一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率控制裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率控制裝置，包括主動盤、V型槽及從動盤，其特征是：還包括剎車塊和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；主動盤與V型槽相對轉(zhuǎn)動；從動盤下表面與V型槽連接；剎車塊通過銷釘與主動盤連接，且剎車塊可繞銷釘轉(zhuǎn)動；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)螺栓、調(diào)節(jié)螺母、彈簧及固定架，彈簧的下端與調(diào)節(jié)螺栓配合，上端與剎車塊的定位柱配合；調(diào)節(jié)螺母、調(diào)節(jié)螺栓及固定架同軸配合。本實(shí)用新型解決了垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在高風(fēng)速時輸出功率過大對發(fā)電機(jī)和控制電路造成破壞的問題，并可控制其輸出的最大功率值。
【專利說明】
-種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及功率控制裝置，具體是一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著不可再生能源的消耗與環(huán)境的不斷惡化，可再生能源的利用得到了人們的重 視，風(fēng)能是一種清潔的可再生能源，為了應(yīng)對能源危機(jī)及環(huán)境惡化等突出問題，我國制定了 能源戰(zhàn)略行動計劃，指出著重優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，且到2020年風(fēng)電能源在總體能源的比重大幅 度增加。
[0003] 近幾年離網(wǎng)小型垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)得到大力推廣，其占用空間較小，安裝方便，便于 維修;無迎風(fēng)裝置，能接受任意風(fēng)向；啟動風(fēng)速低等，但由于沒有水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的"變獎 距機(jī)構(gòu)"，其在強(qiáng)風(fēng)條件下會因輸出功率過大而破壞發(fā)電機(jī)及控制電路，因此，通過對現(xiàn)有 的小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)改進(jìn)，限定其最大輸出功率對其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用具有一定意 義。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)存在的問題，而提供一種W風(fēng)力 發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時的離屯、力為動力的最大輸出功率控制裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，可靠性 高，使用壽命長。
[0005] 實(shí)現(xiàn)本使用新型目的的技術(shù)方案是：W調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制主動盤與從動盤的離合，通 過對調(diào)節(jié)螺母調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出最大功率值的控制。
[0006] -種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率控制裝置，包括主動盤、V型槽及從動盤，與現(xiàn)有技 術(shù)不同的是：
[0007] 還包括剎車塊和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu);主動盤與V型槽相對轉(zhuǎn)動;從動盤下表面與V型槽連接； [000引剎車塊通過銷釘與主動盤連接，且剎車塊可繞銷釘轉(zhuǎn)動；
[0009] 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)螺栓、調(diào)節(jié)螺母、彈黃及固定架，彈黃的下端與調(diào)節(jié)螺栓配合， 上端與剎車塊的定位柱配合;調(diào)節(jié)螺母、調(diào)節(jié)螺栓及固定架同軸配合。
[0010] 所述主動盤內(nèi)設(shè)有2個與主動盤圓屯、對稱的銷釘；主動盤外緣均勻分布有4個凸 片，每個凸片上均設(shè)有裝配孔;主動盤底面設(shè)有用于固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的定位螺孔，主動盤中屯、 設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸和設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸外的空屯、圓柱，在圓柱上端設(shè)有兩個凸鍵。
[0011] 所述從動盤上表面設(shè)有9個立柱螺孔，在從動盤下表面均勻布設(shè)有四個螺孔，用于 與V型槽的裝配;從動盤的內(nèi)表面設(shè)有推力球軸承，該推力球軸承設(shè)有凹槽。
[0012] 所述從動盤上表面通過立柱螺孔與盤式發(fā)電機(jī)的外殼連接。
[OOU]所述V型槽包括四個均勻分布的螺孔，在V型槽內(nèi)部設(shè)有夾角為60°槽口，在槽口頂 端設(shè)有緩沖槽。
[0014]所述的剎車塊上設(shè)有銷釘孔，剎車塊的頂部設(shè)有與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的彈黃連接的定位柱 及便于剎車片拆卸的固定螺孔，剎車片安裝在剎車塊的頂部與V型槽的槽口壁接觸;剎車塊 的尾部設(shè)有重力球，重力球與剎車塊通過螺紋配合。
[0015] 所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)螺母為兩個，分別位于固定架的兩端。
[0016] 所述的剎車塊、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)均為兩個，分別與主動盤的旋轉(zhuǎn)軸中屯、對稱。
