本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種垂直軸硅油緩速裝置及應(yīng)用其的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)：

風(fēng)力發(fā)電機(jī)受風(fēng)速大小的影響，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不同，對(duì)于固定葉片轉(zhuǎn)角的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速和風(fēng)速成正比，在葉片轉(zhuǎn)角一定的條件下，風(fēng)速越高，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速也越高。在實(shí)際的自然環(huán)境中，風(fēng)速是始終不斷變化的，尤其在強(qiáng)對(duì)流氣候環(huán)境中，風(fēng)速會(huì)發(fā)生較大的變化，風(fēng)速較大的情況下，需要功率更大的發(fā)電機(jī)與風(fēng)輪匹配，使得垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在較高的風(fēng)速下保持額定工作狀態(tài)；若發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)的額定風(fēng)速較高，發(fā)動(dòng)機(jī)在低風(fēng)速時(shí)的效率就降低，因此上述設(shè)計(jì)反而降低了發(fā)動(dòng)機(jī)在低速時(shí)的效率。此外，在高風(fēng)速狀態(tài)下，為防止設(shè)備損壞，傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝的剎車系統(tǒng)，會(huì)在風(fēng)速高時(shí)，啟動(dòng)剎車，讓風(fēng)力發(fā)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)不能發(fā)電，導(dǎo)致整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)效率低，造成資源浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種垂直軸硅油緩速裝置及應(yīng)用其的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其解決了現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的剎車系統(tǒng)制造成本高，使用時(shí)會(huì)導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率低，造成資源浪費(fèi)的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種垂直軸硅油緩速裝置，所述緩速裝置包括一圓柱形缸體、葉輪以及活塞，所述圓柱形缸體內(nèi)具有一定的容置空間，所述葉輪和活塞設(shè)置在該容置空間內(nèi)；

所述圓柱形缸體具有上蓋體和下蓋體，所述葉輪通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸與所述上蓋體可轉(zhuǎn)動(dòng)連接；

所述活塞通過(guò)活塞桿與所述下蓋體可滑動(dòng)連接；

所述活塞與所述上蓋體之間具有硅油，隨著活塞的上下運(yùn)動(dòng)，使得葉輪和硅油接觸或分離。

所述硅油的體積量為活塞位于最低處時(shí)，活塞上表面與上蓋體之間容置空間體積的80％。

所述緩速裝置還包括伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)與所述活塞連接。

所述葉輪軸與所述上蓋體之間設(shè)有油封。

所述油封為潤(rùn)滑脂油封、骨架油封或旋轉(zhuǎn)油封。

所述葉輪軸通過(guò)軸承與所述上蓋體連接。

本實(shí)用新型還提供一種應(yīng)用上述所述的垂直軸硅油緩速裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括發(fā)電機(jī)垂直軸硅油緩速裝置、伺服電機(jī)和控制裝置，所述葉輪與所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述控制裝置分別與所述發(fā)電機(jī)、伺服電機(jī)連接。

所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)還包括風(fēng)速儀，所述風(fēng)速儀與控制裝置連接。

所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)還包括電壓頻率測(cè)量?jī)x，所述電壓頻率測(cè)量?jī)x分別與所述發(fā)電機(jī)、所述控制裝置連接。

本實(shí)用新型的垂直軸硅油緩速裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型的垂直軸硅油緩速裝置避免了目前機(jī)械制動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械磨損和風(fēng)能浪費(fèi)，保證了風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性，提高了發(fā)電機(jī)的電能產(chǎn)出效率，本實(shí)用新型減少了工人的后期對(duì)風(fēng)電機(jī)維護(hù)修理的工作量，本實(shí)用新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的性能更加穩(wěn)定可靠，從長(zhǎng)期應(yīng)用和成本控制的角度出發(fā)，本實(shí)用新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)大大降低了安裝以及運(yùn)行成本，提高了能量的利用率。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的垂直軸硅油緩速裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成示意圖。

圖3為本實(shí)用新型第二實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成示意圖。

圖4為本實(shí)用新型第三實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成示意圖。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。

如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種垂直軸硅油緩速裝置，其具有一圓柱形缸體1、葉輪2及活塞，該圓柱形缸體1內(nèi)具有一定的容置空間，葉輪2、活塞4設(shè)置在該容置空間內(nèi)，圓柱形缸體1具有上蓋體和下蓋體，葉輪通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸與上蓋體可轉(zhuǎn)動(dòng)連接；活塞通過(guò)活塞桿與下蓋體可滑動(dòng)連接；活塞4與上蓋體之間具有硅油3，隨著活塞4的上下運(yùn)動(dòng)，使得葉輪2和硅油3接觸或分離。較佳的，硅油3的體積量為活塞4位于最低處時(shí)，活塞4上表面與上蓋體之間容置空間的60％-90％，較佳的，硅油3的體積量為活塞4上表面與上蓋體之間容置空間的80％，試驗(yàn)證明，當(dāng)硅油3占該容置空間80％時(shí)，當(dāng)活塞4向上移動(dòng)時(shí)，可以很好的控制硅油3與葉輪2之間的相互作用，硅油3具有最佳的緩速作用，保證維持葉輪2一定的阻滯力，很好的保持風(fēng)力發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定、持續(xù)運(yùn)行。

