专利名称：带增速装置的小型风力发电机迎风限速装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水平轴式风力发电机的迎风限速装置，特别涉及一种带增速装置 的小型风力发电机迎风限速装置。
背景技术：
采用风能作为动力的风力发电机，由于风向的可变性和风速的不稳定性，风力发 电机必须有稳定的迎风机构和可靠的安全保护系统，以便在捕获更多风能的同时保护风力 发电机不受到破坏。现有的带有增速装置的小型风力发电机，无论是扩压式、集流式，还是浓缩型风力 发电机，由于具有一定的外形结构，使其不能像普通的小型风力发电那样通过尾翼调向、通 过偏心调速法调速，而是通过电动装置。这样既增加了风力发电机的成本，又增加了风力发 电机结构的复杂性，从而降低了风力发电机的稳定性。另外，电动装置一直在运转，要消耗 电能，从而增加了运行成本。现有的带有增速装置的小型风力发电机还有一个特点是风轮 与增速装置始终相对静止，当风速达到一定数值时，风轮与增速装置同时侧偏，当其偏转至 一定角度时，由于风向的突变，可能使风轮与加速装置正面迎风，从而造成风轮的突然加速 运转，容易损坏叶片。
实用新型内容本实用新型的目就是为解决上述问题，提出一种带增速装置的小型风力发电机迎 风限速装置，是一种在增速装置一直保持对风的情况下，风小时风轮正对着风向；风速超过 允许范围时，风轮侧偏以限制风轮转速的带增速装置的小型风力发电机迎风限速装置及其 方法。它不仅能有效地起到限速的效果，增加风力发电机工作的稳定性，且具有经济、简单， 安装维护方便的特点。本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的一种带增速装置的小型风力发电机迎风限速装置，它包括塔架装置，在塔架装置 上安装风能加速装置，风轮装置以与塔架装置偏置的方式安装在风能加速装置中心位置， 所述风能加速装置上安装有尾翼。所述塔架装置包括下塔架，上塔架通过回转体II安装在下塔架上，风能加速装置 则安装在上塔架上部，风轮装置与上塔架间偏心设置。所述风轮装置包括风轮，风轮与永磁发电机连接，永磁发电机通过支架安装在回 转体I上，回转体I安装在支撑管件上，支撑管件偏置于风能加速装置中，即支撑管件与上 塔架在纵向偏置；同时在支撑管件上端安装配重装置，配重装置与凸轮机构配合。所述配重装置包括配重，它安装在导轨上；所述凸轮机构包括在配重下方设置的 端面凸轮I，以及在回转体I上的上方设有端面凸轮。本实用新型所述的迎风限速的方法是将尾翼固定在加速装置上，使加速装置一直 正对着风向。风小时风轮正对着风向，不需要限速。当风速超过限定与凸轮机构的共同作用下，偏离正面迎风向。而这种偏离是通过将支撑风轮与发电机的支 撑管件偏置于加速装置中来实现的。在偏离时，风轮的旋转轴始终在水平面内绕支撑管件 摆动。本实用新型用简单的机械结构代替了传统带增速装置的小型风力发电机的电子 偏航系统，既降低了风力发电机的成本，又减小了风力发电机结构的复杂性，从而增加了风 力发电机的稳定性。
图1是本实用新型的一个实施例的风轮正面迎风状态结构示意图；图la为图1的局部放大图；图2是本实用新型的一个实施例的限速机构工作状态时结构示意图；图2a为图2的局部放大图。其中，1.尾翼，2.风能加速装置，3.风轮，4.导轨，5.配重，6.端面凸轮I，7.端面 凸轮II，8.永磁发电机，9.回转体I，10.支撑管件，11.上塔架，12.回转体II，13.下塔架， 14.支架。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。图1中，尾翼1固定在风能加速装置2的后端，风能加速装置2固定在上塔架11 上，上塔架11与下塔架13通过回转体1112相连接。导轨4固定在支撑管件10的上方，与 支撑管件10相对于风能加速装置2始终静止。配重5与端面凸轮6沿着导轨4上下滑动。 