[0017] 本實(shí)用新型控制垂直軸風(fēng)力機(jī)最大功率的裝置安裝在垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪 與盤式發(fā)電機(jī)之間。正常工況時，風(fēng)輪逆時針的轉(zhuǎn)動帶動主動盤與剎車塊的轉(zhuǎn)動，由于此時 彈黃提供的作用力大于重力球的離屯、力，因此，V型槽在剎車塊靜摩擦力作用下轉(zhuǎn)動，進(jìn)而 帶動從動盤與盤式發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動;大風(fēng)速時風(fēng)輪轉(zhuǎn)速增加，重力球提供的離屯、力大于彈黃 的作用力，剎車塊與V型槽分離。
[0018] 本實(shí)用新型的有益效果是：
[0019] (1)控制垂直軸風(fēng)力機(jī)最大功率的裝置能夠有效地解決垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在高風(fēng) 速時輸出功率過大的問題，通過調(diào)節(jié)螺母控制彈黃的作用力，實(shí)現(xiàn)了輸出最大功率值的可 控；
[0020] (2)通過風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時的離屯、力工作，無需提供額外動力;一對剎車塊和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)分 別與旋轉(zhuǎn)軸中屯、對稱，增加了可靠性與使用壽命;結(jié)構(gòu)簡單，重量輕。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為控制功率裝置的外部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2為控制功率裝置的主動盤結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖3為控制功率裝置的從動盤結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖4為控制功率裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖5為控制功率裝置的剎車塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖6為控制功率裝置的V型槽結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖巧圖6的A-A向剖視圖；
[0028] 圖8為圖7的I處放大1:5倍的結(jié)構(gòu)示意圖
[0029] 圖9為控制功率裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)注示意圖。
[0030] 圖中，1.主動盤1-1.裝配孔1-2.空屯、圓柱1-3.銷釘1-4.凸片2.V型槽2-1. 螺孔A 2-2.槽口 2-3.緩沖槽3.從動盤3-1.立柱螺孔3-2.螺孔B 4.剎車塊4-1.銷釘孔 4-2.定位柱4-3.固定螺孔5.彈黃6.第一調(diào)節(jié)螺母7.固定架8.第二調(diào)節(jié)螺母9.調(diào)節(jié) 螺栓10.推力球11.重力球12.固定孔13.推力球軸承14.剎車片。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖W具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的具體說明，但不是對本實(shí)用 新型的限制。
[0032] 如圖1、2、3所示，本實(shí)用新型一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率控制裝置，由主動盤1、 V型槽2、從動盤3、剎車塊4、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等構(gòu)成；
[0033] 主動盤1內(nèi)設(shè)有2個與主動盤1圓屯、對稱的銷釘1-3;主動盤1外緣均勻分布有4個凸 片1-4,每個凸片1-4上均設(shè)有裝配孔1-1;主動盤1通過裝配孔1-1與風(fēng)輪連接，主動盤1底面 設(shè)有用于固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的定位螺孔，主動盤1中屯、設(shè)有空屯、圓柱1-2,在圓柱1-2上端設(shè)有兩 個凸鍵。
[0034] 從動盤2上表面設(shè)有9個立柱螺孔，通過立柱螺孔3-1與發(fā)電機(jī)連接，在從動盤2下 表面均勻布設(shè)有四個螺孔，用于與V型槽的裝配，V型槽2的螺孔A2-1與從動盤3的螺孔B3-2 通過螺釘連接;從動盤的內(nèi)表面設(shè)有推力球軸承13,該推力球軸承13設(shè)有凹槽。
[0035] 如圖4所示，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是整個裝置的核屯、，包括調(diào)節(jié)螺栓9、第一調(diào)節(jié)螺母6、第二調(diào) 節(jié)螺母8、彈黃5及固定架7;彈黃5的下端與調(diào)節(jié)螺栓9配合，上端與剎車塊4的定位柱4-2配 合;第一調(diào)節(jié)螺母6、第二調(diào)節(jié)螺母8、調(diào)節(jié)螺栓9及固定架7同軸配合，第一調(diào)節(jié)螺母6和第二 調(diào)節(jié)螺母8分別位于固定架7的兩端。
[0036] 如圖5所示，剎車塊4包括安裝剎車塊4的銷釘孔4-1，剎車塊4的頂部設(shè)有定位彈黃 5的定位柱4-2及便于剎車片14拆卸的固定螺孔4-3;剎車片14安裝在剎車塊4的頂部與V型 槽2的槽口 2-2壁接觸;剎車塊4的尾部設(shè)有重力球11，重力球11與剎車塊4通過螺紋配合。
[0037] 如圖6-8所示，V型槽2包括四個均勻分布的螺孔A2-1，在V型槽內(nèi)部設(shè)有夾角為60° 槽口 2-2，在槽口 2-2頂端設(shè)有緩沖槽2-3。
[0038] 如圖9所示，本裝置特性按W下方法解出，基本計算公式如下：
[0039] (1)當(dāng)風(fēng)輪超過一定轉(zhuǎn)速時，使剎車塊與V型槽分離，滿足公式：
[0040] F離cos4x廣巧辟2-F辭3 含 0 (1)
[0041] 式中:鴨一-重力球離屯、力(N) ;F彈一一彈黃的作用力(N) -離屯、力分力(N);
[0042] F靜一一剎車塊所受的靜摩擦力(N) ;xi-一銷釘?shù)街亓η蚯蛲?、距離(m);
[0043] X2--F彈與銷釘?shù)木嘭?m) ;X3--F靜與銷釘?shù)木嘭?m)。
[0044] (2)重力球離屯、力計算公式：
[0045] F離=m〇2ri 口）
[0046] 式中:m-一重力球的重量化g); ?--風(fēng)輪的角速度(rad/s);
[0047] ri-重力球旋轉(zhuǎn)半徑(m)。
[0048] (3)發(fā)電機(jī)一定功率時的所需扭矩：
[0049]
(3)
