一种垂直轴风力发电机的功率控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术一种垂直轴风力发电机的功率控制装置，包括主动盘、V型槽及从动盘，其特征是：还包括刹车块和调节机构；主动盘与V型槽相对转动；从动盘下表面与V型槽连接；刹车块通过销钉与主动盘连接，且刹车块可绕销钉转动；调节机构包括调节螺栓、调节螺母、弹簧及固定架，弹簧的下端与调节螺栓配合，上端与刹车块的定位柱配合；调节螺母、调节螺栓及固定架同轴配合。本实用新型专利技术解决了垂直轴风力发电机在高风速时输出功率过大对发电机和控制电路造成破坏的问题，并可控制其输出的最大功率值。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及功率控制装置，具体是一种垂直轴风力发电机的功率控制装置。
技术介绍
随着不可再生能源的消耗与环境的不断恶化，可再生能源的利用得到了人们的重视，风能是一种清洁的可再生能源，为了应对能源危机及环境恶化等突出问题，我国制定了能源战略行动计划，指出着重优化能源结构，且到2020年风电能源在总体能源的比重大幅度增加。近几年离网小型垂直风力发电机得到大力推广，其占用空间较小，安装方便，便于维修；无迎风装置，能接受任意风向；启动风速低等，但由于没有水平轴风力发电机的“变桨距机构”，其在强风条件下会因输出功率过大而破坏发电机及控制电路，因此，通过对现有的小型垂直轴风力发电机改进，限定其最大输出功率对其进一步的推广应用具有一定意义。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有垂直轴风力发电机存在的问题，而提供一种以风力发电机旋转时的离心力为动力的最大输出功率控制装置，该装置结构简单，重量轻，可靠性高，使用寿命长。实现本使用新型目的的技术方案是：以调节机构控制主动盘与从动盘的离合，通过对调节螺母调节实现对垂直轴风力发电机输出最大功率值的控制。一种垂直轴风力发电机的功率控制装置，包括主动盘、V型槽及从动盘，与现有技术不同的是：还包括刹车块和调节机构；主动盘与V型槽相对转动；从动盘下表面与V型槽连接；刹车块通过销钉与主动盘连接，且刹车块可绕销钉转动；调节机构包括调节螺栓、调节螺母、弹簧及固定架，弹簧的下端与调节螺栓配合，上端与刹车块的定位柱配合；调节螺母、调节螺栓及固定架同轴配合。所述主动盘内设有2个与主动盘圆心对称的销钉；主动盘外缘均匀分布有4个凸片，每个凸片上均设有装配孔；主动盘底面设有用于固定调节机构的定位螺孔，主动盘中心设有旋转轴和设置在旋转轴外的空心圆柱，在圆柱上端设有两个凸键。所述从动盘上表面设有9个立柱螺孔，在从动盘下表面均匀布设有四个螺孔，用于与V型槽的装配；从动盘的内表面设有推力球轴承，该推力球轴承设有凹槽。所述从动盘上表面通过立柱螺孔与盘式发电机的外壳连接。所述V型槽包括四个均匀分布的螺孔，在V型槽内部设有夹角为60°槽口，在槽口顶端
设有缓冲槽。所述的刹车块上设有销钉孔，刹车块的顶部设有与调节机构的弹簧连接的定位柱及便于刹车片拆卸的固定螺孔，刹车片安装在刹车块的顶部与V型槽的槽口壁接触；刹车块的尾部设有重力球，重力球与刹车块通过螺纹配合。所述调节机构的调节螺母为两个，分别位于固定架的两端。所述的刹车块、调节机构均为两个，分别与主动盘的旋转轴中心对称。本技术控制垂直轴风力机最大功率的装置安装在垂直轴风力发电机的风轮与盘式发电机之间。正常工况时，风轮逆时针的转动带动主动盘与刹车块的转动，由于此时弹簧提供的作用力大于重力球的离心力，因此，V型槽在刹车块静摩擦力作用下转动，进而带动从动盘与盘式发电机的转动；大风速时风轮转速增加，重力球提供的离心力大于弹簧的作用力，刹车块与V型槽分离。本技术的有益效果是：(1)控制垂直轴风力机最大功率的装置能够有效地解决垂直轴风力发电机在高风速时输出功率过大的问题，通过调节螺母控制弹簧的作用力，实现了输出最大功率值的可控；(2)通过风轮旋转时的离心力工作，无需提供额外动力；一对刹车块和调节机构分别与旋转轴中心对称，增加了可靠性与使用寿命；结构简单，重量轻。附图说明图1为控制功率装置的外部结构示意图；图2为控制功率装置的主动盘结构示意图；图3为控制功率装置的从动盘结构示意图；图4为控制功率装置的内部结构示意图；图5为控制功率装置的刹车块结构示意图；图6为控制功率装置的V型槽结构示意图；图7为图6的A-A向剖视图；图8为图7的I处放大1:5倍的结构示意图图9为控制功率装置的内部结构尺寸标注示意图。图中，1.主动盘 1-1.装配孔 1-2.空心圆柱 1-3.销钉 1-4.凸片 2.V型槽 2-1.螺孔A 2-2.槽口 2-3.缓冲槽 3.从动盘 3-1.