[实用新型]叶片角度自调整风力发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种发电机，具体是一种叶片角度自调整风力发电机。

背景技术

随着国民经济的迅猛发展，能源短缺已经成为一个日趋严重的问题，风能开发、发展风力发电是当前能源工程备受关注的研究课题。众所周知，风能存在于自然界，它是由太阳辐射热所引起的，太阳能照射到地球表面，引起地球表面受热不均，产生温差，引起大气的对流而形成风。风是流动的空气，它有速度，有密度，所以含有能量，风是取之不尽的清洁能源，但是风能分布的随机性很强，没有特定规律，在不同地区，不同季节，不同时段的风力都不相同。由于自然风能的不稳定性，给在风电转换中需要转速稳定的发电机带来了很大的困难，成为风电发展的主要技术障碍。

目前大中型风力发电机，按发电机对转速的要求均采用齿轮箱机械变速，而对转速的控制则是通过液压传动来改变叶片的迎风面的夹角。由于液压传动反映滞后，造成叶轮转速很不稳定，所以发电能和频率也很不稳定。

小型风力发电机，目前普遍采用叶片固定，不控制叶轮转速，而采取发直流电，充入蓄电池，经蓄电池提压后，再经逆变器变成交流电，再供用户使用。这种做法，不但用电不方便，同时也提高了用电成本。

无论是直流风力发电机还是交流风力发电机，当风速过大时，风车对空气阻力增大，风对风车叶片产生的压力不但容易使叶片折断，而且还会损害偏航机构，而且叶轮过快的转速对发电机也是有害的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种叶片角度自调整风力发电机，能够根据风速大小适时调节迎风面的面积，以使得叶轮转速相对稳定，能够适用于风力交流发电。

本实用新型通过以下技术方案实现：

本实用新型叶片角度自调整风力发电机，包括叶片、叶片轴和叶轮，所述叶片套装在叶片轴上，叶片轴固定在叶轮上，复位弹簧一端固定于叶片上另一端固定于叶轮上，复位弹簧的弹性方向是使叶片保持在额定风速时叶片原始位置。

叶片采取径向折页式安装，在风力的作用下可以自动改变与迎风面的夹角。在风速小时叶片通过弹簧的作用力恢复到原始位置。叶片采取折页式安装的主要目的是，当风速过大时，减少风车对空气阻力，保护发电设备安全。

叶片原始位置与迎风面的夹角符合如下的关系式：

叶片与迎风面的原始夹角＝额定风速/各不同半径叶片圆周线速度。

其中，额定风速是指达到发电机要求转速时的最小风速。

由于叶片在风大时可以自动改变角度，可以大幅度减小叶轮的风阻，这样可以增加叶片数量，以提高风能利用率。

在叶轮或叶片上还安装有将叶片挡在额定风速时叶片原始位置的回转止档，进行限位。

本实用新型叶片角度自调整风力发电机，能够根据风速大小适时调节迎风面的面积，使得叶轮转速受风速影响变化小，有利于在高风速时保护发电设备的安全。本实用新型具有结构简单，制造成本低，安装费和维护费用低等优点，能够适用于风力交流发电。

附图说明

图1为本实用新型叶片角度自调整风力发电机的结构示意图；

图2为本实用新型叶片角度自调整风力发电机的叶片安装方式结构示意图；

图3为本实用新型叶片角度自调整风力发电机中复位弹簧的安装示意图；

图中：1-叶片，2-叶片轴，3-叶轮，4-复位弹簧，5-回转止档，6-导风椎体。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如说明书附图1-3所示，本实用新型叶片角度自调整风力发电机，包括叶片1、叶片轴2、叶轮3、复位弹簧4和导风椎体6，叶片1套装在叶片轴2上，叶片轴2固定在叶轮上3，使叶片能够相对叶片轴转动，复位弹簧4一端固定于叶片1上另一端固定于叶轮3上，复位弹簧4的弹性方向是使叶片1保持在额定风速时叶片原始位置。

在叶片1上还安装有将叶片1挡在额定风速时叶片原始位置的回转止档5，进行限位，复位弹簧4为螺旋状套在叶片轴2上，弹簧一端固定在叶片上一端固定在叶轮上，见说明书附图3，图中箭头A代表风向，箭头B代表风吹叶片旋转方向，箭头C代表复位弹簧作用力方向。图3是图1中D的方向所示。

当A向风的风速增大，叶片1受到风压大，风带动叶片1向与风向一致的角度即B向转动，该扭矩大于复位弹簧所产生的扭矩使复位弹簧被压缩，叶片迎风面的面积会减小，使叶轮转速和风阻不会随风力增大而显著提高，避免风阻过大对发电机组的破坏。当风速减小时，叶片受到的风压少，复位弹簧带动叶片向与风向垂直的角度转动，叶片1迎风面的面积会增大，叶片接受的风压增大，在新的位置使风扭矩与复位弹簧产生的扭矩重新达到平衡，此时虽然风速减少，但叶轮转速不会明显降低，能够满足发电机的转速需要。并且，在复位弹簧反弹、叶片回位的时候，回转止档限制了叶片的转动幅度。以上几点使得风车风阻不会在高风速时过大，避免在过快风速时对发电机组的损害。