[发明专利]具有大风保护功能的微风启动发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电装置，尤其是一种具有大风保护功能的装有永磁与电磁的混合型离合器的微风启动风力发电装置。

背景技术

目前小型风力发电机，无论是采用定桨距还是采用变桨距机型，桨叶基本都是直接固定安装在发电机轴上，桨叶与发电机同步旋转，这样就出现一个缺点，首先发电机启动困难，其次桨叶从启动到额定转速始终都要克服发电机的磁阻，而这期间发电机始终都在做无用功。如果达到了风力发电机的额定风速，启动并不困难而且很快便能达到额定转速，但小型风力发电机的额定风速都在每秒八至十二米之间，而大部分地区的大部分时间风速都在每秒六米以下，这就意味着发电机在大部分时间里都很难启动或很难达到额定转速。从桨叶的设计来分析，变桨距叶片设计时不用考虑启动，可以通过变桨距增加功角来提高启动力矩，而定桨距叶片必须考虑启动力矩，在设计桨叶时从叶尖到叶根要有较大的扭转角，也就是靠近桨根处要有较大的功角来加大启动力矩，而这样的叶片启动后桨根处产生的扭矩很小，甚至会产生阻力，而且惯力小，只要风速一降低桨叶转速很快便下降，不利于桨叶转速的平衡。桨叶设计的启动风速越低就越容易启动，但所需的额定风速越高，因为桨叶的一部分是为启动而设计的，就占据了额定运行的设计面积，强风时还很难依靠电磁来刹车。设计的启动风速越大，所需的额定风速越小，但风机很难启动，而且如果额定风速越低，越不耐强风。

发明内容

本发明针对以上的技术问题提供一种具有大风保护功能的微风启动发电机，解决了现有技术中桨叶的启动风速与所需的额定风速存在矛盾的问题。

本发明采用的技术方案是：

包括有回转体、塔架、发电机、桨穀、桨叶及停机机构，外磁軛固定在发电机空心轴上与之同步旋转，外磁轭内侧安装有外永磁体，内磁轭外侧安装有内永磁体和电磁体，内磁轭与滚珠滑套连接，滚珠滑套安装在轮毂的空心轴上可以往复滑动，滚珠滑套随轮毂转动的同时往复滑动；桨叶活动安装在轮毂外侧；摆臂一端有摆动轴，摆臂另一端与安装板相连；停机拉杆穿过发电机空心轴，停机拉杆一端装有轴承并由轴承座与停机机构连接，停机拉杆的另一端连接有拉簧和连杆，连杆与摆动轴活动链接；钢丝绳一端固定在桨穀侧板上，钢丝绳另一端依次绕过动滑轮、定滑轮穿入桨叶，定滑轮固定在轮毂侧板上，动滑轮安装在内磁轭侧板内侧。

外磁軛由外磁轭侧板固定在发电机空心轴上；内磁轭由矽钢片冲压叠加而成，内磁轭通过内磁轭侧板与滚珠滑套连接，滚珠滑套由安装在轮毂侧板上的滑杆和滚珠滑套上的滑套固定。

桨叶内预置有离心体滑套，钢丝绳在滑套内滑动；桨叶由安装板通过轴销、支座活动安装在轮毂外侧。

轮毂上设有支架，限位块安装在支架上。

所述的安装板上通过平衡杆安装有平衡翼，平衡翼与飞机螺旋桨翼形状相同，平衡翼和平衡杆的总长度约为桨叶的三分之一至二分之一，可采用中空的金属材料。

所述的发电机外侧安装有导流罩。

所述的桨叶设计为两片或三片。

本发明所具有的优点与效果是：

由于安装了永磁与电磁的混合型离合器，利用磁场达到离合的目的而不是通过摩擦，所以比摩擦片式离合器安全可靠，成本比全永磁型离合器成本低。

由于安装了离合器，在离合器接合前桨叶除了轴承的摩擦阻力和桨叶的空气摩擦阻力外，没有其他阻力，所以桨叶只需要很小的风速就可以启动，这样在设计桨叶时就不用考虑到启动风速，桨叶上没有启动部分，所有部分都适应额定风速，提高了桨叶的效率，可以降低设计额定风速，也就增加了风力发电机的年平均发电量，由于没有发电机的磁阻力，桨叶可以在微风状态下依靠惯性力达到额定转速发电，低于设计转速后离合器分离，桨叶再次蓄集能量，虽然只是长时间断续发电，也比长时间不发电要好，这种断续发电方式对离网机型的用电器没有危害，对于并网型可采用先对蓄电池充电，再根据电网需要并网，并调整并网功率，使其成为智能亲网型风电产品。

由于安装了平衡翼，即使离合器发生故障或在强风下，都能在平衡翼的作用下平衡转速，平衡翼只产生阻力和径向拉力不产生扭矩，转速越高离心力和径向拉力越大，桨叶做伞型收缩的角度越大，扫略面积越小，桨叶产生的扭矩越小。如果不安装平衡翼，当桨叶做伞形收缩时桨叶不是减速而是经过一段时间的加速再减速，就像滑冰运动员收缩肢体身体转速会增加一样，这是我们在风电机上所不希望的，而当风速降低转速也降低时，桨叶向外扩展回位时桨叶转速会先降低然后再缓慢加速，这与我们的想法背道而驰，安装平衡翼后，平衡翼会平衡这一力矩，达到平衡转速的目的。