一种小型风力发电机的转速控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种小型风力发电机的转速控制系统，属于机电技术领域。本控制系统包括机座、发电机输入轴和风轮输入轴，输入带轮的两侧分别转动连接有一补偿轮，输入带轮上周向均匀设置有若干变径组件，变径组件包括两根转杆、一根支撑杆和两根摆臂，转杆的两端分别固定设置有一行星齿轮，补偿轮上固定设置有与同侧的各行星齿轮同时啮合的太阳轮，输入带轮的侧面上具有若干垂直补偿轮轮面的导向面，补偿轮上设有与导向面一一对应的压紧轮，发电机输入轴上固定设置有一输出带轮，输入带轮与输出带轮之间通过一皮带相连，皮带与支撑杆接触；皮带通过一个张紧结构对皮带进行张紧。本实用新型专利技术具有能够缓和发电机输入轴的转速波动等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种小型风力发电机的转速控制系统
本技术属于机电
，涉及一种小型风力发电机的转速控制系统。
技术介绍
现有技术中，为了确保风力发电机的输入转速维持在设定区间内，一般是通过调整风轮叶片的倾角控制转速，对于小型发电机而言，风轮叶片最好为固定式，如果采用倾角可变式结构，不仅造成结构复杂，而且维护和维修成本将大大提高。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种小型风力发电机的转速控制系统，本技术所要解决的技术问题是如何在风速发生变化时，在一定范围内对发电机输入轴转速进行维稳，避免其转速变化频繁。本技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种小型风力发电机的转速控制系统，其特征在于，本控制系统包括机座、转动连接在机座上的发电机输入轴和转动连接在机座上的风轮输入轴，所述风轮输入轴上固定设置有输入带轮，所述输入带轮的两侧分别转动连接有一补偿轮，所述输入带轮上周向均匀设置有若干变径组件，所述变径组件包括同轴的两根转杆、一根支撑杆和两根摆臂，所述转杆转动连接在输入带轮上，所述转杆的两端分别固定设置有一行星齿轮，所述补偿轮上固定设置有与同侧的各行星齿轮同时啮合的太阳轮，所述输入带轮的侧面上具有若干垂直补偿轮轮面的导向面，所述补偿轮上设有与导向面一一对应的压紧轮，所述压紧轮转动连接在一插杆的外端，所述补偿轮上开设有与插杆一一对应的导向孔，所述插杆滑动连接在对应的导向孔内，所述补偿轮通过一驱使压紧轮紧压在对应的导向面上的扭簧相连；所述发电机输入轴上固定设置有一输出带轮，所述输入带轮与输出带轮之间通过一皮带相连，所述皮带与支撑杆接触；所述皮带通过一个张紧结构对皮带进行张紧；所述插杆的底部与导向孔的底部之间连接有一处于拉伸状态下的拉簧。风轮通过变速器与风轮输入轴相连，风轮输入轴也可以是与风轮直接相连的转轴，发电机输入轴的旋转能够提供发电机发电的扭矩。风轮旋转受所拦截的风力大小影响，转速存在一定的不平稳性，为了避免转速变化带来的冲击力影响发电机输入轴，使发电机组产生的电压波动太过频繁，在输入带轮与补偿轮之间设置缓冲机构，该缓冲机构的缓冲原理如下：当风轮输入轴转速突然加快时，输入带轮作用压紧轮，在惯性力作用下，补偿轮相对输入带轮向输入带轮旋转方向的反方向转动一定倾角，太阳轮反向旋转，行星轮正向旋转，支撑杆向远离输入带轮的轴线的方向摆动，皮带在输入带轮上的绕设半径增大，在输出带轮的半径没有发生变化的情况下，输入带轮半径增大能够增大输入带轮与输出带轮之间的线速度传动比，使输出带轮的转速波动较小或延迟变化，输入带轮的轮径增大，驱动旋转所需的扭矩也增大，从而给风轮旋转造成的阻力增大，从而在一定程度上驱使风轮转速降低，在补偿轮与输入带轮转速重新达到一致时，输入带轮的轮径保持不变。