专利名称：小型风力发电机自动调桨限速装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及风力发电设备领域，用于小型风力发电机，根据发电机主轴转速的变化和风速的变化，自动调整风轮叶片的桨距角并限定风力发电机的最高工作转速。
背景技术：
现有5千瓦以下采用水平轴结构的小型风力发电机，其发电机主轴平行于风向，叶片一般固定安装在风轮上，因此，叶片的桨距角固定不变，这种结构简单的发电机的叶片抗风能力差，遇有超过允许工作风速的大风需按厂家要求预先放倒风机，否则叶片易折断。为此本人在先申请了“小型风力发电机的叶片桨距角自动调整装置”(中国专利申请号200420062921.2)，该装置由叶片、叶片轴、风轮等零部件构成，叶片轴一端固定在叶片宽度方向的一侧，另一端和一限位、回位装置相连，叶片轴由轴座固定在风轮上，当风力作用在叶片上时，叶片通过叶片轴带动风力发电机主轴旋转，风速超过正常工作风速时，叶片轴因风力的作用可以在轴座内扭转，从而调整叶片的桨距角，叶片轴扭转的角度由限位、回位装置控制，随着风力的加大，叶片扭转的角度增大，直至扭转的角度为90度，此时叶片的叶面和风向基本平行；随着叶片扭转角度即桨距角的变化，叶片获得的使其旋转的动力随之变化，以此调整发电机主轴的转速和实现叶片遇大风时不需放倒的目的。这种结构虽然可以根据风力的大小自动调整叶片的桨距角，在风速超出正常工作风速时能够保证风机运行，不需放倒风机，但当风速不稳定时，叶片转速变化较大，导致发电机转速不稳，输出电压波动较大；还有当发电机的负荷突然变小时，在发电机转速不稳、输出电压波动大的同时，发电机主轴会使风轮、风叶转速突然变大，严重时发电机甚至会发生飞车现象，给机组安全运行带来较大隐患。
发明内容
本实用新型的目的是设计一种使风力发电机转速较稳定且能限定发电机最高转速的小型风力发电机自动调桨限速装置。
本实用新型解决技术问题的方案是，一种小型风力发电机自动调桨限速装置，包括叶片、叶片轴、圆锥齿轮、风轮、带锥齿的轮盘、限位螺栓和回位拉簧，叶片轴一端和叶片固连，另一端和圆锥齿轮固连，与圆锥齿轮啮合的轮盘套在风轮的背面轴径上，轮盘上有限位螺栓，风轮上有弧形限位孔，回位拉簧的一端连在限位螺栓上，另一端连在风轮上，其特征在于，风轮的正面轴径上套有联动盘，联动盘与轮盘固接，联动盘上至少连接二个重锤，依靠转动时重锤产生的离心力，控制联动盘转动，并通过与之相连的轮盘等零件使风叶转动，同步调整风叶的桨距角。
本实用新型的优点是，结构简单、可靠，在不需要提供外力的情况下，通过转动的重锤所提供的离心力，可以方便地调整风叶桨距角、控制风叶转速从而达到控制发电机转速的目的。因为重锤有一定的重量，转动中有较大的惯性，所以，当风速不稳定时，风叶转速的变化必须克服重锤的惯性，因此，转速的变化得到“惯性”的缓冲而变的平缓；同样，当发电机负荷突然变化而引起发电机转速突然变化时，转速变化也会因这一“惯性”而变的平缓，使得电压的波动变的较小。重锤在转动时所产生的离心力，和转速的平方成正比，因此，转速的增大会使重锤的离心力迅速增大，通过调整重锤的重量和回位拉簧的拉力，就可限定在一定的转速下，重锤所产生的离心力使桨距角调整至90度，风叶不再获得动力而无法超速运转，有效控制了发电机飞车事故的发生，达到限定发电机转速的目的。
图1是本实用新型侧面的结构示意图，图中只画出一个风叶，其余风叶省略。
图2是本实用新型正面、正常工作状态下的结构示意图。
图3是本实用新型正面、桨距角调整至90度时的极限工作位置结构示意图。
具体实施方式
