一种垂直轴硅油缓速装置及应用其的风力发电机的制作方法

本实用新型涉及风力发电机技术领域，具体涉及一种垂直轴硅油缓速装置及应用其的风力发电机。

背景技术：

风力发电机受风速大小的影响，导致发电机转速不同，对于固定叶片转角的垂直轴风力发电机，其风轮的转速和风速成正比，在叶片转角一定的条件下，风速越高，风轮的转速也越高。在实际的自然环境中，风速是始终不断变化的，尤其在强对流气候环境中，风速会发生较大的变化，风速较大的情况下，需要功率更大的发电机与风轮匹配，使得垂直轴风力发电机在较高的风速下保持额定工作状态；若发电机设计的额定风速较高，发动机在低风速时的效率就降低，因此上述设计反而降低了发动机在低速时的效率。此外，在高风速状态下，为防止设备损坏，传统风力发电机安装的刹车系统，会在风速高时，启动刹车，让风力发电机停止转动，使风力发电机不能发电，导致整个发电系统效率低，造成资源浪费。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种垂直轴硅油缓速装置及应用其的风力发电机，其解决了现有技术的风力发电机的刹车系统制造成本高，使用时会导致风力发电机的效率低，造成资源浪费的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种垂直轴硅油缓速装置，所述缓速装置包括一圆柱形缸体、叶轮以及活塞，所述圆柱形缸体内具有一定的容置空间，所述叶轮和活塞设置在该容置空间内；

所述圆柱形缸体具有上盖体和下盖体，所述叶轮通过旋转轴与所述上盖体可转动连接；

所述活塞通过活塞杆与所述下盖体可滑动连接；

所述活塞与所述上盖体之间具有硅油，随着活塞的上下运动，使得叶轮和硅油接触或分离。

所述硅油的体积量为活塞位于最低处时，活塞上表面与上盖体之间容置空间体积的80％。

所述缓速装置还包括伺服电机，所述伺服电机与所述活塞连接。

所述叶轮轴与所述上盖体之间设有油封。

所述油封为润滑脂油封、骨架油封或旋转油封。

所述叶轮轴通过轴承与所述上盖体连接。

本实用新型还提供一种应用上述所述的垂直轴硅油缓速装置的风力发电机，所述风力发电机包括发电机垂直轴硅油缓速装置、伺服电机和控制装置，所述叶轮与所述发电机的转子转动连接，所述控制装置分别与所述发电机、伺服电机连接。

所述风力发电机还包括风速仪，所述风速仪与控制装置连接。

所述风力发电机还包括电压频率测量仪，所述电压频率测量仪分别与所述发电机、所述控制装置连接。

本实用新型的垂直轴硅油缓速装置具有如下优点：

本实用新型的垂直轴硅油缓速装置避免了目前机械制动产生的机械磨损和风能浪费，保证了风力发电机转速的稳定性，提高了发电机的电能产出效率，本实用新型减少了工人的后期对风电机维护修理的工作量，本实用新型的风力发电机的性能更加稳定可靠，从长期应用和成本控制的角度出发，本实用新型的风力发电机大大降低了安装以及运行成本，提高了能量的利用率。

附图说明

图1为本实用新型的垂直轴硅油缓速装置的结构示意图。

图2为本实用新型第一实施例的风力发电机的组成示意图。

图3为本实用新型第二实施例的风力发电机的组成示意图。

图4为本实用新型第三实施例的风力发电机的组成示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型提供了一种垂直轴硅油缓速装置，其具有一圆柱形缸体1、叶轮2及活塞，该圆柱形缸体1内具有一定的容置空间，叶轮2、活塞4设置在该容置空间内，圆柱形缸体1具有上盖体和下盖体，叶轮通过旋转轴与上盖体可转动连接；活塞通过活塞杆与下盖体可滑动连接；活塞4与上盖体之间具有硅油3，随着活塞4的上下运动，使得叶轮2和硅油3接触或分离。较佳的，硅油3的体积量为活塞4位于最低处时，活塞4上表面与上盖体之间容置空间的60％-90％，较佳的，硅油3的体积量为活塞4上表面与上盖体之间容置空间的80％，试验证明，当硅油3占该容置空间80％时，当活塞4向上移动时，可以很好的控制硅油3与叶轮2之间的相互作用，硅油3具有最佳的缓速作用，保证维持叶轮2一定的阻滞力，很好的保持风力发电机的稳定、持续运行。

如图2所示，本实用新型的垂直轴硅油缓速装置还包括伺服电机8，伺服电机8与活塞杆41连接，活塞杆41在伺服电机8的驱动下，驱动活塞4在圆柱形缸体1内上下运动，当活塞4向上运动时，活塞4会推动硅油3向上运动，使得硅油3逐渐与叶轮2接触，硅油3在叶轮2的搅拌下会受热膨胀，并产生气泡，产生极大的粘性阻力，从而对叶轮2的转动形成阻力，以降低叶轮2的转动速度；当活塞4向下运动时，叶轮2与硅油3分离，叶轮2对发电机6无阻滞作用。

其中，叶轮轴21通过轴承与上盖体连接，叶轮轴21与上盖体之间设有油封5，油封5为润滑脂油封、骨架油封或旋转油封；活塞杆41与下盖体滑动连接，在活塞杆41与下盖体之间设有油封5，更好的防止润滑油漏出，保持活塞杆41与下盖体之间始终保持润滑，延长缓速装置的使用寿命。