支撑管件10偏置于风能加速装置2中，回转体19安置于支撑管件10的顶部，端面凸轮117 固定在回转体19的正上方并与端面凸轮16啮合。风轮3安置在永磁发电机8上，永磁发 电机8与回转体19之间通过支架14固定，风轮3相对于支撑管件10是偏心的且可以通过 回转体19的作用绕支撑管件10水平摆动。如图2所示，当风速超过限定值时，作用于风轮3扫掠面上的偏转力矩大于配重5 的回位力矩，使风轮3产生侧偏，此时配重5被顶起，配重5的重心升高。如图1所示，当风 速再次小于限定值时，配重5的回位力矩大于风作用于风轮3产生的偏转力矩，使配重5回 到原位，风轮3再次正对着风向。如图1、图2所示，尾翼1控制风能加速装置2通过上塔架11与回转体1112的作 用绕着下塔架13水平摆动，以便保持正面迎风。本实用新型的工作方法为将尾翼固定在风能加速装置上，使风能加速装置一直正对着风向；风小时风轮正 对着风向，不需要限速；当风速超过限定值时，风轮在偏心支撑管件与凸轮机构的共同作用 下，偏离正面迎风向；在偏离时，风轮的旋转轴始终在水平面内绕支撑管件摆动。在对风力发电机进行保护的过程中，风轮安装在风能加速装置的中心，风轮相对 于其绕着摆动的支撑管件偏置安装，亦即有一偏心距，作用在风轮扫掠面上的偏转力矩使 风轮水平侧偏，偏离风向，从而达到限速目的，实现对风力发电机的保护。在支撑管件正上方，安置一带有回位力矩的配重；当风速超过限定值时，风轮产生侧偏，从而把配重顶起；当风速低于限定数值时，配重自动落下，使风轮回到原位。所述支撑管件配重通过凸轮机构进行连接；当风轮的扫掠面正向迎风时，配重的 重心最低；随着风轮侧偏角度的增加，配重的重心逐渐升高。作用在风轮扫掠面上的偏转力矩带动风轮偏离正面迎风方向的极限位置是风轮 的扫掠面平行于风向，此时，风轮不再旋转。
权利要求一种带增速装置的小型风力发电机迎风限速装置，它包括塔架装置，在塔架装置上安装风能加速装置(2)，风轮装置以与塔架装置偏置的方式安装在风能加速装置(2)中心位置，其特征是，所述风能加速装置(2)上安装有尾翼(1)。
2.如权利要求1所述的带增速装置的小型风力发电机迎风限速装置，其特征是，所述 塔架装置包括下塔架(13)，上塔架(11)通过回转体11(12)安装在下塔架(13)上，风能加 速装置(2)则安装在上塔架(11)上部，风轮装置与上塔架(11)间偏心设置。
3.如权利要求1或2所述的带增速装置的小型风力发电机迎风限速装置，其特征是，所 述风轮装置包括风轮(3)，风轮(3)与永磁发电机(8)连接，永磁发电机(8)通过支架(14) 安装在回转体1(9)上，回转体1(9)安装在支撑管件(10)上，支撑管件(10)偏置于风能加 速装置⑵中，即支撑管件(10)与上塔架(11)在纵向偏置；同时在支撑管件(10)上端安 装配重装置，配重装置与凸轮机构配合。
4.如权利要求3所述的带增速装置的小型风力发电机迎风限速装置，其特征是，所述 配重装置包括配重(5)，它安装在导轨(4)上；所述凸轮机构包括在配重(5)下方设置的端 面凸轮I (6)，以及在回转体I (9)上的上方设有端面凸轮(7)。
专利摘要本实用新型涉及一种带增速装置的小型风力发电机迎风限速装置，是一种在增速装置一直保持对风的情况下，风小时风轮正对着风向；风速超过允许范围时，风轮侧偏以限制风轮转速的带增速装置的小型风力发电机迎风限速装置及其方法。它不仅能有效地起到限速的效果，增加风力发电机工作的稳定性，且具有经济、简单，安装维护方便的特点。其结构为它包括塔架装置，在塔架装置上安装风能加速装置，风轮装置以与塔架装置偏置的方式安装在风能加速装置中心位置，所述风能加速装置上安装有尾翼。
文档编号F03D9/00GK201582051SQ20092029079
公开日2010年9月15日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者杨宝昆, 齐保良, 齐天 申请人:山东建筑大学