如圖2所示，本實(shí)用新型的垂直軸硅油緩速裝置還包括伺服電機(jī)8，伺服電機(jī)8與活塞桿41連接，活塞桿41在伺服電機(jī)8的驅(qū)動(dòng)下，驅(qū)動(dòng)活塞4在圓柱形缸體1內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞4向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞4會(huì)推動(dòng)硅油3向上運(yùn)動(dòng)，使得硅油3逐漸與葉輪2接觸，硅油3在葉輪2的攪拌下會(huì)受熱膨脹，并產(chǎn)生氣泡，產(chǎn)生極大的粘性阻力，從而對(duì)葉輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)形成阻力，以降低葉輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)速度；當(dāng)活塞4向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，葉輪2與硅油3分離，葉輪2對(duì)發(fā)電機(jī)6無(wú)阻滯作用。

其中，葉輪軸21通過(guò)軸承與上蓋體連接，葉輪軸21與上蓋體之間設(shè)有油封5，油封5為潤(rùn)滑脂油封、骨架油封或旋轉(zhuǎn)油封；活塞桿41與下蓋體滑動(dòng)連接，在活塞桿41與下蓋體之間設(shè)有油封5，更好的防止?jié)櫥吐┏?，保持活塞桿41與下蓋體之間始終保持潤(rùn)滑，延長(zhǎng)緩速裝置的使用壽命。

如圖2所示第一實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成示意圖，本實(shí)用新型的垂直軸硅油緩速裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括垂直軸硅油緩速裝置、發(fā)電機(jī)6、控制裝置9以及發(fā)電機(jī)電壓頻率測(cè)量?jī)x103，葉輪2與發(fā)電機(jī)6的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)連接，控制裝置9分別與發(fā)電機(jī)電壓頻率測(cè)量?jī)x103、發(fā)電機(jī)6、伺服電機(jī)8控制連接，發(fā)電機(jī)電壓頻率測(cè)量?jī)x103與發(fā)電機(jī)6連接。葉輪2的旋轉(zhuǎn)軸21通過(guò)齒式離合器與發(fā)電機(jī)軸轉(zhuǎn)子連接，葉輪2與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)電壓頻率測(cè)量?jī)x103測(cè)量發(fā)電機(jī)6電壓的大小以及電壓頻率高低，若發(fā)電機(jī)6的電壓和電壓頻率恒定，控制裝置9不發(fā)出控制信號(hào)，此時(shí)活塞4處于低位，缸體1內(nèi)的葉輪2與硅油3分離，葉輪2不影響發(fā)電機(jī)6的轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)6正常運(yùn)行；在高風(fēng)速的狀態(tài)下，由于發(fā)電機(jī)6運(yùn)轉(zhuǎn)速度加快，發(fā)電機(jī)電壓頻率測(cè)量?jī)x103測(cè)得的電壓升高，發(fā)電機(jī)6的電壓頻率增高，控制裝置9根據(jù)測(cè)得的電壓以及電壓頻率升高信號(hào)，發(fā)出控制信號(hào)，控制伺服電機(jī)8啟動(dòng)，伺服電機(jī)8驅(qū)動(dòng)活塞桿41，活塞4向上運(yùn)動(dòng)，將缸體1內(nèi)的硅油3向上推動(dòng)，使得硅油3與葉輪2接觸，葉輪2攪動(dòng)硅油3，硅油3在葉輪2的攪拌下受熱膨脹，并產(chǎn)生極大的粘性阻力，通過(guò)葉輪軸21傳遞給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，從而使得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，達(dá)到減速和穩(wěn)速的目的，維持發(fā)電機(jī)6在恒定的功率下運(yùn)行，保持發(fā)電機(jī)6的穩(wěn)定運(yùn)行。發(fā)電機(jī)6輸出的電壓越高，活塞在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，活塞4向上移動(dòng)的距離越大，硅油3受到攪動(dòng)的量越大，硅油受熱膨脹，產(chǎn)生粘性阻力越大，產(chǎn)生的扭矩越大，緩速效果越明顯。

