本发明专利技术涉及一种可调节的风力发电装置，即一种垂直轴风轮连杆组合变桨距风力发电装置。包括套装在风轮中心轴上的下支撑板、上支撑板与位于上、下支撑板之间的风轮叶板，发电机转子与下支撑板固定连接，定子固定在风轮中心轴上，上、下支撑板之间还设有叶板支撑轴，风轮叶板安装在叶板支撑轴上并可绕其旋转，风轮中心轴上设有可调节风轮叶板工作位置的变桨距系统。能够有效低风轮转速，降低垂直轴风轮的风能转化率，实现对永磁发电机进行过载保护。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可调节的风カ发电装置，具体的说是ー种垂直轴风轮连杆组合变桨距风カ发电装置。
技术介绍
风能具有取之不尽，用之不竭，不消耗资源，清洁卫生，分布范围广等特点，风能发电成为世界许多国家的可持续发展战略的重要组成部分。垂直轴风カ发电机相比于水平轴风カ发电机，具有结构简单、造价与维护成本低廉、不需迎风调节系统等优点，近年来得到各国的普遍重视。垂直轴风カ发电机主要包括垂直轴风轮、风カ发电机、电源存储与输出控制単元等。垂直轴风轮直接驱动永磁发电机，是风カ发电领域的发展趋势之一，特别是采用永磁发电机技术，其可靠性和效率高，在今后风电机组的研发中将有很大的发展空间。专利号201010140707.4的国家专利公布了ー种垂直轴风カ发动机的鱼脊线叶板升力风轮，该专利技术可引导气流通过风轮内腔作用于背风面叶片上实现二次做功，具有涡流损失低，风能利用率高，结构简单等优点，为风能利用提供了成本低廉的垂直轴风カ发电风轮。专利号20111 0215832.1的国家专利公开了ー种轴向主磁路结构永磁风カ发电机,该专利技术可由垂直轴风轮驱动，与风轮同轴的轴对称主磁路结构永磁风カ发电装置可在1.0m/s 25m/s风速范围内工作。直驱式永磁风カ发电机的垂直轴风轮与永磁发电机的转子固联并同步运转。当环境风速超过风カ发电机的额定风速范围时，永磁发电机转子受风轮驱动将超出其额定转速，此时发电机磁路饱和，当转速继续升高，将对发电机的运行性能产生恶劣影响，产生永磁体过热、甚至不可逆退磁等破坏现象。因此，在环境风速超过发电机额定风速值吋，怎样降低风轮转速，降低垂直轴风轮的风能转化率，实现对风カ发电机进行过载保护是至关重要的。
技术实现思路
为了解决上述风カ过大、风轮转速过快而易造成发电机过载的技术问题，本专利技术提供ー种垂直轴风轮连杆组合变桨距风カ发电装置，能够有效低风轮转速，降低垂直轴风轮的风能转化率，实现对永磁发电机进行过载保护。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案为:垂直轴风轮连杆组合变桨距风カ发电装置，包括套装在风轮中心轴上的下支撑板、上支撑板与位于上、下支撑板之间的风轮叶板，发电机的转子与下支撑板固定连接，定子固定在风轮中心轴上，上、下支撑板之间还设有叶板支撑轴，风轮叶板安装在叶板支撑轴上并可绕其旋转，风轮中心轴上设有可调节风轮叶板工作位置的变桨距系统。所述变桨距系统包括双滑块机构与曲柄滑块机构，双滑块机构包括内滑套、外支撑套、固定铰、连杆、固定铰，曲柄滑块机构包括活动铰、水平固定铰、水平连杆，双滑块机构与曲柄滑块机构共用复合滑块，外支撑套通过内滑套套在风轮中心轴上，连杆一端通过支撑套固定铰与外支撑套铰接，另一端通过垂直固定铰铰接在复合滑块上；水平连杆一端通过水平固定铰与复合滑块铰接，另一端与活动铰连接。