阅读说明：本技术 一种小型风力发电机转速调节机构 (Rotating speed adjusting mechanism of small wind driven generator ) 是由 雷涛 李婧怡 刘皓 雷丽 卢社阶 彭亚斌 于 2019-12-20 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种小型风力发电机转速调节机构,属于机电技术领域。包括机座、发电机输入轴和风轮输入轴,机座上固定设置有一套筒,套筒内设置有若干定子铁芯,定子铁芯上绕有励磁线圈,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,输出带轮上设置有若干定位孔,定位孔内滑动连接有一顶杆,皮带与顶杆接触,顶杆内端固定设置有一永磁块,定位孔底部固定设置有一衔铁块,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,衔铁块能够与顶杆之间形成对斥力；皮带通过一个张紧结构对皮带进行张紧。本发明具有能够能够自适应调整发电机输入转速等优点。(The invention provides a rotating speed adjusting mechanism of a small wind driven generator, and belongs to the technical field of electromechanics. The wind wheel input shaft is fixedly provided with a sleeve, a plurality of stator cores are arranged in the sleeve, excitation coils are wound on the stator cores, a plurality of permanent magnet strips are fixedly arranged on the wind wheel input shaft and are positioned in a rotary drum, a plurality of positioning holes are formed in an output belt wheel, a push rod is connected in the positioning holes in a sliding mode, a belt is in contact with the push rod, a permanent magnet block is fixedly arranged at the inner end of the push rod, an armature block is fixedly arranged at the bottom of the positioning hole, energizing coils are wound on the armature block, the energizing coils are connected in parallel and then are connected with the excitation coils through electric brushes arranged between the base and the output belt wheel, and opposite repulsion force can be formed between the armature block and the push; the belt is tensioned by a tensioning structure. The invention has the advantages of self-adaptive adjustment of the input rotating speed of the generator and the like.)

一种小型风力发电机转速调节机构

技术领域

本发明属于机电技术领域，涉及一种小型风力发电机转速调节机构。

背景技术

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。

发明内容

本发明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转速调节机构，本发明所要解决的技术问题是如何在风轮转速变化时，同步调整发电机输入转速，以控制发电机输入转速在一定范围内。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种小型风力发电机转速调节机构，其特征在于，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，发电机输入轴上固定设置有输出带轮，输出带轮和输入带轮之间连接有皮带，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；所述皮带通过一个张紧结构对皮带进行张紧。

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转速调节机构中，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

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明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22，风轮输入轴22上固定设置有输入带轮23，输入带轮23的两侧分别转动连接有一补偿轮24，输入带轮23上周向均匀设置有若干变径组件，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，转杆25转动连接在输入带轮23上，转杆25的两端分别固定设置有一行星齿轮28，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，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，补偿轮24上设有与导向面31一一对应的压紧轮32，压紧轮32转动连接在一插杆38的外端，补偿轮24上开设有与插杆38一一对应的导向孔33，插杆38滑动连接在对应的导向孔33内，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；发电机输入轴21上固定设置有一输出带轮34，输入带轮23与输出带轮34之间通过一皮带35相连，皮带35与支撑杆26接触；皮带35通过一个张紧结构对皮带35进行张紧；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。

风轮通过变速器与风轮输入轴22相连，风轮输入轴22也可以是与风轮直接相连的转轴，发电机输入轴21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21，使发电机组产生的电压波动太过频繁，在输入带轮23与补偿轮24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22转速突然加快时，输入带轮23作用压紧轮32，在惯性力作用下，补偿轮24相对输入带轮23向输入带轮23旋转方向的反方向转动一定倾角，太阳轮29反向旋转，行星轮正向旋转，支撑杆26向远离输入带轮23的轴线的方向摆动，皮带35在输入带轮23上的绕设半径增大，在输出带轮34的半径没有发生变化的情况下，输入带轮23半径增大能够增大输入带轮23与输出带轮34之间的线速度传动比，使输出带轮34的转速波动较小或延迟变化，输入带轮23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24与输入带轮23转速重新达到一致时，输入带轮23的轮径保持不变。

当风轮输入轴22转速突然减小时，输入带轮23脱离对压紧轮32的压紧，在惯性力作用下，补偿轮24相对输入带轮23向输入带轮23旋转方向转动一定倾角，太阳轮29正向旋转，行星轮反向旋转，支撑杆26向靠近输入带轮23的轴线的方向摆动，皮带35在输入带轮23上的绕设半径减小，在输出带轮34的半径没有发生变化的情况下，输入带轮23半径减小能够减小输入带轮23与输出带轮34之间的线速度传动比，使输出带轮34的转速波动较小或延迟变化，输入带轮23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24与输入带轮23转速重新达到一致时，输入带轮23的轮径保持不变。

可以看出，通过对输入带轮23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34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23的轮径的变化是通过风轮输入轴22的转速变化来实现的，补偿灵敏有效，且皮带35张紧力与压簧相互适应和平衡，输入带轮23的轮径能够在变化后缓慢恢复。

输入带轮23上开设有若干个与各支撑杆26的端部一一对应的弧形导槽37，支撑杆26的端部滑动连接在弧形导槽37内。弧形导槽37配合摆臂27实现对支撑杆26的精准导向，也为套设在其上的皮带35提供支撑力。

如图1和图5所示，机座1上固定设置有一套筒41，套筒41内设置有若干定子铁芯42，定子铁芯42上绕有励磁线圈，风轮输入轴22上固定设置有若干永磁条43，各永磁条43位于转筒内，输出带轮34上设置有若干定位孔44，定位孔44内滑动连接有一顶杆45，皮带35与顶杆45接触，顶杆45内端固定设置有一永磁块46，定位孔44底部固定设置有一衔铁块47，衔铁块47上绕设有通电线圈，各通电线圈并联后通过设置在机座1与输出带轮34之间的电刷连接励磁线圈，衔铁块47能够与顶杆45之间形成对斥力。

利用输入带轮23轮径的调整只能够在一定范围内控制输出带轮34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34转速相对平稳的效果，为了增大对输出带轮34的转速控制范围，在机座1与风轮输入轴22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34的转速对应的控制电流，该电流作用在衔铁块47上产生与正对的永磁块46相同磁极的磁力，该磁力用于驱动顶杆45伸出输出带轮34周面之外，能够改变皮带35在输出带轮34上的缠绕半径，同时也作为皮带35的张紧结构。

在风轮输入轴22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47作用在永磁块46上的斥力也发生变化，顶杆45的伸出长度也发生变化，皮带35在输出带轮34上的绕设半径增大时，皮带35在输入带轮23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。

顶杆45与定位孔44之间连接有避免顶杆45脱离定位孔44的牵引弹簧48。牵引弹簧48用于避免顶杆45脱离输出带轮34。

支撑杆26上有防滑凸起，支撑杆26不可绕摆臂27相对旋转，顶杆45外端为曲面，与皮带35的接触面有防滑层。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。