[发明专利]小型风力发电机离心变桨稳速轮毂

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电设备领域，主要用于中小型风力发电机，根据发电机转速的变化，自动调整风轮叶片的桨距角来稳定风力发电机转速，使发电机工作在规定的转速范围内。

背景技术

现有20千瓦以下采用水平轴结构的小型风力发电机，其发电机主轴平行于风向，叶片一般固定安装在风轮盘上，因此，叶片的桨距角固定不变，这种结构简单的发电机的叶片抗风能力差，遇有超过允许工作风速的大风，一般是采用机头侧偏减小受力或需按厂家要求进行刹车停止发电，否则发电机易超速损坏或叶片折断。

发明内容

本发明的目的是设计一种使风力发电机能平稳的工作在额定转速下的小型风力发电机离心变桨稳速轮毂。

    本发明解决技术问题的方案是，小型风力发电机离心变桨稳速轮毂，包括叶片、叶片轴、齿轮、风轮盘、同步圈、重锤、丝杆和扭簧，叶片轴通过轴承安装在风轮盘上，其轴线与风轮主轴线偏出一定距离，其伸出端和叶片固连，叶片轴上固定有齿轮，与齿轮啮合的同步圈套在风轮盘主轴套上，重锤通过丝杆固定在齿轮和叶片轴上，叶片轴上还套有扭簧，重锤在电机超速离心力的作用下通过丝杆带动叶片轴转动，扭簧在电机转速下降重锤离心力减小时使叶片轴复位。重锤和扭簧共同作用使得桨叶保持在较合适的迎角。

其特征在于，叶片轴的轴线与风轮盘的轴线不相交而是偏出一定距离，风轮盘的正面轴径上套有同步圈，同步圈与叶片轴上固定的齿轮啮合，各叶片轴上通过丝杆固定一副重锤，依靠风轮盘转动时叶片轴上重锤产生的离心力，与各叶片轴上的扭簧弹力共同作用控制叶片轴转动角度，并通过同步圈和与之啮合齿轮使各叶片轴保持同步转动调整风叶的桨距角。

    本发明的优点是，结构简单、可靠，在不需要提供外部控制的情况下，通过风轮带动重锤旋转所产生的离心力自动调整风叶桨距角、改变风叶传给发电机的转矩从而达到稳定发电机转速的目的。

重锤在随风轮盘转动时所产生的离心力和转速的平方成正比，因此，转速的增大会使重锤的离心力迅速增大，通过调整重锤的质量和与叶片轴的距离，就可使电机限定在一定的转速下，有效控制了发电机飞车事故的发生，达到限定发电机转速的目的，在强风时也能正常运行发电，不必人为刹车或偏转机头停车，提高了风能利用率。同样在有强阵风时，适当偏置的风叶会因为强风力的作用同步偏转一定角度减弱强阵风的冲力，保护风叶不会折断。

附图说明：

图1是本发明正面静止状态下的结构示意图，图中只画一片风叶的局部其余风叶省略。

    图2是本发明静止状态下侧面剖视的结构示意图。

图3是本发明正面、桨距角调整至最大时的极限工作位置结构示意图，图中只画一片风叶的局部其余风叶省略。

图4是本发明桨距角调整至最大极限工作位置时侧面剖视的结构示意图。

具体实施方式：

（图1）叶片轴4通过轴承安装在风轮盘1上，叶片轴4的轴线与风轮盘1的轴线不相交而是偏出一定距离，与风叶2数量相同且均匀分布，重锤7可由多块金属构成，以便根据需要调整其重量，重锤7由（图2）螺母12固定在丝杆11的一端，丝杆11的另一端固定在叶片轴4上，（图3）齿轮10固定在叶片轴4上与同步圈17上的环齿啮合，同步圈17套在风轮盘1的正面孔径上，扭簧14套在叶片轴4上，一头压在固定在风轮盘1上的支架15上，另一头钩住丝杆11。

工作时，风叶2迎风受力开始转动，此时，风叶2的桨距角为初始桨距角，当风速变大超过正常工作风速时，风叶2获得的动力加大，风轮盘1转速增加；此时，重锤7和风轮盘1同步旋转，由于旋转产生的离心力与转速的平方成正比，所以此时重锤7转动所产生的离心力迅速增加，这一离心力通过丝杆11克服扭簧14的作用力使叶片轴4转动一定角度，使风叶2桨距角变大，减小了风叶2的迎风面积，风叶2受力减小，转速下降并平衡在一个相对稳定的转速下。当风速下降时，风叶2受力减小使风轮盘1转速下降，重锤7产生的离心力变小，在扭簧14的作用下复位，风叶2桨距角变小，风叶2的迎风面积增大，使风轮盘1转速增加，固定在各叶片轴4上的齿轮10同时偏转，从而通过与齿轮10啮合的同步圈17的限制，保证各叶片轴4同步转动，使得各风叶2的桨距角保持一致。工作时，不论是风速变化还是发电机负荷变化引起的风轮盘1转速的变化，在该机构的作用下都能使得发电机的转速变得相对平稳，输出电压波动较小。