当风轮输入轴转速突然减小时，输入带轮脱离对压紧轮的压紧，在惯性力作用下，补偿轮相对输入带轮向输入带轮旋转方向转动一定倾角，太阳轮正向旋转，行星轮反向旋转，支撑杆向靠近输入带轮的轴线的方向摆动，皮带在输入带轮上的绕设半径减小，在输出带轮的半径没有发生变化的情况下，输入带轮半径减小能够减小输入带轮与输出带轮之间的线速度传动比，使输出带轮的转速波动较小或延迟变化，输入带轮的轮径减小，驱动旋转所需的扭矩也减小，从而给风轮旋转造成的阻力减小，从而在一定程度上驱使风轮转速加快，在补偿轮与输入带轮转速重新达到一致时，输入带轮的轮径保持不变。可以看出，通过对输入带轮轮径的控制，可以在一定程度上对风轮的转速起到调平效果，使其在一定的风力变化范围内，输出带轮的转速维持相对平稳，从而为发电提供相对平稳的输入转速。输入带轮的轮径的变化是通过风轮输入轴的转速变化来实现的，补偿灵敏有效，且皮带张紧力与压簧相互适应和平衡，输入带轮的轮径能够在变化后缓慢恢复。在上述的一种小型风力发电机的转速控制系统中，所述输入带轮上开设有若干个与各支撑杆的端部一一对应的弧形导槽，所述支撑杆的端部滑动连接在弧形导槽内。弧形导槽配合摆臂实现对支撑杆的精准导向，也为套设在其上的皮带提供支撑力。在上述的一种小型风力发电机的转速控制系统中，所述机座上固定设置有一套筒，所述套筒内设置有若干定子铁芯，所述定子铁芯上绕有励磁线圈，所述风轮输入轴上固定设置有若干永磁条，各永磁条位于转筒内，所述输出带轮上设置有若干定位孔，所述定位孔内滑动连接有一顶杆，所述皮带与顶杆接触，所述顶杆内端固定设置有一永磁块，所述定位孔底部固定设置有一衔铁块，所述衔铁块上绕设有通电线圈，各通电线圈并联后通过设置在机座与输出带轮之间的电刷连接励磁线圈，所述衔铁块能够与顶杆之间形成对斥力。利用输入带轮轮径的调整只能够在一定范围内控制输出带轮转速的平稳，在风轮受到风力波动范围较大时并不能够起到维持输出带轮转速相对平稳的效果，为了增大对输出带轮的转速控制范围，在机座与风轮输入轴之间设置一磁生电结构，该结构也是利用发电机原理，只是励磁线圈圈数较少，用于生成与输出带轮的转速对应的控制电流，该电流作用在衔铁块上产生与正对的永磁块相同磁极的磁力，该磁力用于驱动顶杆伸出输出带轮周面之外，能够改变皮带在输出带轮上的缠绕半径，同时也作为皮带的张紧结构。在风轮输入轴转速发生变化时，励磁线圈产生的电流也随之发生变化，衔铁块作用在永磁块上的斥力也发生变化，顶杆的伸出长度也发生变化，皮带在输出带轮上的绕设半径增大时，皮带在输入带轮上的半径就会减小，从而改变传动比，且两者轮径同时发生变化，能够改变传动比的范围增大，通过这种方式来控制发动机输入轴的转速在一定的范围内波动，波动范围越小，发动机和与发电机相连的蓄能装置就能够受到更好的保护，发电平稳性等均有提高。在上述的一种小型风力发电机的转速控制系统中，所述顶杆与定位孔之间连接有避免顶杆脱离定位孔的牵引弹簧。牵引弹簧用于避免顶杆脱离输出带轮。支撑杆上有防滑凸起，支撑杆不可绕摆臂相对旋转，顶杆外端为曲面，与皮带的接触面有防滑层。附图说明图1是本转速控制系统在垂直皮带方向的截面图。图2是沿太阳轮轮面方向的截面图。图3是沿补偿轮轮面方向的截面图。图4是变径组件的立体结构示意图。图5是沿套筒断面方向的截面图。图中，1、机座；21、发电机输入轴；22、风轮输入轴；23、输入带轮；24、补偿轮；25、转杆；26、支撑杆；27、摆臂；28、行星齿轮；29、太阳轮；31、导向面；32、压紧轮；33、导向孔；34、输出带轮；35、皮带；36、拉簧；37、弧形导槽；38、插杆；41、套筒；42、定子铁芯；43、永磁条；44、定位孔；45、顶杆；46、永磁块；47、衔铁块；48、牵引弹簧。