[實用新型]葉片角度自調整風力發電機

無效

• 申請號: 201020242415.7
• 申請日: 2010-06-30
• 公開（公告）號: CN201705551U
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 張達匯;張國欣
• 申請（專利權）人: 張達匯;張國欣
• 主分類號: F03D3/06
• 分類號: F03D3/06;F03D7/06
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 劉洪勛

技術領域

本實用新型涉及一種發電機，具體是一種葉片角度自調整風力發電機。

背景技術

隨著國民經濟的迅猛發展，能源短缺已經成為一個日趨嚴重的問題，風能開發、發展風力發電是當前能源工程備受關注的研究課題。眾所周知，風能存在于自然界，它是由太陽輻射熱所引起的，太陽能照射到地球表面，引起地球表面受熱不均，產生溫差，引起大氣的對流而形成風。風是流動的空氣，它有速度，有密度，所以含有能量，風是取之不盡的清潔能源，但是風能分布的隨機性很強，沒有特定規律，在不同地區，不同季節，不同時段的風力都不相同。由于自然風能的不穩定性，給在風電轉換中需要轉速穩定的發電機帶來了很大的困難，成為風電發展的主要技術障礙。

目前大中型風力發電機，按發電機對轉速的要求均采用齒輪箱機械變速，而對轉速的控制則是通過液壓傳動來改變葉片的迎風面的夾角。由于液壓傳動反映滯后，造成葉輪轉速很不穩定，所以發電能和頻率也很不穩定。

小型風力發電機，目前普遍采用葉片固定，不控制葉輪轉速，而采取發直流電，充入蓄電池，經蓄電池提壓后，再經逆變器變成交流電，再供用戶使用。這種做法，不但用電不方便，同時也提高了用電成本。

無論是直流風力發電機還是交流風力發電機，當風速過大時，風車對空氣阻力增大，風對風車葉片產生的壓力不但容易使葉片折斷，而且還會損害偏航機構，而且葉輪過快的轉速對發電機也是有害的。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種葉片角度自調整風力發電機，能夠根據風速大小適時調節迎風面的面積，以使得葉輪轉速相對穩定，能夠適用于風力交流發電。

本實用新型通過以下技術方案實現：

本實用新型葉片角度自調整風力發電機，包括葉片、葉片軸和葉輪，所述葉片套裝在葉片軸上，葉片軸固定在葉輪上，復位彈簧一端固定于葉片上另一端固定于葉輪上，復位彈簧的彈性方向是使葉片保持在額定風速時葉片原始位置。

葉片采取徑向折頁式安裝，在風力的作用下可以自動改變與迎風面的夾角。在風速小時葉片通過彈簧的作用力恢復到原始位置。葉片采取折頁式安裝的主要目的是，當風速過大時，減少風車對空氣阻力，保護發電設備安全。

葉片原始位置與迎風面的夾角符合如下的關系式：

葉片與迎風面的原始夾角＝額定風速/各不同半徑葉片圓周線速度。

其中，額定風速是指達到發電機要求轉速時的最小風速。

由于葉片在風大時可以自動改變角度，可以大幅度減小葉輪的風阻，這樣可以增加葉片數量，以提高風能利用率。

在葉輪或葉片上還安裝有將葉片擋在額定風速時葉片原始位置的回轉止檔，進行限位。

本實用新型葉片角度自調整風力發電機，能夠根據風速大小適時調節迎風面的面積，使得葉輪轉速受風速影響變化小，有利于在高風速時保護發電設備的安全。本實用新型具有結構簡單，制造成本低，安裝費和維護費用低等優點，能夠適用于風力交流發電。

附圖說明

圖1為本實用新型葉片角度自調整風力發電機的結構示意圖；

圖2為本實用新型葉片角度自調整風力發電機的葉片安裝方式結構示意圖；

圖3為本實用新型葉片角度自調整風力發電機中復位彈簧的安裝示意圖；

圖中：1-葉片，2-葉片軸，3-葉輪，4-復位彈簧，5-回轉止檔，6-導風椎體。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本實用新型作進一步詳細描述。

如說明書附圖1-3所示，本實用新型葉片角度自調整風力發電機，包括葉片1、葉片軸2、葉輪3、復位彈簧4和導風椎體6，葉片1套裝在葉片軸2上，葉片軸2固定在葉輪上3，使葉片能夠相對葉片軸轉動，復位彈簧4一端固定于葉片1上另一端固定于葉輪3上，復位彈簧4的彈性方向是使葉片1保持在額定風速時葉片原始位置。

在葉片1上還安裝有將葉片1擋在額定風速時葉片原始位置的回轉止檔5，進行限位，復位彈簧4為螺旋狀套在葉片軸2上，彈簧一端固定在葉片上一端固定在葉輪上，見說明書附圖3，圖中箭頭A代表風向，箭頭B代表風吹葉片旋轉方向，箭頭C代表復位彈簧作用力方向。圖3是圖1中D的方向所示。

當A向風的風速增大，葉片1受到風壓大，風帶動葉片1向與風向一致的角度即B向轉動，該扭矩大于復位彈簧所產生的扭矩使復位彈簧被壓縮，葉片迎風面的面積會減小，使葉輪轉速和風阻不會隨風力增大而顯著提高，避免風阻過大對發電機組的破壞。當風速減小時，葉片受到的風壓少，復位彈簧帶動葉片向與風向垂直的角度轉動，葉片1迎風面的面積會增大，葉片接受的風壓增大，在新的位置使風扭矩與復位彈簧產生的扭矩重新達到平衡，此時雖然風速減少，但葉輪轉速不會明顯降低，能夠滿足發電機的轉速需要。并且，在復位彈簧反彈、葉片回位的時候，回轉止檔限制了葉片的轉動幅度。以上幾點使得風車風阻不會在高風速時過大，避免在過快風速時對發電機組的損害。