēng)導(dǎo)向葉片提高發(fā)電量。
[0017]本發(fā)明的工作原理如下:
通過在風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，加裝永磁與電磁的混合型離合器，在槳葉未達(dá)到額定轉(zhuǎn)速以前，槳葉只是空轉(zhuǎn)而發(fā)電機(jī)不轉(zhuǎn)，從而降低啟動扭矩，來實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動風(fēng)速低的同時(shí)額定風(fēng)速也低，但這也有一個(gè)缺點(diǎn)，一旦離合器發(fā)生故障槳葉就會飛車損壞甚至傷人，所以本發(fā)明同時(shí)通過安裝平衡翼來實(shí)現(xiàn)自動限速和大風(fēng)保護(hù)。
【權(quán)利要求】
1.具有大風(fēng)保護(hù)功能的微風(fēng)啟動發(fā)電機(jī)，包括有回轉(zhuǎn)體、塔架、發(fā)電機(jī)、槳穀、槳葉及停機(jī)機(jī)構(gòu)，其特征在于外磁軛(32)固定在發(fā)電機(jī)空心軸(5)上與之同步旋轉(zhuǎn)，外磁軛內(nèi)側(cè)安裝有外永磁體(11)，內(nèi)磁軛外側(cè)安裝有內(nèi)永磁體(10)和電磁體(44)，內(nèi)磁軛與滾珠滑套(12)連接，滾珠滑套(12)安裝在輪轂(8)的空心軸(38)上可以往復(fù)滑動，滾珠滑套(12)隨輪轂(8)轉(zhuǎn)動的同時(shí)往復(fù)滑動；槳葉(26)活動安裝在輪轂(8)外側(cè)；擺臂(22) —端有擺動軸(39)，擺臂(22)另一端與安裝板(29)相連；停機(jī)拉桿(41)穿過發(fā)電機(jī)空心軸(5)，停機(jī)拉桿(41) 一端裝有軸承并由軸承座(42)與停機(jī)機(jī)構(gòu)(43)連接，停機(jī)拉桿(41)的另一端連接有拉簧(19)和連桿(20)，連桿(20)與擺動軸(39)活動鏈接；鋼絲繩(28) —端固定在槳穀側(cè)板(40)上，鋼絲繩(28)另一端依次繞過動滑輪(36)、定滑輪(24)穿入槳葉，定滑輪(24)固定在輪轂側(cè)板(40)上，動滑輪(36)安裝在內(nèi)磁軛側(cè)板(9)內(nèi)側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有大風(fēng)保護(hù)功能的微風(fēng)啟動發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的外磁軛(32)由外磁軛側(cè)板(7)固定在發(fā)電機(jī)空心軸(5)上；內(nèi)磁軛(33)由矽鋼片沖壓疊加而成，內(nèi)磁軛通過內(nèi)磁軛側(cè)板(9)與滾珠滑套(12)連接，滾珠滑套(12)由安裝在輪轂側(cè)板(40 )上的滑桿(14 )和滾珠滑套(12 )上的滑套(13 )固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有大風(fēng)保護(hù)功能的微風(fēng)啟動發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的槳葉(26)內(nèi)預(yù)置有離心體滑套(27)，鋼絲繩在滑套內(nèi)滑動；槳葉(26)由安裝板(29)通過軸銷(30)、支座(25)活動安裝在輪轂(8)外側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有大風(fēng)保護(hù)功能的微風(fēng)啟動發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的輪轂(8)上設(shè)有支架(18)，限位塊(21)安裝在支架(18)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有大風(fēng)保護(hù)功能的微風(fēng)啟動發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的安裝板(29 )上通過平衡桿(34 )安裝有平衡翼(35 )，平衡翼(35 )與飛機(jī)螺旋槳翼形狀相同，平衡翼和平衡桿的總長度約為槳葉的三分之一至二分之一，可采用中空的金屬材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有大風(fēng)保護(hù)功能的微風(fēng)啟動發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的所述的發(fā)電機(jī)外側(cè)安裝有導(dǎo)流罩(31)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有大風(fēng)保護(hù)功能的微風(fēng)啟動發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的槳葉設(shè)計(jì)為兩片或三片。
【文檔編號】F03D11/02GK104500345SQ201410781959
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月18日
【發(fā)明者】張成革, 張玓 申請人:張成革