一种小型风电设备的转速保护装置的制作方法

本发明涉及新能源设备技术领域，具体为一种小型风电设备的转速保护装置。

背景技术：

风力发电设备是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备，风力发电设备一般有风轮、发电机装置、方向调节器、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成，风力发电设备的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为轮轴的机械能，发电机在轮轴的带动下进行发电。

对于众多小型风力发电设备来说，它们所处的气流条件往往非常复杂，但由于成本原因，它们通常不会配备全向的风力检测限速安全装置，这会导致各个方向的突风强度超限时，简易限速安全装置往往无法作出有效反应，致使风力发电设备寿命降低。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种小型风电设备的转速保护装置，以解决简易限速安全装置无法对各个方向的突风强度超限情况作出有效反应，致使风力发电设备寿命降低的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种小型风电设备的转速保护装置，包括连接条、全向位移机构、辐射状传动机构、四面体形架、单向气流反应器、曲方管和球面刹车装置，所述全向位移机构安装在连接条的上端，所述辐射状传动机构呈辐射状设置在全向位移机构的外表面，所述四面体形架的每个角分别安装在对应辐射状传动机构远离全向位移机构的一端，所述单向气流反应器的总数设置为四个，每个所述单向气流反应器分别与对应辐射状传动机构远离全向位移机构的一端转动连接，所述曲方管设置在全向位移机构的中下部外表面，所述球面刹车装置设置在曲方管的下部内部。

优选的，所述全向位移机构包括大球壳，所述大球壳的内壁呈向心状均匀设置有大弹簧，所述大弹簧的总数设置为六个，每个所述大弹簧远离大球壳内壁的一端共同安装有小球壳，所述小球壳的中下部外表面固定连接有曲杆，所述曲杆的数量设置为两个，本发明采用全机械式设计，该小型风电设备的转速保护装置安装在小型风电设备的顶部，连接条固定连接在小型风电设备的发电机箱上表面，全向位移机构内部的小球壳被各大弹簧共同支撑在大球壳的球心位置处。

优选的，所述辐射状传动机构包括辐射状管，所述辐射状管的总数设置为四个，每个所述辐射状管的内部滑动连接有传动杆，所述传动杆靠近大球壳的一端与小球壳的外表面固定连接，所述传动杆远离大球壳的一端柱面偏右处安装有转动轴承，所述传动杆远离大球壳的一端左侧转动连接有转动节，所述转动节方形侧转动连接有矩形连杆，当传动杆移动时，小球壳的位置产生偏移。

优选的，所述单向气流反应器包括涵道壁，所述涵道壁的内部中间处安装有定子，所述定子的数量设置为两组，两组所述定子之间转动连接有凸块转轴。

优选的，每个所述定子远离凸块转轴的一端转动连接有凹面风扇转子，每个所述凹面风扇转子靠近定子的一端柱面表面固定连接有中阻尼轴承，设置单向气流反应器来检测小型风电设备顶部位置处各个方向的最大风速，若某时刻某个单向气流反应器受到超强风时，风从一侧的凹面风扇转子进入涵道壁，采用凹面风扇可以提高凹面风扇转子对强风方向识别的准确性，当凹面风扇转子受风转动时，中阻尼轴承的内圈随之转动。

优选的，每个所述中阻尼轴承的外柱面固定连接有椭圆簧片，每个所述椭圆簧片远离中阻尼轴承的一端与凸块转轴的凸块结构侧面固定连接，由于阻尼的存在，中阻尼轴承的外圈会使椭圆簧片产生一定程度的变形，所述凸块转轴的凸块结构与矩形连杆转动连接，通过设置椭圆簧片，当两椭圆簧片产生一定程度的变形后，它们形变量的叠加使得凸块转轴偏转一定的角度，凸块转轴通过矩形连杆带动传动杆，转动节可以保证传动杆的移动不受单向气流反应器转动的影响，四面体形架可以保证整个小型风电设备的转速保护装置以最小的重量获得最大的结构强度。

优选的，所述球面刹车装置包括轴孔，所述轴孔的内表面中部开设有球面环槽，所述球面环槽的槽面上部与曲方管的内部管路连通，所述球面环槽的内部设置有球面刹车环壳，所述球面刹车环壳的顶部与曲杆的底部固定连接，小球壳通过设置在曲方管内的曲杆带动球面刹车环壳，使球面刹车环壳偏离原位置，所述球面环槽的槽面和球面刹车环壳的外表面之间设置有小弹簧，球面刹车环壳与设置在小型风电设备主轴上的球形结构相摩擦，迫使小型风电设备的叶片或叶轮减速，以此达到延长小型风电设备使用寿命的目的，当突风强度减弱至危险下限时，由于小弹簧的存在，球面刹车环壳会立即结束刹车，以保证小型风电设备及时恢复发电状态。

