[实用新型]风力发电机

说明书

本实用新型涉及一种风力发电机，特别是一种可以自动调节转速的风力发电机。

现有风力发电机的风扇无论是哪种形式，一般均为固定安装的，因此风扇轴就随风给予的动力而转动，带动发电机发电。由于风级范围很宽，风级是相邻风级交替出现，而且既便是同一级风，其风速也可相差20％～60％。因此形成了发电机的转速忽快忽慢，使输出功率、电压及频率能相差几十倍，造成这种电源不能直接使用。为了解决这个问题，国内风机一般采取经过蓄电池蓄电再使用的过程。但是这种方法对于发电设备的配备，存在很大的设备能力和材料的浪费，发电设备既要满足2－3级风的发电配套，又要满足8－9级风的发电需要。据了解国外有用计算机来处理风标信号    进行调速的风力发电机，显然其造价更加昂贵，对中小型风力发电机是不合算的。

本实用新型的目的是，提出一种风扇可以随风速大小调整叶片开度，以保持稳定转速，从而输出稳定的功率、电压和频率的风力发电机。

本实用新型的目的是通过下述技术方案实现。

风力发电机由机架1、风扇2、小型低速同步发电机3，尾舵4和避雷器5组成。其风扇在圆周上分布有24组或更多组叶片6，每组叶片沿半径方向排列有一层或多层分叶片7，分叶片的内边铰接在风扇毂8与风扇外圈9间的叶片轴10上；各组中同一层上的每个分叶片的外边，通过固定在分叶片的连接杆11与该层叶片联动圈12连接。每一层分叶片按圆周均布装有3个或多个一端与一个分叶片连接，另一端与相邻的叶片轴连接的叶片控制弹簧13，用以调整叶片的开度、风力发电机的尾舵有一个固定舵叶    ，还有一个与固定舵叶前端相铰接的转动舵叶。

风力发电机的风扇毂与风扇外圈间有3根或多根加强筋16。

风扇每一层分叶片与该层叶片联动圈间按圆周分布装有3个或多个限制叶片最小开度的定位块17。

风力发电机的尾舵，其转动舵叶与固定舵叶的夹角最小为25°最大为90°。

以下结合本实用新型的实施例和附图对风力发电机的结构和原理予以详细叙述。

图1、风力发电机侧视图；

图2、风力发电机正视图；

图3、一组叶片示意图；

图4、分叶片安装状态顶视展开图。

本例中每组叶片沿半径方向有3层分叶片，整个风扇有24根叶片轴，共有72片分叶片。叶片联动圈连接的每层分叶片中安装有3个间隔120°的叶片控制弹簧和三个限制叶片最小开度的三角形定位块（见图3、图4）。为了增加风扇的强度，在风扇毂与风扇外圈间固定有6根加强筋。

在本例中，当风力为3－4级时各层分叶片均被叶片控制弹簧拉紧，各叶片位于初始开度45°上。因此全部叶片接受风力，风机在额定转速（250转／分）上转动，带动发电机正常发电。

风力5级时，风力的压力超过上层叶片控制弹簧的拉力，使弹簧拉长，叶片联动圈向后移动，上层叶片的开度加大，上层叶片所承受的风力不起或少起转动风扇的作用。即受风的叶片面积减小，如此产生的转矩与4级风相同，故保持风机的额定转速，而正常发电。

风力6级时，除上层叶片打开以外，中层叶片的控制弹簧也在风力的作用下拉长，使中层叶片加大开度，叶片受风面积继续减小，得到与4级风相同的转矩，从而保持额定转速，正常发电。

风力7－8级时，上层、中层叶片全部打开，同时下层叶片的控制弹簧在风力的作用下拉长，使下层叶片加大开度，叶片受风面积减小也只得到4级风的转矩，最终实现保持额定转速，发电机正常发电。

当风力减弱时，控制弹簧自下层至上层依次收缩长度，分叶片开度减小，而始终保持叶片受力产生的转矩不变，以至无论风力大小，变化稳缓，风力发电机都自动控制转速。

风力发电机的尾舵在风突然反向吹来时，转动舵叶可以被风吹开，与固定舵叶成90°夹角，所产生的力矩将风机转到迎风向一方。当风机转过来后，转动舵叶又回到原来与固定舵叶夹角25°的位置上。

本实用新型的优点是：

1.风机叶片可变更受风力角度，自动调节转速，在风力3－8级范围内转速稳定，输出功率、电压及频率稳定，可成为直接供电电源。

2.由于发电机输出电压、功率、频率一定，因此可采用小型低速同步发电机，使电机设计合理，节约材料，结构简单耐用，使用维修方便。

3.尾舵设计合理，确保风机正转运转。

4.风机造价低、方便实用，适于草原、海岛等供电不便的地区使用，小容量可采用单风机；大容量可多风机通过直齿圆锥齿轮并联供电。