如图2所示第一实施例的风力发电机的组成示意图，本实用新型的垂直轴硅油缓速装置的风力发电机包括垂直轴硅油缓速装置、发电机6、控制装置9以及发电机电压频率测量仪103，叶轮2与发电机6的转子转动连接，控制装置9分别与发电机电压频率测量仪103、发电机6、伺服电机8控制连接，发电机电压频率测量仪103与发电机6连接。叶轮2的旋转轴21通过齿式离合器与发电机轴转子连接，叶轮2与发电机转子同步旋转。发电机电压频率测量仪103测量发电机6电压的大小以及电压频率高低，若发电机6的电压和电压频率恒定，控制装置9不发出控制信号，此时活塞4处于低位，缸体1内的叶轮2与硅油3分离，叶轮2不影响发电机6的转速，发电机6正常运行；在高风速的状态下，由于发电机6运转速度加快，发电机电压频率测量仪103测得的电压升高，发电机6的电压频率增高，控制装置9根据测得的电压以及电压频率升高信号，发出控制信号，控制伺服电机8启动，伺服电机8驱动活塞杆41，活塞4向上运动，将缸体1内的硅油3向上推动，使得硅油3与叶轮2接触，叶轮2搅动硅油3，硅油3在叶轮2的搅拌下受热膨胀，并产生极大的粘性阻力，通过叶轮轴21传递给发电机转子，从而使得发电机转速降低，达到减速和稳速的目的，维持发电机6在恒定的功率下运行，保持发电机6的稳定运行。发电机6输出的电压越高，活塞在伺服电机的驱动下，活塞4向上移动的距离越大，硅油3受到搅动的量越大，硅油受热膨胀，产生粘性阻力越大，产生的扭矩越大，缓速效果越明显。

作为可变换的实施方式，如图3所示第二实施例的风力发电机的组成示意图，本实用新型的垂直轴硅油缓速装置的风力发电机包括发电机6、控制装置9以及风速仪101，叶轮2与发电机6的转子转动连接，控制装置9分别与风速仪101、发电机6、伺服电机8控制连接。叶轮2的旋转轴通过齿式离合器与发电机轴转子相连接，叶轮2与发电机转子同步旋转。当风速小于等于额定转速时，风速仪101测得风速大小，控制装置9对风速大小判断，不发出控制信号，此时活塞4处于低位，缸体1内的叶轮2与硅油3分离，叶轮2不影响发电机6的转速，发电机6正常运行；在高风速的状态下，风速仪101测得风速大小，风速仪101将风速大小信号传输给控制装置9，控制装置9根据该风速信号判断，当风速速超过预定值时，控制装置9发出控制信号，控制伺服电机8启动，伺服电机8驱动活塞杆41，活塞4上移，将缸体1内的硅油3向上推动，使得硅油3与叶轮2接触，叶轮2搅动硅油3，硅油3在叶轮2的搅拌下受热膨胀，并产生极大的粘性阻力，通过叶轮2轴传递给发电机转子，从而使得发电机6转速降低，达到减速和稳速的目的，维持发电机6在恒定的功率下运行，保持发电机6的稳定运行。风速越大，活塞4在伺服电机的驱动下，活塞4向上移动的距离越大，硅油3受到搅动的量越大，硅油3受热膨胀，产生粘性阻力越大，产生的扭矩越大，缓速效果越明显。因此，可以通过控制活塞的行程达到减速和缓速的目的。当风速减小时，伺服电机带动活塞向下移动，硅油与叶轮的接触面减小，硅油对叶轮的阻力变小，达到维持发电机恒定运行功率的目的。本实用新型的硅油缓速装置依靠高粘度硅油在叶轮的搅拌下受热膨胀时，产生的极大粘性阻力，达到减速和稳速的目的，该缓速装置的结构简单、使用方便、制造成本低、使用寿命长。

作为可实施的变化方式，如图4所示第三实施例的风力发电机组成示意图，本实用新型的垂直轴硅油缓速装置的风力发电机风速仪可以由发电机转速测量仪102替代，发电机转速测量仪102与控制装置9连接，控制装置9根据发电机转速测量仪102测量发电机6的转速，发出信号，控制伺服电机对活塞动作，即发电机6转速超过额定转速时，控制伺服电机8的工作，伺服电机8推动活塞4上升，使得硅油3对叶轮2起到阻滞作用，当发电机6转速不大于额定转速时，伺服电机8驱动活塞4下移，使得硅油3与叶轮2分离，硅油3不起阻滞作用。本实用新型选择硅油作为刹车阻滞力，使得刹车过程更加温和，能量利用率更高，该垂直轴硅油缓速装置使用更持久。

本实用新型的垂直轴硅油缓速装置避免了目前机械制动产生的机械磨损和风能浪费，既保证了风力发电机转速的稳定性，又提高了发电机的电能产出效率，而且本实用新型的硅油缓速装置和伺服电机安装好后，后期运行维护工作量很小，不存在刹车部件更换和维修的问题，减少了工人的后期对风电机维护修理的工作量，且风力发电机的性能更加稳定可靠，从长期应用和成本控制的角度出发，本实用新型的风力发电机，可大大降低了安装以及运行成本，增加风力发电机运行的稳定性，提高了能量的利用率。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。