一种垂直轴风力发电机的功率控制装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型一种垂直轴风力发电机的功率控制装置，包括主动盘、V型槽及从动盘，其特征是：还包括刹车块和调节机构；主动盘与V型槽相对转动；从动盘下表面与V型槽连接；刹车块通过销钉与主动盘连接，且刹车块可绕销钉转动；调节机构包括调节螺栓、调节螺母、弹簧及固定架，弹簧的下端与调节螺栓配合，上端与刹车块的定位柱配合；调节螺母、调节螺栓及固定架同轴配合。本实用新型解决了垂直轴风力发电机在高风速时输出功率过大对发电机和控制电路造成破坏的问题，并可控制其输出的最大功率值。
【专利说明】
-种垂直轴风力发电机的功率控制装置
技术领域
[0001] 本实用新型设及功率控制装置，具体是一种垂直轴风力发电机的功率控制装置。
【背景技术】
[0002] 随着不可再生能源的消耗与环境的不断恶化，可再生能源的利用得到了人们的重 视，风能是一种清洁的可再生能源，为了应对能源危机及环境恶化等突出问题，我国制定了 能源战略行动计划，指出着重优化能源结构，且到2020年风电能源在总体能源的比重大幅 度增加。
[0003] 近几年离网小型垂直风力发电机得到大力推广，其占用空间较小，安装方便，便于 维修;无迎风装置，能接受任意风向；启动风速低等，但由于没有水平轴风力发电机的"变奖 距机构"，其在强风条件下会因输出功率过大而破坏发电机及控制电路，因此，通过对现有 的小型垂直轴风力发电机改进，限定其最大输出功率对其进一步的推广应用具有一定意 义。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的是针对现有垂直轴风力发电机存在的问题，而提供一种W风力 发电机旋转时的离屯、力为动力的最大输出功率控制装置，该装置结构简单，重量轻，可靠性 高，使用寿命长。
[0005] 实现本使用新型目的的技术方案是：W调节机构控制主动盘与从动盘的离合，通 过对调节螺母调节实现对垂直轴风力发电机输出最大功率值的控制。
[0006] -种垂直轴风力发电机的功率控制装置，包括主动盘、V型槽及从动盘，与现有技 术不同的是：
[0007] 还包括刹车块和调节机构;主动盘与V型槽相对转动;从动盘下表面与V型槽连接； [000引刹车块通过销钉与主动盘连接，且刹车块可绕销钉转动；
[0009] 调节机构包括调节螺栓、调节螺母、弹黃及固定架，弹黃的下端与调节螺栓配合， 上端与刹车块的定位柱配合;调节螺母、调节螺栓及固定架同轴配合。
[0010] 所述主动盘内设有2个与主动盘圆屯、对称的销钉；主动盘外缘均匀分布有4个凸 片，每个凸片上均设有装配孔;主动盘底面设有用于固定调节机构的定位螺孔，主动盘中屯、 设有旋转轴和设置在旋转轴外的空屯、圆柱，在圆柱上端设有两个凸键。
[0011] 所述从动盘上表面设有9个立柱螺孔，在从动盘下表面均匀布设有四个螺孔，用于 与V型槽的装配;从动盘的内表面设有推力球轴承，该推力球轴承设有凹槽。
[0012] 所述从动盘上表面通过立柱螺孔与盘式发电机的外壳连接。
[OOU]所述V型槽包括四个均匀分布的螺孔，在V型槽内部设有夹角为60°槽口，在槽口顶 端设有缓冲槽。
[0014]所述的刹车块上设有销钉孔，刹车块的顶部设有与调节机构的弹黃连接的定位柱 及便于刹车片拆卸的固定螺孔，刹车片安装在刹车块的顶部与V型槽的槽口壁接触;刹车块 的尾部设有重力球，重力球与刹车块通过螺纹配合。
[0015] 所述调节机构的调节螺母为两个，分别位于固定架的两端。
[0016] 所述的刹车块、调节机构均为两个，分别与主动盘的旋转轴中屯、对称。
[0017] 本实用新型控制垂直轴风力机最大功率的装置安装在垂直轴风力发电机的风轮 与盘式发电机之间。正常工况时，风轮逆时针的转动带动主动盘与刹车块的转动，由于此时 弹黃提供的作用力大于重力球的离屯、力，因此，V型槽在刹车块静摩擦力作用下转动，进而 带动从动盘与盘式发电机的转动;大风速时风轮转速增加，重力球提供的离屯、力大于弹黃 的作用力，刹车块与V型槽分离。
