一种带有可变惯量蓄能飞轮的风力发电机组制造技术

本发明专利技术公开了一种带有可变惯量蓄能飞轮的风力发电机组，包括主轴，主轴承轴支座，飞轮离合器，致动器支座，致动器，叶轮，发电机和飞轮机构，飞轮滑动支座，包括配重块，配重块连接杆和配重块推杆，所述配重块、配重块连杆、配重块推杆周向均布于所述主轴轴线外侧，所述飞轮固定支座轴向固定、周向可转地安装于所述主轴中段外圆柱面上。本发明专利技术所述的一种带有可变惯量蓄能飞轮的风力发电机组，其有益效果为：在主轴中突然引入或切除飞轮机构惯量时，可实现飞轮机构在蓄能和放能的过程中对主轴转速的合理调节，风速较高时，引入飞轮机构的过程中不会导致主轴冲动和较大的转速波动，且飞轮机构的惯量可在一定范围内实现无级调整。

【技术实现步骤摘要】
一种带有可变惯量蓄能飞轮的风力发电机组
本申请涉及风力发电机领域，具体地说，是涉及一种带有可变惯量蓄能飞轮的风力发电机组。
技术介绍
风能作为一种清洁的可再生能源，其蕴量巨大，目前建造的风力发电站都是由大量的风力发电机组构成，每个风力发电组通过风轮将风的动能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能输出至电网中。然而，风场自然风的风力、风速非常不稳定，其风力、风速的大小都在时刻变化，尤其是当风场的风速过大时，其风速大于风力发电机组风轮的切出风速度，若不通过变桨距降低叶轮上捕捉的风能，会对风力发电机组造成损害，若进行变桨距调整，则会损失部分风能；有时风场的风速时快时慢，在风速较高时带动发电机组的风轮快速运转，但自然风的风速有可能随着风力和风向的变化突然减小，此时发电机组的风轮运转速度也会急剧下降，发电机组不能在高风速的情况下存储风能，导致风能利用率较低。现有技术中，飞轮储能技术，风机传动系统将捕获的风能转化为机械能，由机械能通过发电机转化为电能，并将无法送出的电能驱动独立于风电机组之外的飞轮转动，再由电能转化为飞轮动能进行储存。虽然能起到储能的作用，但是因为上述过程有较多次的能量传递，即“机械能-电能-机械能”的过程，转化过程中不可避免的带来能量损失，同样会降低风能利用率。专利ZL201310314159.6带有储能飞轮的风力发电机组中公开了一种带有定惯量蓄能飞轮的风力发电机组技术方案，可在风场风速过高时通过引入蓄能飞轮，将一部分风能存储在飞轮上，在风速降低时释放飞轮动能回馈到风力发电机组主轴进行发电，在一定程度上提高了风力发电机组对风能的利用效率。然而，由于其蓄能飞轮的惯量恒定，在主轴传动链中突然引入或切除飞轮惯量时，可能导致较大的冲动和转速波动，飞轮在蓄能和放能的过程中也无法有效实现对主轴转速的合理调节。因此，如何解决风场风速过高时弃风问题，和当风速持续上升时改变蓄能容量，并稳定主轴转速，不会导致主轴冲动和较大的转速波动，便成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术于为了解决上述问题，研制出了一种带有可变惯量蓄能飞轮的风力发电机组，以用来解决上述问题，其采用的技术方案为：一种带有可变惯量蓄能飞轮的风力发电机组，包括主轴，主轴承轴支座，飞轮离合器，致动器支座，致动器，叶轮，发电机和飞轮机构，所述叶轮安装在主轴的一端，主轴的另一侧与发电机连接，所述飞轮结构包括飞轮固定支座，飞轮滑动支座，包括配重块，配重块连接杆和配重块推杆，所述配重块、配重块连杆、配重块推杆周向均布于所述主轴轴线外侧，所述飞轮固定支座轴向固定、周向可转地安装于所述主轴中段外圆柱面上，所述飞轮滑动支座轴向可滑动、周向可转动地安装于所述主轴外圆柱面上，所述飞轮离合器安装在所述主轴中段外圆柱面上，所述飞轮离合器具有分离、半联动、联动三种状态，在所述飞轮固定支座和所述飞轮滑动支座上，沿所述主轴轴线周向均匀安装若干组飞轮配重机构，每组飞轮配重机构包括数量相同的配重块、配重块连杆以及配重块推杆。