所述变桨距系统的内滑套通过导向键固定在风轮中心轴上，内滑套与外支撑套之间装有双向推力轴承与转动轴承。所述下支撑板上设有圆弧滑槽与直线滑槽。所述复合滑块设在直线滑槽内并可沿直线滑槽延伸方向滑动。所述变桨距系统的活动铰上固定有销轴，销轴顶端与风轮叶板上的销轴孔间隙配合，销轴上固定有轴承，轴承设置圆弧滑槽内并可沿其延伸方向滚动，轴承上方设有套筒。所述风轮中心轴上还设有液压缸，液压缸位于外支撑套的下方，液压缸上的活塞杆与内滑套固定连接。导向柱一端通过导向套套装在外支撑套上，另一端与下支撑板固定连接。所述风轮中心轴的顶端安装有风速仪。该发电装置还设有能够接收风速仪信号并控制变桨距系统的PLC控制单元。本专利技术的有益效果是: 1、本专利技术垂直轴风轮连杆组合变桨距风カ发电装置改变了风轮叶板在上、下支撑板之间的设置方式，在上、下支撑板之间设置有叶板支撑轴，风轮叶板安装在叶板支撑轴上并可绕其旋转，与传统的风カ发电装置的风轮相比，本专利技术使得风轮叶板能够在带动风轮中心轴转动的同时，实现自身绕叶板支撑轴旋转，使得风轮叶板的掠风面积具备可调性； 2、本专利技术垂直轴风轮连杆组合变桨距风カ发电装置在风轮中心轴上设有可调节风轮叶板工作位置的变桨距系统，该变桨距系统的竖直平面的双滑块机构与水平面的曲柄滑块机构串联组合实现风轮叶板的变桨距动作，实现了风轮叶板掠风面积的调节，由变桨距系统调节风轮叶板内旋以减小风轮掠风面积的同时，能够有效的減少由风轮叶板之间缝隙进入风轮内腔的进风量，极大的降低了风进入风轮内腔产生的二次驱动，从而进ー步降低风轮中心轴转速，起到对风カ发电装置的过载保护作用； 3、本专利技术垂直轴风轮连杆组合变桨距风カ发电装置由于实现了风カ发电装置风轮叶板掠风面积的可调，并降低了风进入风轮内腔产生的二次驱动，从而最大程度上保证了风カ发电装置的过载保护，避免了风カ过大导致的发电装置过载损坏的问题，根据风カ大小及时调整风轮叶板的工作位置，保证了风カ发电装置能以最高的效率与最佳的工作状态运行； 4、本专利技术垂直轴风轮连杆组合变桨距风カ发电装置通过变桨距系统的竖直平面双滑块机构与水平面的曲柄滑块机构串联组合实现风轮叶板的变桨距动作，双滑块机构与曲柄滑块机构均为连杆机构，其运动副为低副面接触，因此与目前现有的齿轮式、凸轮式等变桨距机构相比，在变桨距过程中，该机构具有构件受カ状况好、负载能力大、机构运转稳定等优点； 5、本专利技术垂直轴风轮连杆组合变桨距风カ发电装置结构巧妙合理、使用方便且易于安装维护，具有较高的商业价值。附图说明图1是本专利技术的正视 图2是本专利技术变桨距系统的侧面剖视图； 图3是本专利技术俯视状态剖视 图4是本专利技术的结构原理示意图。图中标记:1、油管，2、风轮中心轴，3、液压缸，4、活塞杆，5、内滑套，6、外支撑套，7、支撑套固定铰，8、连杆，9、连接法兰盘，10、垂直固定铰，11、复合滑块，12、下支撑板，13、叶板支撑轴，14、风轮叶板，15、风速仪，16、上支撑板，17、发电机定子，18、发电机转子，19、导向柱，20、导向套，21、双向推力轴承，22、转动轴承，23、导向键，24、套筒，25、轴承，26、活动铰，27、水平固定铰，28、水平连杆，29、圆弧滑槽，30、直线滑槽，31、曲柄。