专利名称：小型风力发电机的调速装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及风力发电机的控制，尤其是一种能够实现桨距变化的小型风 力发电机的调速装置。
背景技术：
小型风力发电机是利用风能驱动风轮带动发电机发电的一种设备，有效 地解决了无电地区的供电问题。这种小型风力发电机主要由桨叶、桨叶座、 固定座、发电机组成，桨叶经桨叶座固定在固定座上，固定座固定装配在发 电机的驱动轴上，并在前侧端部安装有护罩，发电机尾部固定联接有尾舵杆， 尾舵杆端部固定联接有风舵板。目前，小型风力发电机在使用过程中，因自 然界中的风速、风向变化无常，普遍存在着"无风盼有风，有风怕大风"的 现象。为了保障小型风力发电机运行的可靠性，避免发电机因超负荷运转而 造成损坏，防止发电机输出电压突然升高而烧损其他附属元器件，在小型风 力发电机上均带有调速机构。例如，小型风力发电机的调速有的采用尾舵偏 航对风技术，其工作原理是在尾舵杆上拴绳，用人工拖动，使风力发电机侧 风调速。这种调速方式的缺点是人工调速麻烦，对于不定风向的阵风调速作 用有限，达不到无人值守的要求。另外，在调速过程时，人工手动操作，对 突如其来的强阵风，会造成来不及手工拖动侧风调速，使风力发电机飞车失
速，从而导致风力发电机整个系统损坏或烧毁。又如，在2001年9月19日 公告的CN2448941Y的中国实用新型专利说明书中公开的"风罩式小型风力 发电机的自适应调速装置"，其由套体、轴承、滑道、电机、弹簧及壳体组成， 轴承设于壳体两边的滑道内并和壳体连接，弹簧的一端和套体连接，另一端 和电机连接固定，电机设于壳体内。该自适应调速装置的工作原理是依据 风罩内不同截面风力强度迅速递减的规律，当风速超过额定值时，该装置拉 动电机及风轮位移，使风轮处于一适当位置，限制了转速的增加，消除强风 飞车的危险，但是这种顺风向风力发电机的结构形式，塔影效应要降低风力发 电机性能，同时，增加的风罩也大大影响风力发电机在大风中运行的安全性。 再如，在2000年10月18日公告的CN2401705Y的中国实用新型专利说明书
中公开的"一种风力发电机的变桨距调速装置"，该公开的变桨距调速装置包括 有随桨叶连调速轴转动并输出功率的转盘上，盘上装有偏转限位块、带座的锥 台形弹簧及安装调整轴的前、后轴承座，在两轴承座之间的调速轴上，装有一 端连调力件并固定在弹簧顶面平盘、另一端抵靠在限位块上的杠杆。当风力超 过机组运转额定值时，桨叶带调速轴连带杠杆偏转使调力件拉着平盘使弹簧变 形，自动变桨距，以保持机组运转正常，供障了供电质量。但是，上述结构的 风力发电机的变桨距调速装置存在所用零部件多，其桨叶在极限位置下的迎风 面积过大，也会影响风力发电机安全风速的提高，导致风力发电机抗大风能力 的降低。
发明内容
为解决现有风力发电机在超过额定风速的情况下，调速装置无法安全保障 机组正常运行的问题，本发明提供一种小型风力发电机的调速装置，该小型风 力发电机的调速装置不仅可保障机组运行安全、可靠、高效，而且做到在大风
中(25m/s—20m/s)，风轮转速不超GB10760. 1-89小型风力发电机技术条件中 规定的发电机正常工作转速最大值。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是:一种风力发电机的调速装置，包 括桨叶、桨叶座、固定座和发电机的驱动轴，桨叶固定安装在桨叶座上，固定 座固定装配在发电机的驱动轴上，并在固定座的装配端部安装有护罩，其特点 是所述的固定座是由一个装配基体和一个与该装配基体一体设置的滑座基体 组成，在固定座的滑座基体上开有导向键槽，该固定座的滑座基体上套装有滑 套，滑套上固定装配的导向键对应装配在滑座基体的导向键槽内，并可在该导 向键槽内轴向移动，在滑套的端部还设置一挡套，该挡套用连接件装配在固定 座的滑座基体上，在滑套与挡套之间安装一压縮弹簧，所述的桨叶座经过一转 轴装配在滑套上，并可绕转轴转动，在固定座上紧固一拨杆，且该拨杆装配在 桨叶座上的导向槽内，桨叶座上的导向槽可沿拨杆滑动。