立柱螺孔 3-2.螺孔B 4.刹车块 4-1.销钉孔 4-2.定位柱 4-3.固定螺孔 5.弹簧 6.第一调节螺母 7.固定架 8.第二调节螺母 9.调节螺栓 10.推力球 11.重力球 12.固定孔 13.推力球轴承 14.刹车片。具体实施方式下面结合附图以具体实施例对本技术作进一步的具体说明，但不是对本技术的限制。如图1、2、3所示，本技术一种垂直轴风力发电机的功率控制装置，由主动盘1、V型槽2、从动盘3、刹车块4、调节机构等构成；主动盘1内设有2个与主动盘1圆心对称的销钉1-3；主动盘1外缘均匀分布有4个凸片1-4，每个凸片1-4上均设有装配孔1-1；主动盘1通过装配孔1-1与风轮连接，主动盘1底面设有用于固定调节机构的定位螺孔，主动盘1中心设有空心圆柱1-2，在圆柱1-2上端设有两个凸键。从动盘2上表面设有9个立柱螺孔，通过立柱螺孔3-1与发电机连接，在从动盘2下表面均匀布设有四个螺孔，用于与V型槽的装配，V型槽2的螺孔A2-1与从动盘3的螺孔B3-2通过螺钉连接；从动盘的内表面设有推力球轴承13，该推力球轴承13设有凹槽。如图4所示，调节机构是整个装置的核心，包括调节螺栓9、第一调节螺母6、第二调节螺母8、弹簧5及固定架7；弹簧5的下端与调节螺栓9配合，上端与刹车块4的定位柱4-2配合；第一调节螺母6、第二调节螺母8、调节螺栓9及固定架7同轴配合，第一调节螺母6和第二调节螺母8分别位于固定架7的两端。如图5所示，刹车块4包括安装刹车块4的销钉孔4-1，刹车块4的顶部设有定位弹簧5的定位柱4-2及便于刹车片14拆卸的固定螺孔4-3；刹车片14安装在刹车块4的顶部与V型槽2的槽口2-2壁接触；刹车块4的尾部设有重力球11，重力球11与刹车块4通过螺纹配合。如图6-8所示，V型槽2包括四个均匀分布的螺孔A2-1，在V型槽内部设有夹角为60°槽口2-2，在槽口2-2顶端设有缓冲槽2-3。如图9所示，本装置特性按以下方法解出，基本计算公式如下：(1)当风轮超过一定转速时，使刹车块与V型槽分离，满足公式：F离cosψx1-F弹x2-F静x3≥0 (1)式中：F离——重力球离心力(N)；F弹——弹簧的作用力(N)；ψ——离心力分力(N)；F静——刹车块所受的静摩擦力(N)；x1——销钉到重力球球心距离(m)；x2——F弹与销钉的距离(m)；x3——F静与销钉的距离(m)。(2)重力球离心力计算公式：F离＝mω2r1 (2)式中：m——重力球的重量(kg)；ω——风轮的角速度(rad/s)；r1——重力球旋转半径(m)。(3)发电机一定功率时的所需扭矩： T = 9550 P n , ( N / m ) - - - ( 3 ) ]]>式中：P——发电机输出功率(kw)；n——发电机转速(r/min)。(4)刹车块所受的静摩擦力计算公式：式中：r2——F静到旋转中心距离(m)。(5)当输出功率为时，刹车块恰好脱离V型槽的压缩量：式中：K——弹簧刚度(N/mm)。由公式(1)-(5)得到，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直轴风力发电机的功率控制装置，包括主动盘、V型槽及从动盘，其特征是：还包括刹车块和调节机构；主动盘与V型槽相对转动；从动盘下表面与V型槽连接；刹车块通过销钉与主动盘连接，且刹车块可绕销钉转动；调节机构包括调节螺栓、调节螺母、弹簧及固定架，弹簧的下端与调节螺栓配合，上端与刹车块的定位柱配合；调节螺母、调节螺栓及固定架同轴配合。

【技术特征摘要】
1.一种垂直轴风力发电机的功率控制装置，包括主动盘、V型槽及从动盘，其特征是：还包括刹车块和调节机构；主动盘与V型槽相对转动；从动盘下表面与V型槽连接；刹车块通过销钉与主动盘连接，且刹车块可绕销钉转动；调节机构包括调节螺栓、调节螺母、弹簧及固定架，弹簧的下端与调节螺栓配合，上端与刹车块的定位柱配合；调节螺母、调节螺栓及固定架同轴配合。2.根据权利要求1所述的功率控制装置，其特征是：所述主动盘内设有与主动盘圆心对称的销钉；主动盘外缘均匀分布有数个凸片，每个凸片上均设有装配孔；主动盘底面设有用于固定调节机构的定位螺孔，主动盘中心设有旋转轴和设置在旋转轴外的空心圆柱，在圆柱上端设有两个凸键。3.根据权利要求1所述的功率控制装置，其特征是：所述从动盘上表面设有立柱螺孔，在从动盘下表面均匀布设有四个螺孔，用于与V型槽的装配；从动盘的内...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫秋云，刘希昌，严顺康，施军建，尹永庆，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：新型
国别省市：广西;45