优选的，所述配重块连杆一侧与飞轮固定支座铰接，另一侧与配重块铰接。优选的，所述配重块推杆一侧与飞轮滑动支座铰接，另一侧与所述配重块或者配重块连杆铰接。优选的，所述主轴轴承支座设置在靠近叶轮的主轴外圆柱面上。优选的，所述飞轮离合器的一侧的主动部分固定安装在主轴上，与主轴同步转动，其另一侧的从动部分与所述飞轮固定支座连接。优选的，当所述飞轮离合器为分离状态下，飞轮机构完全不随所述主轴转动；当所述飞轮离合器为半联动状态下，飞轮机构与所述主轴进行异步转动；当所述飞轮离合器为联动状态下，飞轮机构与所述主轴进行同步转动。优选的，所述致动器一侧固定安装在所述致动器支座上，另一侧与所述飞轮滑动支座轴向连接。本专利技术所述的一种带有可变惯量蓄能飞轮的风力发电机组，其有益效果为：在主轴中突然引入或切除飞轮机构惯量时，可实现飞轮机构在蓄能和放能的过程中对主轴转速的合理调节，风速较高时，引入飞轮机构的过程中不会导致主轴冲动和较大的转速波动；其次，当风速持续上升时，通过合理增大飞轮机构的转动惯量，可在保持主轴转速稳定的前提下，逐步提高飞轮机构的蓄能容量，将过量风能存储到飞轮机构上，且飞轮机构的惯量可在一定范围内实现无级调整。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的左视图；图3为本专利技术的主视图；图4为飞轮机构最小惯量状态结构示意图；图5为飞轮机构最大惯量状态结构示意图；图6为飞轮机构切入后主轴转速与转动惯量示意图；图7为飞轮机构切入后主轴转速与利于风能示意图；其中，1-主轴，2-主轴承轴支座，3-飞轮离合器，4-飞轮固定支座，5-飞轮滑动支座，6-致动器支座，7-配重块，8-配重块连接杆，9-配重块推杆，10-致动器，11-叶轮，12-发电机。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本专利技术的较佳实施例。本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一，结合附图1-3，一种带有可变惯量蓄能飞轮的风力发电机组，包括主轴1，主轴承轴支座2，飞轮离合器3，致动器支座6，致动器10，叶轮11，发电机12和飞轮机构，所述叶轮11安装在主轴1的一端，通过叶轮将风能转化为主轴转动动能；主轴1的另一侧与发电机12连接，所述飞轮结构包括飞轮固定支座4，飞轮滑动支座5，包括配重块7，配重块连接杆8和配重块推杆9，所述配重块7、配重块连杆8、配重块推杆9周向均布于所述主轴1轴线外侧，所述致动器10一侧固定安装在所述致动器支座6上，另一侧与所述飞轮滑动支座5轴向连接，且不对其周向转动产生约束，在所述致动器10的作用下，所述飞轮滑动支座5可产生轴向位移；所述主轴轴承支座2设置在靠近叶轮11的主轴1外圆柱面上，即所述主轴1靠近叶轮一侧外圆柱面穿过所述主轴轴承支座2，主轴轴承支座2为主轴1提供固定的转动支撑，另一侧可与发电机连接，将动能最终转化为电能。