[0018] 本实用新型的有益效果是：
[0019] (1)控制垂直轴风力机最大功率的装置能够有效地解决垂直轴风力发电机在高风 速时输出功率过大的问题，通过调节螺母控制弹黃的作用力，实现了输出最大功率值的可 控；
[0020] (2)通过风轮旋转时的离屯、力工作，无需提供额外动力;一对刹车块和调节机构分 别与旋转轴中屯、对称，增加了可靠性与使用寿命;结构简单，重量轻。
【附图说明】
[0021 ]图1为控制功率装置的外部结构示意图；
[0022] 图2为控制功率装置的主动盘结构示意图；
[0023] 图3为控制功率装置的从动盘结构示意图；
[0024] 图4为控制功率装置的内部结构示意图；
[0025] 图5为控制功率装置的刹车块结构示意图；
[0026] 图6为控制功率装置的V型槽结构示意图；
[0027] 图巧图6的A-A向剖视图；
[0028] 图8为图7的I处放大1:5倍的结构示意图
[0029] 图9为控制功率装置的内部结构尺寸标注示意图。
[0030] 图中，1.主动盘1-1.装配孔1-2.空屯、圆柱1-3.销钉1-4.凸片2.V型槽2-1. 螺孔A 2-2.槽口 2-3.缓冲槽3.从动盘3-1.立柱螺孔3-2.螺孔B 4.刹车块4-1.销钉孔 4-2.定位柱4-3.固定螺孔5.弹黃6.第一调节螺母7.固定架8.第二调节螺母9.调节 螺栓10.推力球11.重力球12.固定孔13.推力球轴承14.刹车片。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图W具体实施例对本实用新型作进一步的具体说明，但不是对本实用 新型的限制。
[0032] 如图1、2、3所示，本实用新型一种垂直轴风力发电机的功率控制装置，由主动盘1、 V型槽2、从动盘3、刹车块4、调节机构等构成；
[0033] 主动盘1内设有2个与主动盘1圆屯、对称的销钉1-3;主动盘1外缘均匀分布有4个凸 片1-4,每个凸片1-4上均设有装配孔1-1;主动盘1通过装配孔1-1与风轮连接，主动盘1底面 设有用于固定调节机构的定位螺孔，主动盘1中屯、设有空屯、圆柱1-2,在圆柱1-2上端设有两 个凸键。
[0034] 从动盘2上表面设有9个立柱螺孔，通过立柱螺孔3-1与发电机连接，在从动盘2下 表面均匀布设有四个螺孔，用于与V型槽的装配，V型槽2的螺孔A2-1与从动盘3的螺孔B3-2 通过螺钉连接;从动盘的内表面设有推力球轴承13,该推力球轴承13设有凹槽。
[0035] 如图4所示，调节机构是整个装置的核屯、，包括调节螺栓9、第一调节螺母6、第二调 节螺母8、弹黃5及固定架7;弹黃5的下端与调节螺栓9配合，上端与刹车块4的定位柱4-2配 合;第一调节螺母6、第二调节螺母8、调节螺栓9及固定架7同轴配合，第一调节螺母6和第二 调节螺母8分别位于固定架7的两端。
[0036] 如图5所示，刹车块4包括安装刹车块4的销钉孔4-1，刹车块4的顶部设有定位弹黃 5的定位柱4-2及便于刹车片14拆卸的固定螺孔4-3;刹车片14安装在刹车块4的顶部与V型 槽2的槽口 2-2壁接触;刹车块4的尾部设有重力球11，重力球11与刹车块4通过螺纹配合。
[0037] 如图6-8所示，V型槽2包括四个均匀分布的螺孔A2-1，在V型槽内部设有夹角为60° 槽口 2-2，在槽口 2-2顶端设有缓冲槽2-3。
[0038] 如图9所示，本装置特性按W下方法解出，基本计算公式如下：
[0039] (1)当风轮超过一定转速时，使刹车块与V型槽分离，满足公式：
[0040] F离cos4x广巧辟2-F辭3 含 0 (1)
[0041] 式中:鴨一-重力球离屯、力(N) ;F弹一一弹黃的作用力(N) -离屯、力分力(N);
[0042] F静一一刹车块所受的静摩擦力(N) ;xi-一销钉到重力球球屯、距离(m);
[0043] X2--F弹与销钉的距罔(m) ;X3--F静与销钉的距罔(m)。
[0044] (2)重力球离屯、力计算公式：
[0045] F离=m〇2ri 口）
[0046] 式中:m-一重力球的重量化g); ?--风轮的角速度(rad/s);
