[发明专利]垂直轴风轮连杆组合变桨距风力发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种可调节的风力发电装置，具体的说是一种垂直轴风轮连杆组合变桨距风力发电装置。

背景技术

风能具有取之不尽，用之不竭，不消耗资源，清洁卫生，分布范围广等特点，风能发电成为世界许多国家的可持续发展战略的重要组成部分。垂直轴风力发电机相比于水平轴风力发电机，具有结构简单、造价与维护成本低廉、不需迎风调节系统等优点，近年来得到各国的普遍重视。垂直轴风力发电机主要包括垂直轴风轮、风力发电机、电源存储与输出控制单元等。垂直轴风轮直接驱动永磁发电机，是风力发电领域的发展趋势之一，特别是采用永磁发电机技术，其可靠性和效率高，在今后风电机组的研发中将有很大的发展空间。专利号201010140707.4的国家专利公布了一种垂直轴风力发动机的鱼脊线叶板升力风轮，该发明可引导气流通过风轮内腔作用于背风面叶片上实现二次做功，具有涡流损失低，风能利用率高，结构简单等优点，为风能利用提供了成本低廉的垂直轴风力发电风轮。专利号20111 0215832.1的国家专利公开了一种轴向主磁路结构永磁风力发电机，该发明可由垂直轴风轮驱动，与风轮同轴的轴对称主磁路结构永磁风力发电装置可在1.0m/s～25m/s风速范围内工作。直驱式永磁风力发电机的垂直轴风轮与永磁发电机的转子固联并同步运转。当环境风速超过风力发电机的额定风速范围时，永磁发电机转子受风轮驱动将超出其额定转速，此时发电机磁路饱和，当转速继续升高，将对发电机的运行性能产生恶劣影响，产生永磁体过热、甚至不可逆退磁等破坏现象。因此，在环境风速超过发电机额定风速值时，怎样降低风轮转速，降低垂直轴风轮的风能转化率，实现对风力发电机进行过载保护是至关重要的。

发明内容

为了解决上述风力过大、风轮转速过快而易造成发电机过载的技术问题，本发明提供一种垂直轴风轮连杆组合变桨距风力发电装置，能够有效低风轮转速，降低垂直轴风轮的风能转化率，实现对永磁发电机进行过载保护。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：垂直轴风轮连杆组合变桨距风力发电装置，包括套装在风轮中心轴上的下支撑板、上支撑板与位于上、下支撑板之间的风轮叶板，发电机的转子与下支撑板固定连接，定子固定在风轮中心轴上，上、下支撑板之间还设有叶板支撑轴，风轮叶板安装在叶板支撑轴上并可绕其旋转，风轮中心轴上设有可调节风轮叶板工作位置的变桨距系统。

所述变桨距系统包括双滑块机构与曲柄滑块机构，双滑块机构包括内滑套、外支撑套、固定铰、连杆、固定铰，曲柄滑块机构包括活动铰、水平固定铰、水平连杆，双滑块机构与曲柄滑块机构共用复合滑块，外支撑套通过内滑套套在风轮中心轴上，连杆一端通过支撑套固定铰与外支撑套铰接，另一端通过垂直固定铰铰接在复合滑块上；水平连杆一端通过水平固定铰与复合滑块铰接，另一端与活动铰连接。

所述变桨距系统的内滑套通过导向键固定在风轮中心轴上，内滑套与外支撑套之间装有双向推力轴承与转动轴承。

所述下支撑板上设有圆弧滑槽与直线滑槽。

所述复合滑块设在直线滑槽内并可沿直线滑槽延伸方向滑动。

所述变桨距系统的活动铰上固定有销轴，销轴顶端与风轮叶板上的销轴孔间隙配合，销轴上固定有轴承，轴承设置圆弧滑槽内并可沿其延伸方向滚动，轴承上方设有套筒。

所述风轮中心轴上还设有液压缸，液压缸位于外支撑套的下方，液压缸上的活塞杆与内滑套固定连接。

导向柱一端通过导向套套装在外支撑套上，另一端与下支撑板固定连接。

所述风轮中心轴的顶端安装有风速仪。

该发电装置还设有能够接收风速仪信号并控制变桨距系统的PLC控制单元。

本发明的有益效果是：

1、本发明垂直轴风轮连杆组合变桨距风力发电装置改变了风轮叶板在上、下支撑板之间的设置方式，在上、下支撑板之间设置有叶板支撑轴，风轮叶板安装在叶板支撑轴上并可绕其旋转，与传统的风力发电装置的风轮相比，本发明使得风轮叶板能够在带动风轮中心轴转动的同时，实现自身绕叶板支撑轴旋转，使得风轮叶板的掠风面积具备可调性；