所述配重块推杆9在所述飞轮滑动支座5的推动下，带动所述配重块连杆8绕其与所述飞轮固定支座4铰接点转动，进一步带动所述配重块7径向和轴向位置的改变，从而改变飞轮配重机构以及飞轮机构的转动惯量。实施例二，结合附图1和附图4-5，所述飞轮固定支座4轴向固定、周向可转地安装于所述主轴1中段外圆柱面上，即所述飞轮固定支座4安装在所述主轴1中段外圆柱面上，可与所述主轴1之间相对转动，飞轮固定支座4一侧与所述飞轮离合器3的从动部分固定连接，另一侧受到所述主轴1轴向限位，不可产生轴向位移，所述飞轮滑动支座5轴向可滑动、周向可转动地安装于所述主轴1外圆柱面上，可与所述主轴1之间相对转动和滑动。所述飞轮离合器3安装在所述主轴1中段外圆柱面上，在所述飞轮固定支座4和所述飞轮滑动支座5上，沿所述主轴1轴线周向均匀安装若干组飞轮配重机构，每组飞轮配重机构包括数量相同的配重块7、配重块连杆8以及配重块推杆9，所述配重本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有可变惯量蓄能飞轮的风力发电机组，包括主轴（1），主轴承轴支座（2），飞轮离合器（3），致动器支座（6），致动器（10），叶轮（11），发电机（12）和飞轮机构，所述叶轮（11）安装在主轴（1）的一端，主轴（1）的另一侧与发电机（12）连接，其特征在于，所述飞轮机构包括飞轮固定支座（4），飞轮滑动支座（5），包括配重块（7），配重块连接杆（8）和配重块推杆（9），所述配重块（7）、配重块连杆（8）、配重块推杆（9）周向均布于所述主轴（1）轴线外侧，所述飞轮固定支座（4）轴向固定、周向可转地安装于所述主轴（1）中段外圆柱面上，所述飞轮滑动支座（5）轴向可滑动、周向可转动地安装于所述主轴（1）外圆柱面上，所述飞轮离合器（3）安装在所述主轴（1）中段外圆柱面上，所述飞轮离合器（3）具有分离、半联动、联动三种状态，在所述飞轮固定支座（4）和所述飞轮滑动支座（5）上，沿所述主轴（1）轴线周向均匀安装若干组飞轮配重机构，每组飞轮配重机构包括数量相同的配重块（7）、配重块连杆（8）以及配重块推杆（9）。

【技术特征摘要】
1.一种带有可变惯量蓄能飞轮的风力发电机组，包括主轴（1），主轴承轴支座（2），飞轮离合器（3），致动器支座（6），致动器（10），叶轮（11），发电机（12）和飞轮机构，所述叶轮（11）安装在主轴（1）的一端，主轴（1）的另一侧与发电机（12）连接，其特征在于，所述飞轮机构包括飞轮固定支座（4），飞轮滑动支座（5），包括配重块（7），配重块连接杆（8）和配重块推杆（9），所述配重块（7）、配重块连杆（8）、配重块推杆（9）周向均布于所述主轴（1）轴线外侧，所述飞轮固定支座（4）轴向固定、周向可转地安装于所述主轴（1）中段外圆柱面上，所述飞轮滑动支座（5）轴向可滑动、周向可转动地安装于所述主轴（1）外圆柱面上，所述飞轮离合器（3）安装在所述主轴（1）中段外圆柱面上，所述飞轮离合器（3）具有分离、半联动、联动三种状态，在所述飞轮固定支座（4）和所述飞轮滑动支座（5）上，沿所述主轴（1）轴线周向均匀安装若干组飞轮配重机构，每组飞轮配重机构包括数量相同的配重块（7）、配重块连杆（8）以及配重块推杆（9）。2.如权利要求1所述的一种带有可变惯量蓄能飞轮的风力发电机组，其特征在于，所述配重块连杆（8）一侧与飞轮固定支座...

【专利技术属性】
技术研发人员：张蔚，
申请(专利权)人：常州纺织服装职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32