專利名稱：單槳葉水平軸螺旋槳型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，特別涉及一種單槳葉水平軸螺旋槳型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
水平軸螺旋槳式風(fēng)力發(fā)電機(jī)是目前大量使用的主要風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)型，這種形式是目前已知的風(fēng)能利用效率最高的形式，它根據(jù)流體力學(xué)和空氣動力學(xué)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(fēng)能利用效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他形式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
目前世界上廣泛使用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)槳葉為二葉、三葉、四葉或多葉，風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(fēng)力發(fā)電機(jī)有一個最重要的參數(shù)，就是葉片的葉尖速度與風(fēng)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(fēng)能的效率高低，這個比值越大則風(fēng)能利用系數(shù)越高。
現(xiàn)有的水平軸螺旋槳葉式風(fēng)力發(fā)電機(jī)多槳葉的設(shè)計，在槳葉在轉(zhuǎn)動過程中很容易因為受風(fēng)力變化受力不均衡造成振動，問題嚴(yán)重時會因為多個葉片同周期的振動造成有害諧振對風(fēng)機(jī)造成嚴(yán)重?fù)p害。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)會因為一些不可控制因素，比如雷電擊中發(fā)電機(jī)電力設(shè)備會影響到發(fā)電機(jī)的工作，造成電機(jī)因甩掉負(fù)荷超高速運轉(zhuǎn)的“飛車”現(xiàn)象出現(xiàn)，損壞整個風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，對整個發(fā)電機(jī)造成巨大的損失。
多槳葉風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片一般需要進(jìn)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(shù)成本均偏高，制造成本也偏高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種可以減少振動對風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(fēng)力發(fā)電機(jī)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種單槳葉水平軸螺旋槳型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括安裝槳葉的風(fēng)輪轂和連接風(fēng)輪轂與發(fā)電機(jī)的動力傳輸裝置，所述風(fēng)輪轂上只安裝一個槳葉，風(fēng)輪轂上與槳葉相對的位置安裝有平衡板，該平衡板上設(shè)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(fēng)輪轂轉(zhuǎn)速過大時會張開阻尼角α，阻尼角α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(jī)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(shè)置有一定厚度的圓形動力摩擦盤，摩擦盤與發(fā)電機(jī)主軸的主軸套連接，摩擦盤設(shè)置在鐵餅型空區(qū)的縱向?qū)ΨQ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Ф為1-10毫米。
本發(fā)明的有益效果①.采用一個槳葉和一個平衡阻尼板的設(shè)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.本發(fā)明通過在平衡板上設(shè)置了至少一個阻尼板來解決“飛車”問題，當(dāng)發(fā)電機(jī)在額定工作范圍內(nèi)工作時阻尼板是不打開的，當(dāng)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α，α角的范圍為0°-90°，當(dāng)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α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(fēng)力發(fā)電機(jī)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(fēng)力發(fā)電機(jī)的理論最高值，在風(fēng)能轉(zhuǎn)化過程中達(dá)到“理想風(fēng)力機(jī)”的狀態(tài)。
④.單槳葉的設(shè)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(jìn)行改動，增加或減少一些配重達(dá)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(jī)型相比，一般可降低成本20％-40％。
⑤.本發(fā)明通過顆粒摩擦式離心離合器的設(shè)置來解決單槳葉風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動這一問題，小型機(jī)組可以將顆粒摩擦式離心離合器直接加裝在風(fēng)輪轂上，大型機(jī)組加裝在動力傳動軸上，風(fēng)力很小就可以啟動，剛啟動時葉片處在空載狀態(tài)，只有風(fēng)輪轂帶動顆粒摩擦式離心離合器的殼體轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)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(dāng)中，當(dāng)摩擦力達(dá)到一定值時會帶動摩擦盤一起轉(zhuǎn)動，達(dá)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為本發(fā)明一種實施例的風(fēng)輪轂結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明實施例顆粒摩擦式離心離合器靜止?fàn)顟B(tài)的結(jié)構(gòu)示意3為本發(fā)明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4為本發(fā)明另一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
如圖1至圖3所示本發(fā)明包括安裝槳葉的風(fēng)輪轂7和連接風(fēng)輪轂7與發(fā)電機(jī)的動力傳輸裝置，風(fēng)輪轂7上只安裝一個槳葉8，風(fēng)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(shè)置有一個阻尼板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(shè)置在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主軸1上，殼體5內(nèi)部為鐵餅型空區(qū)，殼體5內(nèi)設(shè)置有圓形摩擦盤3，摩擦盤3設(shè)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(fēng)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(fēng)輪轂與離合器殼體5連接。
如圖4所示本發(fā)明的另一種實施方式，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(fēng)輪轂，其他部件安裝方式同第一種實施例。
本發(fā)明的工作原理是在整個風(fēng)機(jī)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(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)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(dāng)中，轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高球形金屬小顆粒間結(jié)合更緊密，當(dāng)摩擦力達(dá)到一定值時會帶動摩擦盤3一起轉(zhuǎn)動，達(dá)到將動力傳送到主軸上的目的，當(dāng)發(fā)電機(jī)在額定工作范圍內(nèi)工作時阻尼板9是不打開的，當(dāng)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α，阻尼角α的最佳調(diào)節(jié)范圍在0°-90°，當(dāng)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α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(shè)計可以有效減少多葉片振動帶來的問題，由于平衡板11的存在，可以有效消除諧振減少振動對整個風(fēng)機(jī)的損害，本發(fā)明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(jī)型相比，降低制造成本，有利于推廣風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種單槳葉水平軸螺旋槳型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它包括安裝槳葉(8)的風(fēng)輪轂(7)和連接風(fēng)輪轂(7)與發(fā)電機(jī)的動力傳輸裝置，其特征是所述風(fēng)輪轂(7)上只安裝一個槳葉(8)，風(fēng)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(shè)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(fēng)力發(fā)電機(jī)，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(fēng)力發(fā)電機(jī)，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(shè)置在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主軸(1)上，殼體(5)內(nèi)部為鐵餅型空區(qū)，殼體(5)內(nèi)設(shè)置有圓形摩擦盤(3)，摩擦盤(3)設(shè)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(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是所述球形金屬小顆粒(4)的直徑Φ為1-10毫米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單槳葉水平軸螺旋槳型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，該單槳葉水平軸螺旋槳型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，采用單槳葉和平衡阻尼器的設(shè)計有效提高風(fēng)能利用率，解決了傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)“飛車”等問題，顆粒摩擦式離合器解決了單槳葉風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動難的問題，且該風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造成本低，有助于推廣風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
文檔編號H02K7/18GK101054949SQ200710106229
公開日2007年10月17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