CN103047084B - 一种伞形风力发电机组及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伞形风力发电机组及工作方法，伞形风力发电机组包括立柱、平台、发电机，发电机转子具有一空心轴，在转子上铰接有叶片；在空心轴上穿过有轴；在轴靠近叶片的一端枢接有活动座，活动座和叶片中部之间铰接有连杆；轴上具有一螺纹段，在螺纹段上啮合有螺母；螺母连接有安装在平台上的驱动装置。工作方法是：当输出功率小于或等于额定输出功率时，则叶片处于打开状态，当输出功率大于额定输出功率时，则叶片处于收合状态。利用本发明的结构和工作方法，则能起到保护风力发电机组的作用。

Description

一种伞形风力发电机组及工作方法

技术领域

本发明涉及伞形风力发电机组，特别是水平轴风力发电机组。

背景技术

随着不可再生能源的不断消耗，现在，人们在寻求着许多可再生的能源。目前风能是一种既干净又可再生的能源，人们对其的利用非常的广泛，特别是在风能转换为电能的领域中，如：风力发电机。但在现在，不管是垂直轴风力发电机还是水平轴风力发电机，当出现大风时，如不采取有效的措施，将会造成大风失速的现象，甚至会损毁风力发电机。针对上述技术问题，人们也研发出了不同的技术手段，如利用刹车来控制大风失速的情况，而在水平轴风力发电机中，大部分采用变桨的手段来控制大风失速的现象。如在申请号为201110125398.8申请日为2011年5月16日公开日为2011年9月14的专利文献中公开了一种风压变桨风力发电机，具体公开了风压变桨风力发电机包括风叶和风压变桨风力发电机主机，所述风压变桨风力发电机主机包括变桨机构、回转体组件和发电机组件，所述风叶和变桨机构中的风叶连接轴相连，所述变桨机构的轮毂和回转体组件中的主轴左端的法兰通过第二螺栓相连，发电机组件中的电机轴连接套和回转体组件中的花键套用第三螺栓、聚氨酯套、自锁螺母连接。上述结构，当风压超过额定风压时，则回转体组件促使变桨机构带动风叶旋转，以减小风叶的迎风面积，虽然，上述结构的风力发电机能够在大风下减小风叶的转速，以控制发电机的输出功率，但不管风叶的转角变化多大，风叶的扫风面积无法得到改变，因此，在大风下，可能还会出现大风失速的现象，造成发电机的输出功率无法得到控制。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种伞形风力发电机组及伞形风力发电机组的工作方法。

解决上述技术问题的技术手段是：一种伞形风力发电机组，包括立柱，在立柱上端安装有平台，在平台上安装有由一台以上发电机组成的发电机组，所述的发电机包括定子和转子，所述的定子安装在平台上，所述的转子通过轴承安装在定子内；在转子上铰接有叶片；所述的转子包括一空心轴，在空心轴上穿过有轴；在轴靠近叶片的一端枢接有活动座，活动座和叶片中部之间铰接有连杆；所述的轴上具有一螺纹段，在螺纹段上啮合有螺母；所述的螺母连接有安装在平台上的驱动装置。

上述伞形风力发电机组的工作方法是：通过控制器检测风力发电机组的输出功率，当输出功率小于或等于额定功率时，则叶片处于打开状态，一旦输出功率大于额定功率，则控制器控制驱动装置工作，驱动装置带动螺旋旋转，螺母的旋转促使轴直线运动，轴在直线运动过程中，在连杆的作用下，使铰接在发电机转子上的叶片收合，控制输出功率在设定范围内，所述的设定范围是指发电机的最大输出功率；如输出功率小于或等于额定功率，在控制器控制驱动装置工作，驱动装置带动螺母反向旋转，则叶片打开。

上述结构的伞形风力发电机的工作原理是：伞形风力发电机组在正常工作状态下，叶片处于打开状态，一旦检测到发电机组的输出功率大于额定输出功率时，则控制驱动装置工作，驱动装置带动螺母旋转，由于轴与螺母相啮合，因此，轴会直线运动，轴在直线运动过程中，轴在连杆的作用下带动叶片收合，以减小叶片的扫风面积，从而在大风下控制发电机组的输出功率，起到了保护风力发电机组的目的。在本发明中，叶片的收合角度由风速和风量来确定。

作为改进，所述的驱动装置包括驱动电机、安装在驱动电机上的主动齿轮和安装在螺母上的从动齿轮，所述的主动齿轮和从动齿轮相啮合。上述驱动装置的结构简单，成本低。

作为改进，平台上安装有二个以上的支撑座，支撑座上安装有直线轴承，所述的轴由直线轴承支承。通过支撑座支撑轴，能提高轴的安装稳定性，且能提高轴移动的精度度，很能提高轴的刚性。

