[发明专利]风力发电机的限速机构

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电机，尤其涉及一种垂直轴阻力型风力发电机的限速机构。

背景技术

常见的阻力型风力发电机(以下简称风力机)按照其风叶的形状主要有三种。一是杯型，是由四件半球形的叶片11构成(见图1)，类似于气象站的测风仪器。二是翼片型(见图2)，其叶片21端部装有合页22及小叶片23，小叶片23可轻松地摆动。背风方向时小叶片23被风吹开，阻力很小。旋转至迎风方向时小叶片23在自重与风力共同作用下闭合。呈现较大的阻力。三是S型或多S型(见图3)。这三种叶片都属于阻力型、它们共同的特性是依靠受风面积，在风力的作用下产生压力，从而推动风力机旋转。因此风速越大、在不改变风叶受风面积和负载的情况下、风力机的转速就越快。而一般的风力机，从启动风速到最大工作风速至少有4倍的速差，如没有有效的限速机构、在强风情况下将危及风力机本身。

为此，现有的风力机也有采用电器方式采集风力机的转速信号来控制风力机转速的机电机构。但这种机构制造复杂且成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风力机的限速机构，通过在强风的情况下有效地减小风力机风叶的受风面积或减小风轮的力距使风力机减速，均衡发电功率，扩大可利用的风速范围以及提高风力机的大风安全性。

根据本发明的一个方面，提供一种风力发电机的限速机构，所述风力发电机包括垂直型转轴和安装在该垂直型转轴上的风轮，所述限速机构包括：

利用空气动力的阻力做功的主风叶；以及

用以调节主风叶受风面积从而控制风轮转速的限速装置。

上述风轮为杯型风轮，它包括与所述转轴呈垂直安装的旋转支架以及安装在旋转支架上的主风叶，所述主风叶为半球形状，所述限速装置包括相对主风叶的风杯口呈反向安装的半球形副风叶，所述副风叶通过活动支杆连接到所述转轴的端部并在离心力和重力的作用下可活动地遮盖所述主风叶的风杯口的一部分。

上述风轮为杯型风轮，它包括安装在垂直型转轴上的主风叶框架，所述主风叶框架离所述转轴较远的一侧相对地平面有一向上倾斜的倾斜角，且所述主风叶为一底侧开口的立体三角形状，所述限速装置包括与主风叶同轴安装在主风叶风杯口内的副风叶，所述副风叶为立体三角形状且所述副风叶在离心力和重力的作用下可活动地遮盖所述主风叶的所述底侧开口的一部分或全部。

上述风轮为翼片型风轮，它包括与所述转轴呈垂直安装的旋转支架以及安装在旋转支架上的主风叶，所述主风叶包括主风叶框架和设置在主风叶框架上的小叶片，所述限速装置包括连接所述旋转支架与主风叶的合页，所述合页设置成使所述主风叶的迎风叶面面向所述旋转支架的水平轴线有一个活动角度，所述限速装置还包括将所述主风叶的迎风叶面向所述旋转支架的水平轴线方向拉紧的拉力弹簧，所述拉力弹簧的初始拉力设置成与在设定限速机构起作用的风速时风叶所受的风力相应，且在风速下降时起到复位作用，所述拉力弹簧的一端设置在所述主风叶的迎风叶面上，另一端设置在所述旋转支架上。

上述风轮为S型风轮，它包括与所述转轴呈垂直安装的旋转支架以及固定在旋转支架上的主风叶，所述主风叶为半圆柱形状，其弧形表面开有间隔排列的泄荷孔，所述限速装置包括可活动地套装在所述主风叶风杯口内部的副风叶，所述副风叶同为半圆柱形状，其弧形表面开有与主风叶相同间隔排列但错开一个位置的泄荷孔，所述限速装置还包括固定在所述副风叶的弧形表面相对侧的重锤以及用以将所述重锤向所述垂直型转轴方向拉紧的拉力弹簧，所述拉力弹簧的一端设置在所述重锤上，另一端设置在所述旋转支架上。

上述主风叶和所述副风叶的上下封头上开有相同间隔排列但错开一个位置的泄荷孔。

根据本发明的另一方面，提供一种风力发电机的限速机构，所述风力发电机包括垂直型转轴和安装在该垂直型转轴上的风轮，所述限速机构包括：

利用空气动力的阻力做功的风叶；以及

用以调节风叶的力距从而控制风轮转速的限速装置。

上述风轮为杯型风轮，它包括与所述转轴呈垂直安装的旋转支架以及可水平活动地安装在旋转支架上的风叶，所述风叶为半圆柱形状，所述限速装置包括用以将所述风叶沿所述旋转支架向远离所述垂直型转轴的方向移动的推拉装置，以及在离心力的作用下将所述风叶沿所述旋转支架向所述垂直型转轴的方向移动的重锤。

上述推拉装置为设置在所述旋转支架远离所述垂直型转轴的外侧端部的拉簧，所述重锤可水平活动地设置在所述旋转支架的外侧端部与所述风叶之间，且所述重锤通过拉绳并经由设置在所述垂直型转轴上的转向滑轮与所述风叶连接在一起。