[发明专利]一种H型垂直轴风力机能量缓冲装置

说明书

本发明属于风力发电技术相关领域，并公开了一种H型垂直轴风力机能量缓冲装置，包括能量缓冲单元和离心调速单元，其中能量缓冲单元包括嵌合安装于水平支撑杆上并可沿水平支撑杆滑动的滑块，滑块通过缓冲弹簧与主轴相连；离心调速单元包括套于主轴上的固定套筒、中部套筒和下端套筒，其中中部套筒和下端套筒可随离心弹簧的伸缩沿主轴上下滑动；套有重物的套环分别与三个套筒联接，与套环联接的挡板置于滑块外端，限制该滑块向远离主轴方向滑动。通过本发明可实现滑块和风力机角动量的相互转换，维持风力机输出功率的稳定；并通过离心调速单元有效防止滑块对风力机启动性能的影响；同时因制作简单，成本低廉和便于安装的优点，具有广泛的适用性。

技术领域

本发明属于风力发电技术相关领域，更具体地，涉及一种H型垂直轴风力机能量缓冲装置。

背景技术

截止到2016年末，我国的可再生能源发电装机容量已经达到5.7亿千瓦，其中风力发电装机容量为1.49亿千瓦，占全部电力装机容量的9.0％，是一种重要的可再生能源发电方式。目前风力发电中，水平轴风力机技术发展成熟，在市场上占有大部分份额。但研究结果表明，垂直轴风力机在很多方面比水平轴风力机更有优越性，是目前风力发电领域重要的发展方向。

垂直轴风力机根据受力方式不同，可分为阻力型风力机和升力型风力机，其中阻力型风力机为低转速型，如S型，升力型发电机为高转速型，如H型和D型。其中H型垂直轴风力机具有结构简单且安装维护方便，无需对风，噪音小，抗风能力强等优点，并且低速时性能良好，因此在小型风力发电机中应用较为广泛。虽然H型垂直轴风力机有诸多优点，但仍存在一些待解决的问题阻碍了其向主流机型的发展。如传统的H型垂直轴风力机，由于其叶尖速较大，转速随风速的变化波动较大，导致其输出功率稳定性较差，不利于风电并网，并且容易出现反复启停的问题。

现有技术中针对H型垂直轴风力机存在的输出功率不稳定的问题已经提出了一些解决方案。例如CN201010292326.8公开了一种垂直轴风力机，对风机叶片的结构进行了改进，CN201310117771.4公开了一种变桨距垂直轴风力机，利用控制系统对叶片进行变桨距调节等。但是上述方法的技术复杂、成本较高因此适用性不强，不利于广泛应用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种H型垂直轴风力机能量缓冲装置，其中对其关键组成部件如能量缓冲单元和离心调速单元等的具体结构及其设置方式的改进研究，同时对其整体结构布局重新做出针对性设计，相应在保证风力机输出功率稳定性的同时可有效改善风力机的启动性能，因而尤其适用于各种H型垂直轴风力机的制造及应用场合。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种H型垂直轴风力机能量缓冲装置，其特征在于，包括能量缓冲单元和离心调速单元，其中：

所述能量缓冲单元包括嵌合安装于水平支撑杆上并可沿所述水平支撑杆左右滑动的滑块，所述滑块通过缓冲弹簧与主轴相连；

所述离心调速单元包括三个外部套于所述主轴上的套筒，并且沿着所述主轴由上到下依次为固定套筒、中部套筒和下端套筒，其中所述中部套筒和所述下端套筒可随离心弹簧的伸缩沿所述主轴上下滑动；套有重物的套环分别通过连杆与所述固定套筒和所述下端套筒联接，该套环通过所述离心弹簧与所述中部套筒联接；与所述套环联接的挡板置于所述滑块外端，并限制该滑块沿所述水平支撑杆向远离所述主轴方向滑动；风机启动时，所述挡板通过限制所述滑块的滑动避免对该风力机启动性能的影响，风速升高后所述挡板上升高于所述滑块，该滑块可自由滑动实现能量缓冲作用。

作为进一步优选地，所述缓冲弹簧优选为两个。

作为进一步优选地，与所述固定套筒和所述下端套筒联接的连杆长度相同，并且所述中部套筒位于该固定套筒和该下端套筒的中间位置。

作为进一步优选地，所述套环由五个小环组成，其中最中间的小环与所述挡板联接，另外四个小环与所述连杆联接，所述小环能够以所述重物为轴发生相对转动。