作为改进，在立柱上安装有控制器，控制器的输入端连接有功率探测器，控制器的输出端上连接驱动电机。

附图说明

图1为伞形风力发电机组去掉壳体后的立体图。

图2为叶片收合后伞形风力发电机组的立体图。

图3为伞形风力发电机组正面示意图。

图4为伞形风力发电机组的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。

如图1、图3和图4所示，伞形风力发电机组包括立柱1，在立柱1上安装有平台2，在平台2上安装有由一台以上发电机3组成的发电机组。如图4所示，发电机3包定子31和转子32，其中转子32包括一空心轴，在转子上铰接有叶片4。在空心轴上穿过有轴5，在轴5的后端即靠近叶片的一端安装有轴承6，轴承6上安装有活动座7，在活动座7和叶片4中部之间铰接有连杆8。在平台2上安装有支撑座9，支撑座9上安装有直线轴承10，轴5的前端由直线轴承10支承。轴的后端设有螺纹段，在螺纹段上啮合有螺母11，螺母11上连接有驱动装置，所述的驱动装置包括驱动电机121、安装在驱动电机121上的主动齿轮122和安装在螺母上的从动齿轮123，所述的主动齿轮122和从动齿轮123相啮合。

在立柱1上安装有控制器13，控制器13的输入端连接有功率探测器，控制器的输出端上连接驱动电机。     为了防水和防尘，在平台上安装有壳体14，所述的电机组、驱动装置位于壳体14内。

当伞形风力发电机的输出功率小于或等于额定功率时，如图1所示，叶片处于打开状态，此时的叶片的扫风面积大，即受风面积大。伞形风力发电机组在工作时，由功率探测器检测功率信号，并将功率信号输入到控制器13中，一旦检测到输出功率大于额定输出功率，则控制器13控制驱动电机121工作，驱动电机121带动主动齿轮122旋转，主动齿轮122带动从动齿轮123旋转，从动齿轮123带动螺母旋转，在螺母的作用下，轴5直线运动，如图2所示，轴的运动则通过连杆8带动叶片收合，从而减小扫风面积，以降低发电机的输出功率，达到在大风下保护风力发电组的目的；当检测到输出功率小于额定功率时，则由控制器控制驱动马达反向旋转，促使轴反向直线运动，以打开叶片，这样，就能使风力发电机处于恒功率的运行状态下。

在本发明中，叶片的收合角度由风速和风量来确定或是由输出功率来确定。

在本发明中，伞形风力发电机组中的风叶安装在下风位置，以便于叶片的打开和收合。

Claims (5)

1.一种伞形风力发电机组，包括立柱，在立柱上端安装有平台，在平台上安装有由一台以上发电机组成的发电机组，所述的发电机包括定子和转子，所述的定子安装在平台上，所述的转子通过轴承安装在定子内；其特征在于：在转子上铰接有叶片；所述的转子包括一空心轴，在空心轴上穿过有轴；在轴靠近叶片的一端枢接有活动座，活动座和叶片中部之间铰接有连杆；所述的轴上具有一螺纹段，在螺纹段上啮合有螺母；所述的螺母连接有安装在平台上的驱动装置；在立柱上安装有控制器，控制器的输入端连接有功率探测器，控制器的输出端上连接驱动电机。

2.根据权利要求1所述的伞形风力发电机组，其特征在于：平台上安装有二个以上的支撑座，支撑座上安装有直线轴承，所述的轴由直线轴承支承。

3.一种伞形风力发电机组的工作方法，其特征在于包括如下步骤：通过控制器检测风力发电机组的输出功率，当输出功率小于或等于额定功率时，则叶片处于打开状态，一旦输出功率大于最大功率，则控制器控制驱动装置工作，驱动装置带动螺母旋转，螺母的旋转促使轴直线运动，轴在直线运动过程中，在连杆的作用下，使铰接在发电机转子上的叶片收合，控制输出功率在设定范围内；如输出功率小于或等于额定功率，控制器控制驱动装置工作，驱动装置带动螺母反向旋转，则叶片打开。

4.根据权利要求3所述的伞形风力发电机组的工作方法，其特征在于：所述的驱动装置包括驱动电机、安装在驱动电机上的主动齿轮和安装在螺母上的从动齿轮，所述的主动齿轮和从动齿轮相啮合；驱动电机带动主动齿轮旋转，主动齿轮带动从动齿轮旋转，从动齿轮带动螺母旋转；驱动电机由控制器控制。

5.根据权利要求4所述的伞形风力发电机组的工作方法，其特征在于：在发电机上安装有功率检测器，功率检测器将发电组的输出功率信号输入到控制器中。