具体实施方式以下是本技术的具体实施例并结合附图，对本技术的技术方案作进一步的描述，但本技术并不限于这些实施例。如图1、图2、图3和图4所示，本控制系统包括机座1、转动连接在机座1上的发电机输入轴21和转动连接在机座1上的风轮输入轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型风力发电机的转速控制系统，其特征在于，本控制系统包括机座(1)、转动连接在机座(1)上的发电机输入轴(21)和转动连接在机座(1)上的风轮输入轴(22)，所述风轮输入轴(22)上固定设置有输入带轮(23)，所述输入带轮(23)的两侧分别转动连接有一补偿轮(24)，所述输入带轮(23)上周向均匀设置有若干变径组件，所述变径组件包括同轴的两根转杆(25)、一根支撑杆(26)和两根摆臂(27)，所述转杆(25)转动连接在输入带轮(23)上，所述转杆(25)的两端分别固定设置有一行星齿轮(28)，所述补偿轮(24)上固定设置有与同侧的各行星齿轮(28)同时啮合的太阳轮(29)，所述输入带轮(23)的侧面上具有若干垂直补偿轮(24)轮面的导向面(31)，所述补偿轮(24)上设有与导向面(31)一一对应的压紧轮(32)，所述压紧轮(32)转动连接在一插杆(38)的外端，所述补偿轮(24)上开设有与插杆(38)一一对应的导向孔(33)，所述插杆(38)滑动连接在对应的导向孔(33)内，所述补偿轮(24)通过一驱使压紧轮(32)紧压在对应的导向面(31)上的扭簧相连；所述发电机输入轴(21)上固定设置有一输出带轮(34)，所述输入带轮(23)与输出带轮(34)之间通过一皮带(35)相连，所述皮带(35)与支撑杆(26)接触；所述皮带(35)通过一个张紧结构对皮带(35)进行张紧；所述插杆(38)的底部与导向孔(33)的底部之间连接有一处于拉伸状态下的拉簧(36)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种小型风力发电机的转速控制系统，其特征在于，本控制系统包括机座(1)、转动连接在机座(1)上的发电机输入轴(21)和转动连接在机座(1)上的风轮输入轴(22)，所述风轮输入轴(22)上固定设置有输入带轮(23)，所述输入带轮(23)的两侧分别转动连接有一补偿轮(24)，所述输入带轮(23)上周向均匀设置有若干变径组件，所述变径组件包括同轴的两根转杆(25)、一根支撑杆(26)和两根摆臂(27)，所述转杆(25)转动连接在输入带轮(23)上，所述转杆(25)的两端分别固定设置有一行星齿轮(28)，所述补偿轮(24)上固定设置有与同侧的各行星齿轮(28)同时啮合的太阳轮(29)，所述输入带轮(23)的侧面上具有若干垂直补偿轮(24)轮面的导向面(31)，所述补偿轮(24)上设有与导向面(31)一一对应的压紧轮(32)，所述压紧轮(32)转动连接在一插杆(38)的外端，所述补偿轮(24)上开设有与插杆(38)一一对应的导向孔(33)，所述插杆(38)滑动连接在对应的导向孔(33)内，所述补偿轮(24)通过一驱使压紧轮(32)紧压在对应的导向面(31)上的扭簧相连；所述发电机输入轴(21)上固定设置有一输出带轮(34)，所述输入带轮(23)与输出带轮(34)之间通过一皮带(35)相连，所述皮带(35)与支撑杆(26)接触；所述皮带(35)通过一个张紧结构对皮带(35)进行张紧；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷涛，谢烨，刘皓，雷丽，卢社阶，邓树文，
申请(专利权)人：湖北科技学院，
类型：新型
国别省市：湖北;42