(三)有益效果

本发明提供了一种小型风电设备的转速保护装置。具备以下有益效果：

(1)、本发明采用全机械式设计，该小型风电设备的转速保护装置安装在小型风电设备的顶部，连接条固定连接在小型风电设备的发电机箱上表面，全向位移机构内部的小球壳被各大弹簧共同支撑在大球壳的球心位置处。

(2)、本发明通过设置单向气流反应器来检测小型风电设备顶部位置处各个方向的最大风速，若某时刻某个单向气流反应器受到超强风时，风从一侧的凹面风扇转子进入涵道壁，采用凹面风扇可以提高凹面风扇转子对强风方向识别的准确性，当凹面风扇转子受风转动时，中阻尼轴承的内圈随之转动，由于阻尼的存在，中阻尼轴承的外圈会使椭圆簧片产生一定程度的变形。

(3)、本发明通过设置椭圆簧片，当两椭圆簧片产生一定程度的变形后，它们形变量的叠加使得凸块转轴偏转一定的角度，凸块转轴通过矩形连杆带动传动杆，转动节可以保证传动杆的移动不受单向气流反应器转动的影响，四面体形架可以保证整个小型风电设备的转速保护装置以最小的重量获得最大的结构强度。

(4)、本发明通过设置曲杆，当传动杆移动时，小球壳的位置产生偏移，小球壳通过设置在曲方管内的曲杆带动球面刹车环壳，使球面刹车环壳偏离原位置。

(5)、本发明通过设置球面刹车环壳，使球面刹车环壳与设置在小型风电设备主轴上的球形结构相摩擦，迫使小型风电设备的叶片或叶轮减速，以此达到延长小型风电设备使用寿命的目的，当突风强度减弱至危险下限时，由于小弹簧的存在，球面刹车环壳会立即结束刹车，以保证小型风电设备及时恢复发电状态。

附图说明

图1为本发明总体结构示意图；

图2为本发明各部件连接示意图；

图3为本发明全向位移机构和曲方管处结构示意图；

图4为本发明全向位移机构内部结构示意图；

图5为本发明球面刹车装置结构示意图；

图6为本发明单向气流反应器内部结构示意图。

图中：1连接条、2全向位移机构、201大球壳、202大弹簧、203小球壳、204曲杆、3辐射状传动机构、301辐射状管、302传动杆、303转动轴承、304转动节、305矩形连杆、4四面体形架、5单向气流反应器、501涵道壁、502定子、503凸块转轴、504凹面风扇转子、505中阻尼轴承、506椭圆簧片、6曲方管、7球面刹车装置、701轴孔、702球面环槽、703球面刹车环壳、704小弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-6所示，本发明提供一种技术方案：一种小型风电设备的转速保护装置，包括连接条1、全向位移机构2、辐射状传动机构3、四面体形架4、单向气流反应器5、曲方管6和球面刹车装置7，全向位移机构2安装在连接条1的上端，辐射状传动机构3呈辐射状设置在全向位移机构2的外表面，四面体形架4的每个角分别安装在对应辐射状传动机构3远离全向位移机构2的一端，单向气流反应器5的总数设置为四个，每个单向气流反应器5分别与对应辐射状传动机构3远离全向位移机构2的一端转动连接，曲方管6设置在全向位移机构2的中下部外表面，球面刹车装置7设置在曲方管6的下部内部。

全向位移机构2包括大球壳201，大球壳201的内壁呈向心状均匀设置有大弹簧202，大弹簧202的总数设置为六个，每个大弹簧202远离大球壳201内壁的一端共同安装有小球壳203，小球壳203的中下部外表面固定连接有曲杆204，曲杆204的数量设置为两个，该小型风电设备的转速保护装置安装在小型风电设备的顶部，连接条1固定连接在小型风电设备的发电机箱上表面，全向位移机构2内部的小球壳203被各大弹簧202共同支撑在大球壳201的球心位置处。