所述的设置在桨叶座上与拨杆配合的导向槽呈人字形。
所述的装配在桨叶座导向槽内的拨杆上套装有一滚动套，该滚动套由一与 拨杆配合的挡圈固定限位。
本发明通用性好，现有的已安装的尾舵迎风的小型风力发电机(国际电机)，
只需将原风轮拆下，无需改动或简单改动即可替换使用；结构合理，可做多桨 叶设计，加工方便，刚性好，增加了使用的可靠性、安全性，提高了风力发电
机的年能量输出，若与蓄电池充电控制器配合，可实现在风速不大于25m/s的 情况下，小型风力发电机的无人值守；同时，本发明对阵风反应迅速、动作准 确，适合在风速多变的地区使用。
下面结合附图对本发明做进一歩的详细说明。
图l是本发明的装配视图。
图2是图1中沿C一C线的剖视图。
图3是图1的俯视图，也是本发明当风速小于、等于额定风速时的工作状 态图。
图4是本发明当大风压迫桨叶、桨距角至最大化时的工作状态图。 图中标记l.桨叶，2.桨叶座，3.固定座，4.发电机驱动轴，5.护罩，6. 装配基体，7.滑座基体，8.滑套，9.挡套，IO.压縮弹簧，ll.导向键槽，12.，-向键，13.转轴，14.拨杆，15.导向槽，16.滚动套，17.挡圈。
具体实施例方式
在图1中， 一种风力发电机的调速装置，包括桨叶(1)、桨叶座(2)、固 定座(3)和发电机的驱动轴(4)。固定座(3)固定装配在发电机的驱动轴(4) 上，并在固定座(3)的装配端部安装有护罩(5)。
图1、图2所示，桨叶(1)采用的是三桨叶，分别经过联接螺钉固定安装 在桨叶座(2)上。
如图1所示，固定座(3)是由一个装配基体(6)和一个与该装配基体(6) 一体设置的滑座基体(7)组成。所述的护罩(5)是经固定螺钉安装在装配基 体(6)的端部。
在图l中，在固定座(3)的滑座基体(7)上开有导向键槽(11)，且在固 定座(3)的滑座基体(7)上套装有滑套(8)。
图l、图2中，滑套(8)上固定装配有导向键(12)，导向键(12)对应装 配在滑座基体(7)的导向键槽(11)内，并可在该导向键槽(11)内轴向移动。 因此，滑套(8)受导向键(12)的限制，只能与固定座的滑座基体(7)之间
做轴向移动，而两者不能做相对转动。
图1中，在滑套(8)的端部还设置一挡套(9)，该挡套(9)用联接螺钉 固定安装在固定座的滑座基体(7)的端部上，在滑套(8)与挡套(9)之间装 配有一压縮弹簧(10)。
如图2、图3所示，桨叶座(2)经过一转轴(13)装配在滑套(8)上，并 可绕转轴(13)转动。该转轴(13)是一端设有联接螺纹，另一端设有限位肩 台，转轴(13)的联接螺纹端与滑套(8)螺纹联接，限位肩台限制桨叶座(2) 的轴向蹿动。
图2中，为了装配方便，滑套(8)上固定装配的导向键(12)是经一沉孔 螺钉装配在转轴(13)的联接螺纹端上。
另外，需要说明的是，由于本发明桨叶(1)采用的是三桨叶，因此桨叶座 (2)也是三支，三桨叶座(2)是彼此均隔120°装配在滑套(8)上的(图中 未给出)。
如图l、图3、图4所示，在固定座(3)上紧固一拨杆(14)，且该拨杆(14) 装配在桨叶座(2)上的导向槽(15)内，该导向槽(15)呈人字形，可沿拨杆 (14)滑动。