重锤50至少为二个且均匀分布，重锤50由多块金属盘构成，以便根据需要调整其重量，重锤50穿在拉杆52的一端并由螺母紧固，拉杆52的另一端与拉杆座53固接，拉杆座53与联动盘30铰接，拉杆滑动支座51套在拉杆52上，拉杆滑动支座51铰接在风轮10上；联动盘30套在风轮10的正面轴径14上，轮盘20套在风轮10的背面轴径12上，风轮10的锥形连接孔15和发电机主轴配合固接；限位螺栓21穿过风轮10的限位弧形孔13将联动盘30和轮盘20固接，回位拉簧70一端连在限位螺栓21上，另一端连在风轮10上的螺钉16上；工作时，风叶42迎风受力开始转动，此时，风叶42的桨距角为初始桨距角，限位螺栓21在风轮10弧形限位孔13的始端，当风速变大超过正常工作风速时，风叶42获得的动力加大，转速增加；此时，重锤50和风叶42同步转动，由于转动产生的离心力与转速的平方成正比，所以此时重锤50转动所产生的离心力迅速增加，这一离心力通过拉杆52和拉杆滑动支座51作用在拉杆座53上，使拉杆座53带动联动盘30逆风轮10转动方向转动，限位螺栓21离开弧形限位孔13的始端，带动轮盘20转动，并通过锥齿轮41、风叶轴40使风叶42转动，调整风叶42的桨距角，风叶42受力减小，转速下降并平衡在一个相对稳定的转速下，当风速更大、甚至是冲击性阵风，风叶42转速达到设定的最高转速时，重锤50产生的离心力使联动盘30转动到极限位置，此时限位螺栓21位移到风轮10上弧形限位孔13的终端，此时风叶42转动90度左右，叶面基本和风向平行，叶片42获得转动的动力基本为零，风叶42转速下降，达到新的平衡；风速下降时，风叶42转速下降，重锤50产生的离心力变小，在回位拉簧70的作用下，风叶42角度回转。工作时，不论是风速变化还是发电机负荷变化引起的风叶42转速的变化，都必须克服重锤50转动的惯性，这一惯性的影响，使得发电机的转速变得相对平稳，输出电压波动较小。为使回位拉簧70和重锤50之间的配合更易调控，联动盘30和风轮10之间可以设置扭簧60，扭簧60的一端卡在风轮10上的固定螺钉11上，另一端卡在联动盘30上开的凹槽54内，为方便调整扭力的大小，联动盘30上的凹槽54至少有3个。
权利要求1.一种小型风力发电机自动调桨限速装置，包括叶片(42)、叶片轴(40)、圆锥齿轮(41)、风轮(10)、带锥齿的轮盘(20)、限位螺栓(21)和回位拉簧(70)，叶片轴(40)一端和叶片(42)固连，另一端和圆锥齿轮(41)固连，与圆锥齿轮(41)啮合的轮盘(20)套在风轮(10)的背面轴径(12)上，轮盘(20)上有限位螺栓(21)，风轮(10)上有弧形限位孔(13)，回位拉簧(70)的一端连在限位螺栓(21)上，另一端连在风轮(10)上的螺钉(16)上，其特征在于，风轮(10)的正面轴径(14)上套有联动盘(30)，联动盘(30)与轮盘(20)固接，联动盘(30)上至少连接二个重锤(50)。
2.按权利要求1所述的小型风力发电机自动调桨限速装置，其特征在于，所述的重锤(50)至少为二个且均匀分布，重锤(50)由多块金属盘构成，重锤(50)穿在拉杆(52)的一端并由螺母紧固，拉杆(52)的另一端与拉杆座(53)固接，拉杆座(53)与联动盘(30)铰接，拉杆滑动支座(51)套在拉杆(52)上，拉杆滑动支座(51)铰接在风轮上(10)；限位螺栓(21)穿过风轮(10)的限位弧形孔(13)将轮盘(20)和联动盘(30)固接。
3.按权利要求1或2所述的小型风力发电机自动调桨限速装置，其特征在于，所述的联动盘(30)和风轮(10)之间可以设置扭簧(60)，扭簧(60)的一端卡在风轮(10)上的固定螺钉(11)上，另一端卡在联动盘(30)上开的凹槽(54)内，联动盘上的凹槽(54)至少有3个。
专利摘要一种小型风力发电机自动调桨限速装置，包括叶片、风轮、带锥齿的轮盘，轮盘套在风轮的背面轴径上，特征是，风轮的正面轴径上套有联动盘，联动盘上至少连接二个重锤。本实用新型结构简单、可靠，通过转动的重锤所提供的离心力，可以达到控制风叶转速和限定发电机转速的目的，有效控制发电机飞车事故的发生。同时因重锤转动的惯性，使风速或发电机负荷变化引起的发电机转速变化得到缓冲，使发电机输出电压波动较小。
文档编号F03D9/00GK2782976SQ200520069668
公开日2006年5月24日 申请日期2005年1月7日 优先权日2005年1月7日
发明者曹海珠 申请人:曹海珠