專利名稱：200至800瓦可調功率風力機的制作方法
該小功率(200-800)瓦風力機具有兩個漿葉以及由若干部件組成的，其中包括帶有漿葉的機構機頭、在運輸時易拆卸的柱子帶有機座和尾部、發(fā)電機、蓄電池、逆流繼電器及控制板等幾個組成部分。它的尾部對于風輪軸能夠回轉90°，為的是在風大時然風輪停止旋轉，否則大風會帶來損壞機構。
在現(xiàn)有的風力機構造中，調節(jié)裝置的種類很多，但一部分利用重塊的離心力來調節(jié)風輪旋轉的工作原理卻是同一的重塊在風輪旋轉時由于離心力的作用使風輪漿葉自動繞自軸回轉。風速均勻時風輪以常數(shù)性旋轉，此時漿葉、重塊、彈簧等力處于平衡狀態(tài)，即漿葉相對于風輪旋轉平面成一定角度，且重塊被彈簧張緊。當風速升高時，風輪轉速迅速增加，同時重塊抵抗彈簧力和漿葉力得到展開力使?jié){葉回轉至與原來相反的角度，因而產(chǎn)生制動作用。
當風輪運轉時，調制器的有效作用是使兩個以上的漿葉自軸回轉同步，近可能的達到理想平衡狀態(tài)，然而現(xiàn)有的裝置普遍無法從根本上克服漿葉回轉不同步或風輪跳動，甚至風速升高時加速旋轉等弊端。分析其原因是調制機構處的主要受力零件——彈簧、漿葉、重塊以及副屬連桿間的連接方式使得不同名稱零件間的力得以分別直接的傳遞。這樣當多個同名零件將力傳遞不同名稱零件時同名零件的制造及安裝誤差便會成為影響同名零件同步運轉的主要原因，例如在一對重塊與一對漿葉分別直接相連的裝置中，兩個重量因制造誤差而不等的重塊會使兩個漿葉的回轉角度不同，從而使機構處于不穩(wěn)定狀態(tài)。
為了消除這些缺陷，必須設計出新的結構，使得同組同名零件間傳遞的力是單一的，即在其中一方面所有主要同名零件用通用零件連接于力矩中心位置也就是風輪軸上，而另一方面不同名稱零件也要與上述通用零件連接在風輪軸上。該結構中，同名零件的制造及安裝誤差不會影響不同名稱零件間力的傳遞，就是說，同名零件的因各種原因導致的不同力會被連接于風輪軸上的通用零件吸收而導出單一力。
此結構的連接方式如

圖1，所示三種不同名稱零件連接在位于風輪軸上的三個通用零件——滑塊上，即兩個重塊(2)自由的擺動在連接于風輪軸上的固定滑塊(5)上，而彈簧(1)和漿葉(3)則是連接于風輪軸上的活動滑動(7)和(4)上，活動滑塊能吸收由于制造及安裝誤差導致的不同力并傳遞單一力。
本結構中另一重要的連接是彈簧(1)作為另一種通用零件連接于通用零件——螺母(6)和滑塊(7)。這就意味著調節(jié)彈簧力可以得到各種不同的功率，即如圖1移動螺母(6)可以改變滑塊(7)上的壓力，使制動力起變化，在滑塊(4)移動時通過連桿(8)漿葉(3)會回轉自軸中心，因而可以開始制動，相反地，漿葉可以同樣的方式回到原來的位置，如此往復運動，所以在某種程度上風輪旋轉轉化成為脈動運動，但狀態(tài)是平穩(wěn)均勻的。
本機構的結構特性按以下的辦法解算出來，基本計算公式如下〔1〕功率 式中ρ=0.125公斤·秒2/公尺4——空氣的質量密度V-風速 公尺/秒R-風輪半徑 公尺(本品直徑3公尺)ξ≥0.3-風能利用系數(shù)本機構可以創(chuàng)造出功率(從200-至800)W，在這種情況下其風速及轉數(shù)應該是按簡化公式驗算時得出結論N≥0.0013V3千瓦； Z=υV≈5]]>——高速性(漿葉兩個條件下)υ=ZV-轉速；υ=ωR；ω=υR=ZVR;]]>n=30ωπ=30ZVπR]]>；n=31.9V轉/分N=(200-800)瓦；V≤(5.4-8.5)公尺/秒n=170-270轉/分〔2〕風輪正面壓力 公斤式中B=0.75-正面壓力系數(shù)(兩個漿葉時)由漿葉傳遞滑塊上的壓力-p8；轉矩-MK r1-漿葉風壓中心至其軸中心距離