辐射状传动机构3包括辐射状管301，辐射状管301的总数设置为四个，每个辐射状管301的内部滑动连接有传动杆302，传动杆302靠近大球壳201的一端与小球壳203的外表面固定连接，传动杆302远离大球壳201的一端柱面偏右处安装有转动轴承303，传动杆302远离大球壳201的一端左侧转动连接有转动节304，转动节304方形侧转动连接有矩形连杆305，当传动杆302移动时，小球壳203的位置产生偏移。

单向气流反应器5包括涵道壁501，涵道壁501的内部中间处安装有定子502，定子502的数量设置为两组，两组定子502之间转动连接有凸块转轴503。

每个定子502远离凸块转轴503的一端转动连接有凹面风扇转子504，每个凹面风扇转子504靠近定子502的一端柱面表面固定连接有中阻尼轴承505，设置单向气流反应器5来检测小型风电设备顶部位置处各个方向的最大风速，若某时刻某个单向气流反应器5受到超强风时，风从一侧的凹面风扇转子504进入涵道壁501，采用凹面风扇可以提高凹面风扇转子504对强风方向识别的准确性，当凹面风扇转子504受风转动时，中阻尼轴承505的内圈随之转动。

每个中阻尼轴承505的外柱面固定连接有椭圆簧片506，每个椭圆簧片506远离中阻尼轴承505的一端与凸块转轴503的凸块结构侧面固定连接，由于阻尼的存在，中阻尼轴承505的外圈会使椭圆簧片506产生一定程度的变形，凸块转轴503的凸块结构与矩形连杆305转动连接，通过设置椭圆簧片506，当两椭圆簧片506产生一定程度的变形后，它们形变量的叠加使得凸块转轴503偏转一定的角度，凸块转轴503通过矩形连杆305带动传动杆302，转动节304可以保证传动杆302的移动不受单向气流反应器5转动的影响，四面体形架4可以保证整个小型风电设备的转速保护装置以最小的重量获得最大的结构强度。

球面刹车装置7包括轴孔701，轴孔701的内表面中部开设有球面环槽702，球面环槽702的槽面上部与曲方管6的内部管路连通，球面环槽702的内部设置有球面刹车环壳703，球面刹车环壳703的顶部与曲杆204的底部固定连接，小球壳203通过设置在曲方管6内的曲杆204带动球面刹车环壳703，使球面刹车环壳703偏离原位置，球面环槽702的槽面和球面刹车环壳703的外表面之间设置有小弹簧704，球面刹车环壳703与设置在小型风电设备主轴上的球形结构相摩擦，迫使小型风电设备的叶片或叶轮减速，以此达到延长小型风电设备使用寿命的目的，当突风强度减弱至危险下限时，由于小弹簧704的存在，球面刹车环壳703会立即结束刹车，以保证小型风电设备及时恢复发电状态。

工作原理：该小型风电设备的转速保护装置安装在小型风电设备的顶部，连接条1固定连接在小型风电设备的发电机箱上表面，全向位移机构2内部的小球壳203被各大弹簧202共同支撑在大球壳201的球心位置处。

在该小型风电设备的转速保护装置使用时工作时，单向气流反应器5负责检测小型风电设备顶部位置处各个方向的最大风速，若某时刻某个单向气流反应器5受到超强风时，风从一侧的凹面风扇转子504进入涵道壁501，采用凹面风扇可以提高凹面风扇转子504对强风方向识别的准确性，当凹面风扇转子504受风转动时，中阻尼轴承505的内圈随之转动，由于阻尼的存在，中阻尼轴承505的外圈会使椭圆簧片506产生一定程度的变形。

当两椭圆簧片506产生一定程度的变形后，它们形变量的叠加使得凸块转轴503偏转一定的角度，凸块转轴503通过矩形连杆305带动传动杆302，转动节304可以保证传动杆302的移动不受单向气流反应器5转动的影响，四面体形架4可以保证整个小型风电设备的转速保护装置以最小的重量获得最大的结构强度。

当传动杆302移动时，小球壳203的位置产生偏移，小球壳203通过设置在曲方管6内的曲杆204带动球面刹车环壳703，使球面刹车环壳703偏离原位置，轴孔701与小型风电设备主轴或从主轴引出的传动轴转动连接，球面刹车环壳703与设置在小型风电设备主轴上的球形结构相摩擦，迫使小型风电设备的叶片或叶轮减速，以此达到延长小型风电设备使用寿命的目的，当突风强度减弱至危险下限时，由于小弹簧704的存在，球面刹车环壳703会立即结束刹车，以保证小型风电设备及时恢复发电状态。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。