[發明專利]垂直軸風力發電機啟動裝置

有效

• 申請號: 201210174505.0
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN102705181A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 翟宇毅;張宇鋒;萬鐳;周宇;曾德才;劉樹林;周曉君;劉吉成
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: F03D11/02
• 分類號: F03D11/02;F03D3/06;F03D9/00;F16D43/08;F16D43/18
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種發電機啟動裝置，特別適宜安裝在自啟動性能較差的升力型垂直軸風力發電機上，用于提高發電機的低速啟動性能。

背景技術

風力發電機是一種將風能轉換機械能、電能或熱能的能量轉換裝置，按風輪軸的在空間方向位置的不同，它可以分為水平軸風力發電機和垂直軸風力發電機兩類。

垂直軸風力發電機（VAWT?vertical?axis?wind?turbine）從結構原理上，主要分為升力型和阻力型。阻力型垂直軸風力發電機主要是利用空氣流過葉片產生的阻力作為驅動力的，而升力型則是利用空氣流過葉片產生的升力作為驅動力的。阻力型風力發電機優點是起動轉矩較大，啟動性能良好，但是它的轉速低，風力機風能利用率低于水平軸風力發電機。升力型轉速高，旋轉慣性大，結構相對簡單，成本較低，但此結構在垂直軸風力發電機開始運行時，啟動比較困難尤其是風速小的情況下運轉性能差。

垂直軸風力機的風輪圍繞一個垂直軸旋轉，其主要優點是無需對風、結構簡單以及維修維護方便。但是由于垂直軸風力機的葉片受到材料和結構的客觀限制，其額定轉速比水平軸風力發電機的風輪轉速低，導致風能利用效率較低。其次，垂直軸風力發電機在風速較低的情況下，自啟動性能比水平軸風力機差，造成了低風速時發電效率較低，導致發電機的低速啟動性能不夠理想。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于提供一種垂直軸風力發電機啟動裝置，能實現垂直軸風力發電機在較低風速時順利啟動，提高風能利用效率，優化垂直軸風力發電機的自啟動性能。

為達到上述發明目的，本發明采用下述技術方案：

一種垂直軸風力發電機啟動裝置，包括風輪主軸和風輪，風輪主軸通過聯軸器和發電機主軸同軸固定連接，風輪驅動風輪主軸轉動，使發電機啟動，風輪至少包括兩片發電機葉片，并圍繞風輪主軸均勻分布，發電機葉片與葉片支撐板的外端固定連接，當發電機葉片轉動時，葉片支撐板的內端向風輪主軸傳遞扭矩，進而驅動風輪主軸轉動，葉片支撐板的內端固定于空套軸承座上，空套軸承座又通過至少一個軸承安裝于風輪主軸上，空套軸承座與軸承的外圈固定連接，軸承的內圈與風輪主軸緊固裝配連接，軸承限制空套軸承座沿風輪主軸進行軸向移動，另有風速自適應離合器控制空套軸承座向風輪主軸傳輸動力，風速自適應離合器包括主動部和從動部，風速自適應離合器的主動部與空套軸承座固定連接，風速自適應離合器的從動部與風輪主軸同步轉動連接，風速自適應離合器的從動部還能沿風輪主軸的軸線方向移動，使風速自適應離合器包括主動部和從動部相互離合，當發電機葉片在風力作用下低于額定轉速時，風速自適應離合器的主動部與從動部分離，葉片支撐板和電機連接軸之間無動力傳輸，當發電機葉片在風力作用下達到或高于額定轉速時，風速自適應離合器的主動部與從動部結合并同步轉動，葉片支撐板即通過主動部、從動部向風輪主軸傳輸扭矩，進而驅動發電機主軸轉動，使垂直軸風力發電機啟動。

上述風速自適應離合器優選采用摩擦離合器。

上述風速自適應離合器最好優選采用雙盤摩擦離合器，其主動部為兩個內摩擦盤，其從動部為兩個外摩擦盤，內摩擦盤和外摩擦盤皆空套于風輪主軸上，內摩擦盤設置于空套軸承座兩側，內摩擦盤的背面固定于空套軸承座上，外摩擦盤通過連接件與風輪主軸周向固定，使外摩擦盤不能相對于風輪主軸進行轉動，外摩擦盤能沿風輪主軸的軸向滑動，外摩擦盤的正面摩擦面與內摩擦盤的正面摩擦面相對應進行接合與分離，在外摩擦盤的背面還設有壓緊機構，壓緊機構能沿風輪主軸的軸向滑動，壓緊機構與空套軸承座同步轉動，壓緊機構將空套軸承座旋轉產生的離心力轉化為向外摩擦盤的背面施加的壓力，使外摩擦盤與內摩擦盤結合并形成摩擦副進行傳動。

壓緊機構包括兩個壓緊件和至少兩組滑塊機構，滑塊機構圍繞風輪主軸均勻分布，滑塊機構皆位于相鄰的兩發電機葉片之間，并保持與葉片支撐板不接觸，兩個壓緊件壓緊兩個外摩擦盤的背面，每組滑塊機構皆包括一個滑塊、一根導軌和兩根連桿，導軌的皆有一端通過一個導軌座與空套軸承座固定連接，導軌的另一端皆為懸挑端，滑塊沿導軌滑動，每個滑塊皆與兩根連桿鉸接，與同一滑塊鉸接的兩根連桿又皆有一端分別與兩個壓緊件鉸接。

上述風輪主軸優選采用階梯軸，空套軸承座和位于空套軸承座兩側的兩個外摩擦盤分別裝配于不同半徑軸截面的軸段上。

上述外摩擦盤和風輪主軸之間的連接件優選采用花鍵。

上述發電機葉片最好為4片，壓緊機構的滑塊機構最好也包括4組。

上述空套軸承座最好通過一對并列軸承安裝于風輪主軸上，軸承優選采用圓錐滾子軸承。