[实用新型]单桨叶水平轴螺旋桨型风力发电机

说明书

技术领域

本实用新型属于一种风力发电机，特别涉及一种单桨叶水平轴螺旋桨型风力发电机。

背景技术

水平轴螺旋桨式风力发电机是目前大量使用的主要风力发电机机型，这种形式是目前已知的风能利用效率最高的形式，它根据流体力学和空气动力学中的伯努利定理，由气流通过上弯下平的翼型叶片所产生的动力工作，它的风能利用效率远远高于其他形式的风力发电机。

目前世界上广泛使用的风力发电机桨叶为二叶、三叶、四叶或多叶，风力发电机叶片数量与转速成反比例，叶片数量越多，转速越低，叶片数量少则转速越高。

水平轴螺旋桨式风力发电机有一个最重要的参数，就是叶片的叶尖速度与风速的比值，一般称为周速比，也叫高速性系数，这个参数决定了风能的效率高低，这个比值越大则风能利用系数越高。

现有的水平轴螺旋桨叶式风力发电机多桨叶的设计，在桨叶在转动过程中很容易因为受风力变化受力不均衡造成振动，问题严重时会因为多个叶片同周期的振动造成有害谐振对风机造成严重损害。

风力发电机会因为一些不可控制因素，比如雷电击中发电机电力设备会影响到发电机的工作，造成电机因甩掉负荷超高速运转的“飞车”现象出现，损坏整个风力发电机组，对整个发电机造成巨大的损失。

多桨叶风力发电机的叶片一般需要进行两个一组、三个一组甚至多个一组的叶片选配，在选配过程中可能会造成很多桨叶无法配套而无法使用的结果，造成很大浪费，技术成本均偏高，制造成本也偏高。

发明内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种可以减少振动对风力发电机损害，能有效解决“飞车”现象，制造难度低，成本也相对较低的单桨叶水平轴螺旋桨型风力发电机。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种单桨叶水平轴螺旋桨型风力发电机，包括安装桨叶的风轮毂和连接风轮毂与发电机的动力传输装置，所述风轮毂上只安装一个桨叶，风轮毂上与桨叶相对的位置安装有平衡板，该平衡板上设置有至少一个阻尼板，阻尼板一端与平衡板活动连接，阻尼板中间由弹簧与平衡板连接，阻尼板与平衡板构成平衡阻尼器，阻尼板在风轮毂转速过大时会张开阻尼角α，阻尼角α范围为0°-90°。

所述平衡板质量与桨叶的质量相等，呈静态平衡。

所述动力传输装置采用离合器动力传输，离合器为颗粒摩擦式离心离合器，所述颗粒摩擦式离心离合器壳体与发电机主轴套通过轴承连接，壳体可通过轴承绕主轴套转动，壳体内部为铁饼型空区，壳体内设置有一定厚度的圆形动力摩擦盘，摩擦盘与发电机主轴的主轴套连接，摩擦盘设置在铁饼型空区的纵向对称面上，铁饼型空区和摩擦盘的空隙放置有球形金属小颗粒。

所述球形金属小颗粒的直径Φ为1-10毫米。

本实用新型的有益效果：

①.采用一个桨叶和一个平衡阻尼板的设计可以有效减少多叶片振动和谐振带来的问题，由于平衡板的存在，可以有效消除有害的振动和谐振。

②.本实用新型通过在平衡板上设置了至少一个阻尼板来解决“飞车”问题，当发电机在额定工作范围内工作时阻尼板是不打开的，当转速超过额定转速时，阻尼板会因为离心力大于弹簧拉力而张开阻尼角α，α角的范围为0°-90°，当阻尼板不打开时其与空气的正投影面积很小，投影面积会随阻尼角α的增大而增大，形成一个有效的阻力来防止转速继续升高，多个阻尼板同时打开会有效的降低桨叶的转速，直到额定范围内，此时离心力小于弹簧的拉力，弹簧将阻尼板拉回到原位置。阻尼板的面积和数量根据风力发电机的功率可以调节。

③.单桨叶形式可以将周速比提高到接近15∶1的最高效率状态，接近水平轴螺旋桨式风力发电机的理论最高值，在风能转化过程中达到“理想风力机”的状态。

④.单桨叶的设计根据桨叶的长度和质量提供一个平衡板，需要时仅需对平衡板进行改动，增加或减少一些配重达到与匹配的桨叶静态平衡即可，节省了大量的材料和大量工时，简化了工序和难度，降低了成本，与同功率机型相比，一般可降低成本20％-40％。