具体实施例方式下面结合附图说明本专利技术的具体实施方式:垂直轴风轮连杆组合变桨距风カ发电装置，包括套装在风轮中心轴2上的下支撑板12、上支撑板16与位于上、下支撑板之间的风轮叶板14，发电机的转子与下支撑板12固定连接，定子固定在风轮中心轴2上，上、下支撑板之间还设有叶板支撑轴13，风轮叶板14安装在叶板支撑轴13上并可绕其旋转，风轮中心轴2上设有可调节风轮叶板14工作位置的变桨距系统。所述变桨距系统包括双滑块机构与曲柄滑块机构，双滑块机构包括内滑套5、外支撑套6、固定铰7、连杆8、固定铰10，曲柄滑块机构包括活动铰26、水平固定铰27、水平连杆28，双滑块机构与曲柄滑块机构共用复合滑块11，外支撑套6通过内滑套5套在风轮中心轴2上，连杆8 一端通过支撑套固定铰7与外支撑套6铰接，另一端通过垂直固定铰10铰接在复合滑块11上；水平连杆28 —端通过水平固定铰27与复合滑块11铰接，另一端与活动铰26连接。所述变桨距系统的内滑套5通过导向键23固定在风轮中心轴2上，内滑套5与外支撑套6之间装有双向推力轴承21与转动轴承22。所述下支撑板12上设有圆弧滑槽29与直线滑槽本文档来自技高网...
【技术保护点】
垂直轴风轮连杆组合变桨距风力发电装置，包括套装在风轮中心轴（2）上的下支撑板（12）、上支撑板（16）与位于上、下支撑板之间的风轮叶板（14），发电机转子与下支撑板（12）固定连接，定子固定在风轮中心轴（2）上，其特征在于：上、下支撑板之间还设有叶板支撑轴（13），风轮叶板（14）安装在叶板支撑轴（13）上并可绕其旋转，风轮中心轴（2）上设有可调节风轮叶板（14）工作位置的变桨距系统。
【技术特征摘要】
1.直轴风轮连杆组合变桨距风カ发电装置，包括套装在风轮中心轴(2)上的下支撑板(12)、上支撑板(16)与位于上、下支撑板之间的风轮叶板(14)，发电机转子与下支撑板(12)固定连接，定子固定在风轮中心轴(2)上，其特征在于:上、下支撑板之间还设有叶板支撑轴(13)，风轮叶板(14)安装在叶板支撑轴(13)上并可绕其旋转，风轮中心轴(2)上设有可调节风轮叶板(14)工作位置的变桨距系统。2.按权利要求1所述的垂直轴风轮连杆组合变桨距风カ发电装置，其特征在于:所述变桨距系统包括双滑块机构与曲柄滑块机构，双滑块机构包括内滑套(5)、外支撑套(6)、固定铰(7)、连杆(8)、固定铰(10)，曲柄滑块机构包括活动铰(26)、水平固定铰(27)、水平连杆(28 )，双滑块机构与曲柄滑块机构共用复合滑块(11)，外支撑套(6 )通过内滑套(5 )套在风轮中心轴(2)上，连杆(8)—端通过支撑套固定铰(7)与外支撑套(6)铰接，另一端通过垂直固定铰(10)铰接在复合滑块(11)上；水平连杆(28)—端通过水平固定铰(27)与复合滑块(11)铰接，另一端与活动铰(26)连接。3.按权利要求1或2所述的垂直轴风轮连杆组合变桨距风カ发电装置，其特征在于:所述变桨距系统的内滑套(5)通过导向键(23)固定在风轮中心轴(2)上，内滑套(5)与外支撑套(6 )之间装有双向推力轴承(21)与转动轴承(22 )。4.按权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋磊，杨宗霄，吴延峰，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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