[实用新型]风力发电机组的叶轮稳速装置

说明书

本实用新型涉及一种用于风力发电机组的叶轮稳速装置。

风力发电机必须在一个比较稳定的转速范围内才能正常地发电。因此，在风力发电机组中，必须有一套稳定叶轮转速的装置，使风力发电机在设计风速和允许最大风速范围内始终得到一个符合发电机要求的转速。现有技术中的稳速装置一般是把发电机固定在支座上，通过变浆矩式或变浆角式机构改变浆叶迎风角度和迎风面积来达到稳速的目的。但这些机构的结构复杂，而稳速效果并不理想。如包头电机厂生产的稳速装置即属变浆矩式。其工作原理是：浆叶不是直接固定在发电机轴上，而是在每个浆叶和叶柄套之间有一套螺旋机构。当实际风速大于设计风速时，浆叶在离心力的作用下沿叶柄套上的螺旋槽运动，即改变了浆叶的迎风角度，使发电机轴转速不会增大。另外，为了使两个浆叶转动的角度一致，在两个浆叶之间还有一套同步装置。这样的稳速装置存在着两个主要缺点：

1、调速过程缓慢，稳速效果不佳，造成输出电压波动较大。该装置调整浆叶转速的过程是：当风速大于设计风速时－－使浆叶转速大于设计转速——浆叶沿螺旋槽运动——浆叶改变迎风角度——浆叶转速下降至设计转速。由于螺旋机构运动不灵敏，致使这一过程需要一段时间，而风速又经常变化，致使浆叶转速仍产生波动，从而使发电机输出电压波动较大。

2、结构复杂，使成本增加。由于该装置中有两套螺旋机构和一套齿轮——齿条机构，因此对材质要求和加工、装配工艺要求较高，所以成本大大增加。

本实用新型的目的就是为风力发电机组提供一种稳速效果好，结构简单，成本低廉的新式稳速装置。

由上述可知，通过调整浆叶与发电机轴间夹角的办法，其结构复杂。设计人提出另外一个新的技术方案，即：将浆叶直接固装在发电机轴上，但发电机不固定死在支座上，而采用铰支的方法，使发电机可以绕铰支点旋转。根据力偶系的合力矩为零时，受力物体会处于平衡状态的原理，如果我们预先通过一个平衡机构给发电机施加一个平衡力矩M_平（这一点很容易实现，如采用下述实施例所采用的重锤平衡机构或偏心机构或弹簧平衡等方法），并且使铰支轴线垂直于发电机回转平面且低于发电机轴线一段距离H，同时当风速V为设计风速时施加在垂直于浆叶迎风面上的分风速V₂相对于铰支轴线产生的力矩M_风＝r ·v222g]]>·A·H，其中r为空气密度，g为重力加速度，A为浆叶迎风面积）恰好与M_平大小相等、方向相反，发电机轴位于水平位置，即零位。如果实际风速大于设计风速时，由于M_风＞M_平，则使发电机轴回转一个角度α，因为V₂＝V·cosα，故M_风＝ (r)/(2g) ·A·H·V²·cos²α。当α角增大时，cosα值减小，使M_风亦减小，致使M_风与M_平相等，达到一个新的平衡。当风速不断变化时，由于α角的迅速变化，使浆叶迎风角度变化，即垂直于浆叶回转面的分风速保持一个恒定值，从而达到稳速的目的。

下列附图描述了本实用新型的一个实施例。

图1为稳速装置的工作原理图。

图2为稳速装置结构示意图。

图3为A－A剖视图。

参看图1～3。浆叶3固装在发电机轴11上。发电机5的底座用螺栓把牢在动支座7上。动支座7为形并套装在形定支座8之内。定支座8与立柱9焊接在一起。两个圆柱销轴10分别穿入动支座7与定支座8的销孔中。销轴10的轴线垂直于发电机5的回转平面且低于发电机轴线一段距离H。从而发电机5铰支在定支座8上并可绕销轴10之轴线回转。

力矩平衡机构本实施例公开了一种重锤平衡机构。即由两套分别固装在每个销轴10上的圆盘（或半圆盘）4、柔性绳（如尼龙绳）2和重量为Q的重锤1组成，柔性绳2一端固定在圆盘4上，另一端固定重锤1并绕在圆盘4的外径上的凹槽中，圆盘4的半径为R，则本力矩平衡机构产生的平衡力矩M_平＝Q·R，其力矩方向与风速增大超过设计风速时发电机回转的方向相反。