在图1中，为了减少摩擦，装配在桨叶座导向槽内的拨杆(14)上套装有 一滚动套(16)，该滚动套(16)由一与拨杆(14)酉己合的挡圈(17)固定限位。
当自然风速低于额定风速时，本发明的桨叶面承受的正压力未达到压縮弹 簧的压縮力，压縮弹簧不变形，如图3所示，本发明调速装置不工作。
当大风通过桨叶(1)时，其叶面承受的正压力超出设计要求时，如图4所 示，桨叶(1)通过安装在桨叶根部的桨叶座(2)，推动滑套(8)压縮压力弹簧 后移，同时桨叶座(2)上的导向槽(15)在拨杆(14)上滑动，桨叶座(2) 绕转轴(13)偏移，加大了拨杆(14)与转轴(13)的中心距。即直角三角形 AB0中的边长A0 (见图3)加大到A'0'(见图4)，桨叶的安装角由初始状态的 a相应增大到a '，变桨距目的达到。
风速回落，桨叶受力减小，则滑套在压力弹簧的推动下回位，桨叶恢复到 初始安装角。
桨叶座(2)上导向槽(15)的人字形设计可使a角度的变化有这样一个过
程当风速在额定风速至设定风速(如20m/s)之间时，a'角增加缓慢，保障 发电机不超最高转速。当风速超出设定风速时，a'角快速增大，桨叶受力迅速
减小，风轮转动阻力增加，转速降低。
本发明通过压縮弹簧工作压力的调整和桨叶座上导向槽参数的修订，可以 满足在设计风轮时的不同要求。
将本发明调速装置应用于500W小型风力发电机，实验证明在风力7-8级阵 风9级的大风中，风轮运转平稳、可靠，发电机工作正常。
需要指出的是，上述均为本发明的技术方案，凡依本发明所做的未超出其 功能作用的改变、扩大范围的使用，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1、一种风力发电机的调速装置，包括桨叶、桨叶座、固定座和发电机的驱动轴，桨叶固定安装在桨叶座上，固定座固定装配在发电机的驱动轴上，并在固定座的装配端部安装有护罩，其特征在于所述的固定座是由一个装配基体和一个与该装配基体一体设置的滑座基体组成，在固定座的滑座基体上开有导向键槽，该固定座的滑座基体上套装有滑套，滑套上固定装配的导向键对应装配在滑座基体的导向键槽内，并可在该导向键槽内轴向移动，在滑套的端部还设置一挡套，该挡套用连接件装配在固定座的滑座基体上，在滑套与挡套之间安装一压缩弹簧，所述的桨叶座经过一转轴装配在滑套上，并可绕转轴转动，在固定座上紧固一拨杆，且该拨杆装配在桨叶座上的导向槽内，桨叶座上的导向槽可沿拨杆滑动。
2、 根据权利要求1所述的一种风力发电机的调速装置，其特征在于所述的设置在桨叶座上与拨杆配合的导向槽呈人字形。
3、 根据权利要求1或2所述的一种风力发电机的调速装置，其特征在于 所述的装配在桨叶座导向槽内的拨杆上套装有一滚动套，该滚动套由一与拨杆 配合的挡圈固定限位。
全文摘要
本发明涉及一种桨距变化的小型风力发电机的调速装置。其桨叶安装在桨叶座上，安装有护罩的固定座固定装配在发电机的驱动轴上，特点是固定座是由装配基体和滑座基体组成，在滑座基体上开有导向键槽，并套装有滑套，滑套上固定装配的导向键对应装配在所述导向键槽内，可在该导向键槽内轴向移动，在滑套的端部设置一挡套，挡套用连接件装配在滑座基体上，在滑套与挡套之间安装一压缩弹簧，桨叶座经过一转轴装配在滑套上，并可绕转轴转动，在固定座上紧固一拨杆，且该拨杆装配在桨叶座上的导向槽内，导向槽可沿拨杆滑动。本发明通用性好，结构合理，加工方便，使用可靠，实现了小型风力发电机的无人值守，适合在风速多变的地区使用。
文档编号F03D7/00GK101358577SQ20071001645
公开日2009年2月4日 申请日期2007年8月3日 优先权日2007年8月3日
发明者张望高, 戴云飞 申请人:张望高