[0050] 式中:P--發(fā)電機(jī)輸出功率化W) ;n--發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)。
[0051] (4)剎車塊所受的靜摩擦力計算公式：
[00 對 C4)
[0化3] -一輪到旋轉(zhuǎn)中屯、距離(m)。
[0054] i功率為時，剎車塊恰好脫離V型槽的壓縮量：
[0 化 5] (5)
[0056] 式中:K--彈黃剛度(N/mm)。[0化7] 由/A井n 俱面I.貓嘗的店縮4^底占服制發(fā)電機(jī)輸出的最大功率關(guān)系；
[0059] 式中；；ri = 0.09m;r2 = 0. llm;xi = 0.16m;X2 = 0.03m;X3 = 0.02m;K = 50N/mm。[0060] 實(shí)施例：
[0化8] (6)
[0061] W某種家用垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)為例，若限制其最大輸出功率P為200W，則此時轉(zhuǎn)速 n為10(K)r/min，由公式(6)得出cK 8.2mm，即將通過調(diào)節(jié)螺母時彈黃由自然長度壓縮8.2mm， 其最大輸出功率限制為200W。
[0062] 本實(shí)用新型功率控制裝置，其工作過程是：
[0063] 在正常工況下，風(fēng)輪逆時針轉(zhuǎn)動帶動主動盤1轉(zhuǎn)動，剎車塊4在銷釘1-3作用下隨主 動盤1轉(zhuǎn)動，V型槽2在剎車塊4上的剎車片14的靜摩擦力作用下轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動從動盤3的轉(zhuǎn) 動，此時，該裝置所有構(gòu)件W相同的角速度旋轉(zhuǎn);風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速隨著風(fēng)速的增加而增加，當(dāng)轉(zhuǎn) 速超過一定值時，剎車塊4尾部的重力球11所受的離屯、力大于彈黃5所提供的作用力，進(jìn)而 剎車塊4繞著銷釘1-3轉(zhuǎn)動，剎車片14脫離V型槽2,進(jìn)而主動盤1與從動盤3在推力球軸承13 作用下相對轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時，彈黃5的作用力大于重力球11的離屯、力，剎車塊4恢復(fù)到正 常工況狀態(tài);通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺母6(8)可W控制彈黃5的作用力的大小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制垂直軸 風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大功率的輸出值。
【主權(quán)項】
1. 一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率控制裝置，包括主動盤、V型槽及從動盤，其特征是： 還包括剎車塊和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu);主動盤與V型槽相對轉(zhuǎn)動;從動盤下表面與V型槽連接； 剎車塊通過銷釘與主動盤連接，且剎車塊可繞銷釘轉(zhuǎn)動； 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)螺栓、調(diào)節(jié)螺母、彈簧及固定架，彈簧的下端與調(diào)節(jié)螺栓配合，上端 與剎車塊的定位柱配合;調(diào)節(jié)螺母、調(diào)節(jié)螺栓及固定架同軸配合。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率控制裝置，其特征是:所述主動盤內(nèi)設(shè)有與主動盤圓心對 稱的銷釘;主動盤外緣均勻分布有數(shù)個凸片，每個凸片上均設(shè)有裝配孔;主動盤底面設(shè)有用 于固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的定位螺孔，主動盤中心設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸和設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸外的空心圓柱，在圓 柱上端設(shè)有兩個凸鍵。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率控制裝置，其特征是:所述從動盤上表面設(shè)有立柱螺孔， 在從動盤下表面均勻布設(shè)有四個螺孔，用于與V型槽的裝配;從動盤的內(nèi)表面設(shè)有推力球軸 承，該推力球軸承設(shè)有凹槽。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率控制裝置，其特征是:所述從動盤上表面通過立柱螺孔與 盤式發(fā)電機(jī)的外殼連接。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率控制裝置，其特征是:所述V型槽包括數(shù)個均勻分布的螺 孔，在V型槽內(nèi)部設(shè)有夾角為60°槽口，在槽口頂端設(shè)有緩沖槽。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率控制裝置，其特征是:所述的剎車塊上設(shè)有銷釘孔，剎車 塊的頂部設(shè)有與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的彈簧連接的定位柱及便于剎車片拆卸的固定螺孔，剎車片安裝 在剎車塊的頂部與V型槽的槽口壁接觸;剎車塊的尾部設(shè)有重力球，重力球與剎車塊通過螺 紋配合。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率控制裝置，其特征是:所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)螺母為兩個， 分別位于固定架的兩端。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率控制裝置，其特征是:所述的剎車塊、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)均為兩個， 分別與主動盤的旋轉(zhuǎn)軸中心對稱。
【文檔編號】F03D7/06GK205533011SQ201620052521
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月20日
【發(fā)明人】莫秋云, 劉希昌, 嚴(yán)順康, 施軍建, 尹永慶
【申請人】桂林電子科技大學(xué)