作為可變換的實(shí)施方式，如圖3所示第二實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成示意圖，本實(shí)用新型的垂直軸硅油緩速裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括發(fā)電機(jī)6、控制裝置9以及風(fēng)速儀101，葉輪2與發(fā)電機(jī)6的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)連接，控制裝置9分別與風(fēng)速儀101、發(fā)電機(jī)6、伺服電機(jī)8控制連接。葉輪2的旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)齒式離合器與發(fā)電機(jī)軸轉(zhuǎn)子相連接，葉輪2與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。當(dāng)風(fēng)速小于等于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，風(fēng)速儀101測(cè)得風(fēng)速大小，控制裝置9對(duì)風(fēng)速大小判斷，不發(fā)出控制信號(hào)，此時(shí)活塞4處于低位，缸體1內(nèi)的葉輪2與硅油3分離，葉輪2不影響發(fā)電機(jī)6的轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)6正常運(yùn)行；在高風(fēng)速的狀態(tài)下，風(fēng)速儀101測(cè)得風(fēng)速大小，風(fēng)速儀101將風(fēng)速大小信號(hào)傳輸給控制裝置9，控制裝置9根據(jù)該風(fēng)速信號(hào)判斷，當(dāng)風(fēng)速速超過(guò)預(yù)定值時(shí)，控制裝置9發(fā)出控制信號(hào)，控制伺服電機(jī)8啟動(dòng)，伺服電機(jī)8驅(qū)動(dòng)活塞桿41，活塞4上移，將缸體1內(nèi)的硅油3向上推動(dòng)，使得硅油3與葉輪2接觸，葉輪2攪動(dòng)硅油3，硅油3在葉輪2的攪拌下受熱膨脹，并產(chǎn)生極大的粘性阻力，通過(guò)葉輪2軸傳遞給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，從而使得發(fā)電機(jī)6轉(zhuǎn)速降低，達(dá)到減速和穩(wěn)速的目的，維持發(fā)電機(jī)6在恒定的功率下運(yùn)行，保持發(fā)電機(jī)6的穩(wěn)定運(yùn)行。風(fēng)速越大，活塞4在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，活塞4向上移動(dòng)的距離越大，硅油3受到攪動(dòng)的量越大，硅油3受熱膨脹，產(chǎn)生粘性阻力越大，產(chǎn)生的扭矩越大，緩速效果越明顯。因此，可以通過(guò)控制活塞的行程達(dá)到減速和緩速的目的。當(dāng)風(fēng)速減小時(shí)，伺服電機(jī)帶動(dòng)活塞向下移動(dòng)，硅油與葉輪的接觸面減小，硅油對(duì)葉輪的阻力變小，達(dá)到維持發(fā)電機(jī)恒定運(yùn)行功率的目的。本實(shí)用新型的硅油緩速裝置依靠高粘度硅油在葉輪的攪拌下受熱膨脹時(shí)，產(chǎn)生的極大粘性阻力，達(dá)到減速和穩(wěn)速的目的，該緩速裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、制造成本低、使用壽命長(zhǎng)。

作為可實(shí)施的變化方式，如圖4所示第三實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成示意圖，本實(shí)用新型的垂直軸硅油緩速裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)速儀可以由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x102替代，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x102與控制裝置9連接，控制裝置9根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x102測(cè)量發(fā)電機(jī)6的轉(zhuǎn)速，發(fā)出信號(hào)，控制伺服電機(jī)對(duì)活塞動(dòng)作，即發(fā)電機(jī)6轉(zhuǎn)速超過(guò)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，控制伺服電機(jī)8的工作，伺服電機(jī)8推動(dòng)活塞4上升，使得硅油3對(duì)葉輪2起到阻滯作用，當(dāng)發(fā)電機(jī)6轉(zhuǎn)速不大于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，伺服電機(jī)8驅(qū)動(dòng)活塞4下移，使得硅油3與葉輪2分離，硅油3不起阻滯作用。本實(shí)用新型選擇硅油作為剎車阻滯力，使得剎車過(guò)程更加溫和，能量利用率更高，該垂直軸硅油緩速裝置使用更持久。

本實(shí)用新型的垂直軸硅油緩速裝置避免了目前機(jī)械制動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械磨損和風(fēng)能浪費(fèi)，既保證了風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性，又提高了發(fā)電機(jī)的電能產(chǎn)出效率，而且本實(shí)用新型的硅油緩速裝置和伺服電機(jī)安裝好后，后期運(yùn)行維護(hù)工作量很小，不存在剎車部件更換和維修的問(wèn)題，減少了工人的后期對(duì)風(fēng)電機(jī)維護(hù)修理的工作量，且風(fēng)力發(fā)電機(jī)的性能更加穩(wěn)定可靠，從長(zhǎng)期應(yīng)用和成本控制的角度出發(fā)，本實(shí)用新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，可大大降低了安裝以及運(yùn)行成本，增加風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高了能量的利用率。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說(shuō)明及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作了詳盡的描述，但在本實(shí)用新型基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本實(shí)用新型精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍。