[發明專利]一種垂直軸風力發電機扭矩測試臺

有效

• 申請號: 201410454842.4
• 申請日: 2014-09-09
• 公開（公告）號: CN104198099A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 金鑫;巨文斌;唐帥;李浪
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01L3/22
• 分類號: G01L3/22
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李明

技術領域

本發明涉及風力發電機性能測試技術領域，具體涉及一種垂直軸風力發電機扭矩測試臺。

背景技術

垂直軸風力發電機一般可以分為三種基本類型：S型風車、厄式風輪及瑪格努斯效應風輪。目前，對垂直軸風力發電機的設計和空氣動力學研究已經進行了很多，通過數字化建模方法，垂直軸風力發電機的設計參數及整機性能都得到了大幅度優化和提高，目前主流的垂直軸風力發電機風輪均采用H型風輪。

風力發電機功率特性的測試，是為了對風力發電機的性能加以評估和調試，以滿足生產廠家確定風力發電機組的功率特性要求，或者滿足購買者確定風力發電機組的功率特性要求。在風力發電機的性能測試中，扭矩測試是一個重要的測試項目。

常見的水平軸風力發電機的扭矩測試臺，都直接將水平的轉動軸連接至扭矩傳感器，以采集其扭矩轉速譜進行測量，結構較為簡單。但由于垂直軸風力發電機的轉動軸結構與常見的水平軸風力發電機存在很大不同，難以使用普通水平軸風力發電機的扭矩測試臺進行扭矩測試。同時，由于垂直軸風力發電機的垂直轉動軸相比于常見的水平軸風力發電機而言要長得多，垂直轉動軸的上端通過風輪連接器連接風輪，并且風輪葉片的轉動方向與垂直轉動軸的轉動方向是同向的，使得，垂直轉動軸上端的風輪連接器安裝位置處產生一個單一方向的扭矩，而該扭矩是不均衡的；而且，當風速變大時，葉片的轉動速度加快，使得該扭矩越來越大，同時還會引起葉片周圍產生不對稱氣流，對葉片產生側向推力，使得葉片的設計迎風面與葉片的實際受風面產生一定角度，進而在垂直轉動軸的上端與風輪連接器的連接位置處產生不穩定的彎矩，影響測試臺對垂直軸風力發電機扭矩測定的穩定性和準確性。

因此，現有技術中缺乏一種專用于進行垂直軸風力發電機的扭矩測試、且能夠較好地保證測試穩定性和準確性的測試臺。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種垂直軸風力發電機扭矩測試臺，以提高測試臺中垂直轉動軸的支撐穩定性，進而幫助提高垂直軸風力發電機扭矩測試的準確性，用以解決現有技術中扭矩測試臺不均衡、影響測試臺對垂直軸風力發電機扭矩測定的問題。

為解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術手段：

一種垂直軸風力發電機扭矩測試臺，包括垂直轉動軸、呈90°轉角傳動的傘形齒輪箱、扭矩轉速傳感器和磁粉制動器，其中，傘形齒輪箱的輸入軸和垂直轉動軸豎向設置，傘形齒輪箱的輸出軸、扭矩轉速傳感器的輸入軸和輸出軸以及磁粉制動器的輸入軸均水平設置，且垂直轉動軸與傘形齒輪箱的輸入軸之間、傘形齒輪箱的輸出軸與扭矩轉速傳感器的輸入軸之間、以及扭矩轉速傳感器的輸出軸與磁粉制動器的輸入軸之間分別通過聯軸器相連接；還包括用于對垂直轉動軸進行支撐的支撐裝置，該支撐裝置包括支撐架和支撐筒；所述支撐筒呈中空貫通的圓筒狀，并通過所述支撐架相對固定地豎直架設在傘形齒輪箱的上方，支撐筒的下端開口處和上端開口處分別內嵌設置有下軸承組和上軸承組；所述垂直轉動軸豎向地貫穿設置在支撐筒內，垂直轉動軸的下部從支撐筒下端開口穿出位置處以及垂直轉動軸的上部從支撐筒上端開口穿出位置處分別與所述下軸承組的內套圈和上軸承組的內套圈過盈配合，且垂直轉動軸的下端從支撐筒的下端開口穿出后通過聯軸器與所述傘形齒輪箱的輸入軸相連接，垂直轉動軸的上端從支撐筒的上端開口穿出后通過風輪連接器與風輪相連接。

采用上述結構的垂直軸風力發電機扭矩測試臺，利用傘形齒輪箱實現90°轉角傳動，使得垂直轉動軸能夠豎向設置，并且經過傘形齒輪箱改變傳動方向，能夠將垂直轉動軸的轉動扭矩傳輸給扭矩轉速傳感器，由扭矩傳感器測得扭矩及轉速并加以輸出（例如輸出至監測計算機），再通過調節磁粉制動器的電流輸入的大小改變磁粉制動器的負載大小，從而調節風輪的轉速及扭矩以獲得連續的扭矩轉速譜，便可以用于對垂直軸風力發電機進行扭矩測試，解決了現有技術中缺乏專用于進行垂直軸風力發電機的扭矩測試平臺的問題。不僅如此，在上述結構的垂直軸風力發電機扭矩測試臺中，支撐裝置的支撐筒將垂直轉動軸罩在其內，并通過支撐筒下端開口處和上端開口處分別內嵌設置的下軸承組和上軸承組對垂直轉動軸的下部和上部形成支撐，而支撐筒本身通過支撐架而穩固的固定，在扭矩測試過程中所產生的彎矩均會被支撐筒和支撐架提供的支撐力所消除，提高了垂直轉動軸的支撐穩定性，進而幫助提高垂直軸風力發電機扭矩測試的準確性。