[0047] ri-重力球旋转半径(m)。
[0048] (3)发电机一定功率时的所需扭矩：
[0049]
(3)
[0050] 式中:P--发电机输出功率化W) ;n--发电机转速(r/min)。
[0051] (4)刹车块所受的静摩擦力计算公式：
[00 对 C4)
[0化3] -一輪到旋转中屯、距离(m)。
[0054] i功率为时，刹车块恰好脱离V型槽的压缩量：
[0 化 5] (5)
[0056] 式中:K--弹黃刚度(N/mm)。[0化7] 由/A井n 俱面I.猫嘗的店縮4^底占服制发电机输出的最大功率关系；
[0059] 式中；；ri = 0.09m;r2 = 0. llm;xi = 0.16m;X2 = 0.03m;X3 = 0.02m;K = 50N/mm。[0060] 实施例：
[0化8] (6)
[0061] W某种家用垂直轴风力发电机为例，若限制其最大输出功率P为200W，则此时转速 n为10(K)r/min，由公式(6)得出cK 8.2mm，即将通过调节螺母时弹黃由自然长度压缩8.2mm， 其最大输出功率限制为200W。
[0062] 本实用新型功率控制装置，其工作过程是：
[0063] 在正常工况下，风轮逆时针转动带动主动盘1转动，刹车块4在销钉1-3作用下随主 动盘1转动，V型槽2在刹车块4上的刹车片14的静摩擦力作用下转动，进而带动从动盘3的转 动，此时，该装置所有构件W相同的角速度旋转;风轮的转速随着风速的增加而增加，当转 速超过一定值时，刹车块4尾部的重力球11所受的离屯、力大于弹黃5所提供的作用力，进而 刹车块4绕着销钉1-3转动，刹车片14脱离V型槽2,进而主动盘1与从动盘3在推力球轴承13 作用下相对转动，当转速降低时，弹黃5的作用力大于重力球11的离屯、力，刹车块4恢复到正 常工况状态;通过调节调节螺母6(8)可W控制弹黃5的作用力的大小，进而实现控制垂直轴 风力发电机最大功率的输出值。
【主权项】
1. 一种垂直轴风力发电机的功率控制装置，包括主动盘、V型槽及从动盘，其特征是： 还包括刹车块和调节机构;主动盘与V型槽相对转动;从动盘下表面与V型槽连接； 刹车块通过销钉与主动盘连接，且刹车块可绕销钉转动； 调节机构包括调节螺栓、调节螺母、弹簧及固定架，弹簧的下端与调节螺栓配合，上端 与刹车块的定位柱配合;调节螺母、调节螺栓及固定架同轴配合。2. 根据权利要求1所述的功率控制装置，其特征是:所述主动盘内设有与主动盘圆心对 称的销钉;主动盘外缘均匀分布有数个凸片，每个凸片上均设有装配孔;主动盘底面设有用 于固定调节机构的定位螺孔，主动盘中心设有旋转轴和设置在旋转轴外的空心圆柱，在圆 柱上端设有两个凸键。3. 根据权利要求1所述的功率控制装置，其特征是:所述从动盘上表面设有立柱螺孔， 在从动盘下表面均匀布设有四个螺孔，用于与V型槽的装配;从动盘的内表面设有推力球轴 承，该推力球轴承设有凹槽。4. 根据权利要求1所述的功率控制装置，其特征是:所述从动盘上表面通过立柱螺孔与 盘式发电机的外壳连接。5. 根据权利要求1所述的功率控制装置，其特征是:所述V型槽包括数个均匀分布的螺 孔，在V型槽内部设有夹角为60°槽口，在槽口顶端设有缓冲槽。6. 根据权利要求1所述的功率控制装置，其特征是:所述的刹车块上设有销钉孔，刹车 块的顶部设有与调节机构的弹簧连接的定位柱及便于刹车片拆卸的固定螺孔，刹车片安装 在刹车块的顶部与V型槽的槽口壁接触;刹车块的尾部设有重力球，重力球与刹车块通过螺 纹配合。7. 根据权利要求1所述的功率控制装置，其特征是:所述调节机构的调节螺母为两个， 分别位于固定架的两端。8. 根据权利要求1所述的功率控制装置，其特征是:所述的刹车块、调节机构均为两个， 分别与主动盘的旋转轴中心对称。
【文档编号】F03D7/06GK205533011SQ201620052521
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月20日
【发明人】莫秋云, 刘希昌, 严顺康, 施军建, 尹永庆
【申请人】桂林电子科技大学