r2-漿葉中心至滑塊接點〔3〕彈簧行程-h在設計時考慮到漿葉的相反位置，此時滑塊的行程為S，也就是將風輪能夠相反的方向回轉，這時彈簧行程為h＞S，看圖2,h用下例公式可以算出h=(2K2-M2Sin2α-Q)(Q+S)+M2+K2Q+S]]>〔4〕重塊直徑-d為了保持風輪轉數(shù)的穩(wěn)定性，需要創(chuàng)造出條件，使重塊離心力平衡于漿葉風壓和彈簧力，因此計算出重塊重量及大小。重塊離心力或慣性力用下例公式可以求出 p-重塊重量r-重塊旋轉半徑ω2r=υ2r;Φ=-pυ2gr;υ=πnr30]]>Φ=-1g(πn30)2pr=[fpr];]]>總的離心力 看圖2式中 —重塊離心力，p0—由條桿離心力轉移到重塊位置。 —條桿離心力。Pn—條桿重量；P0P0′=r0′L]]>rn-條桿旋轉半徑po=p0′r0′L=fr0′pnrnL]]>以此代入(1)，得P=fpr+fr0′pnrnL;]]>即p=Pfr-r0′PnrnLr············(2)]]>p1p2=ML;p1=MLP2;p1PCosα;P=p1Cosα]]>P=Mp2LCosα············(3)]]>(3)代入(2)，得p=Mp2LCosαfr-rO′pnrnLr············(4)]]>P2=P3+P4;P6P5=Cosν;P5=P6Cosν;P5P3=Sin(α+ν);]]>P3=P5Sin(α+ν)=P6Sin(α+ν)Cosν.]]>P8P7=Cosν;P7=P8Cosν;P7P4=Sin(α-ν)]]>P4=P7Sin(α-ν);P4=P8Sin(α-ν)Cosν]]>P2=P6Sin(α+ν)Cosν+P8Sin(α-ν)Cosν]]>P2=P6Sin(α-ν)+P8Sin(α+ν)Sin(α+ν)Sin(α-ν)Cosν············(5)]]>(5)代入(4)，得 重塊體積V=p0.00785]]>厘米3其直徑為d=6Vπ3]]>厘米發(fā)電機及蓄電池要求發(fā)電量需要常數(shù)性，這個問題本結構不只是能夠精度高的自動調節(jié)而解決的，并且功率的大小也用調節(jié)彈簧力而完成的。敘述如下當重塊離心力平衡于彈簧的調節(jié)力和自轉漿葉的風壓力范圍時制動器無作用，此時風輪就正常旋轉，直至超過彈簧的調節(jié)力為止。若離心力剛好超過彈簧的調節(jié)力時制動器便開始制動風輪，因而風輪的旋轉速度下降。由于彈簧力是固定的，因此它確定了額定風速、轉數(shù)及功率等。
如果將彈簧力調節(jié)較大時，制動器在較大風速時才開始制動，進而旋轉速度可以提高到所需要的程度，既功率可以升高或調小。
功率的調節(jié)是這樣進行的在機構安裝之前先將調節(jié)螺母調至初起部位，即符合規(guī)定的風速5公尺/秒，供給功率200瓦。如果將螺母向著彈簧增加壓力，即其移動4毫米，則當極限風速超過8公尺/秒時重塊的離心力會使?jié){葉回轉至相反的位置，在此種狀態(tài)下功率可達到800瓦。假如我們有一臺500瓦功率的發(fā)電機，那么調節(jié)螺母，移動2毫米，便可得到所需的功率。
權利要求
1)由旋轉漿葉、離心重塊及調節(jié)彈簧等構成的200至800瓦可調功率風力機的結構為各由同名零件通過通用零件連接在風輪軸上的，其技術特征在于由不同名稱(旋轉漿葉、離心重塊、調節(jié)彈簧)的零件所相互傳遞的力通過同名零件連接的通用零件，使其調節(jié)彈簧成為在風輪軸上的唯一不同名稱零件的通用零件。
2)按權利要求(1)所述的機構，其特征在于調節(jié)彈簧力可以得到所需要的功率。
全文摘要
本品,其調節(jié)裝置的同名零件(離心重塊及自軸旋轉槳葉)分別通過通用零件(其中有彈簧)相互連接在風輪軸上,使互相傳遞是通過通用零件導出的單一力,目的是對此力進行精確計算及調節(jié),從而改變功率,這樣可以達到機構運轉同步,避免振動和不合理磨損等破壞性弊病,還能夠穩(wěn)定轉數(shù)。由于該機構功率具有可調性,因此可以安裝不同型號的蓄電池,并可進行焊接,另外還有不受不同地帶的風速制約的優(yōu)點,使用范圍非常廣泛。
文檔編號F03D7/04GK1305059SQ0013657
公開日2001年7月25日 申請日期2000年12月21日 優(yōu)先權日2000年12月21日
發(fā)明者特莫爾巴圖 申請人:特莫爾巴圖