专利名称：风力发电机用转动惯量自适应式飞轮装置的制作方法
技术领域：
本实用新型 涉及一种机械运动中的飞轮装置，尤其是一种风力发电机竖直轴风 轮上使用的能使风叶保持恒速转动的储能装置，具体地说是一种风力发电机用转动惯量自 适应式飞轮装置。
背景技术：
众所周知，风能是一种取之不竭，用之不尽的可再生绿色能源，和太阳能一样，是 最具实用开发的清洁能源。风力发电技术是我国大力鼓励和扶持的新能源技术之一，对于 改善我国经济发展过程中不合理的能源结构，降低化石能源的使用比重，从而减少碳排放， 保护地球家园具有深远的意义。而风力发电技术中传统的垂直轴风轮(自身已具有一定的 转动惯量)，一般都没有飞轮装置，或者加装飞轮后又增加了风轮整体的转动惯量，增大了 小风力启动的困难，这困扰了很多相关的生产企业。传统飞轮是一个延固定轴旋转的轮子 或圆盘，在旋转运动用于存储旋转动能的一种机械装置。飞轮倾向于抵抗转速的改变，当 动力源对旋转轴作用有一个变动的力矩或是应用在间歇性负载时，飞轮可以减小转速的波 动，使旋转运动更加平顺。飞轮作为储能设备来说，转动惯量越大，储能越多，但同时所需的 启动力矩也要求更大。因此增大转动惯量保持速度的均恒性与起动困难是一对矛盾体，要 获得大的转动惯量就必然会导致起动力矩增加，造成起动困难，而起动方便必须会导致转 动惯量无法得到保障，故很有必要对现有的风轮技术加以改进。
发明内容本实用新型的目的是针对现有的风力发电技术中垂直轴风轮加装飞轮后转动惯 量无法调节导致小风力下启动困难的问题，设计一种能自动调节转动惯量，起动时转动惯 量很小，而高速时转动惯量能自动调整至最佳值的风力发电机用转动惯量自适应式飞轮装置。本实用新型的技术方案是一种风力发电机用转动惯量自适应式飞轮装置，其特征是它包括轮毂1和轮圈 2，轮毂1安装在风轮轴上，轮毂1和轮圈2之间均布有至少两根辐条3，辐条3的一端与轮 毂1相连，另一端与轮圈2相连，在辐条3上安装有能沿辐条3滑动的滑块4以及将滑块4 推向轮毂1的复位弹簧5。所述的滑块4上安装设有固定配重块的固定装置。所述的辐条3的数量为三个、四个、五个或六个。所述的辐条3整体呈导轨结构，滑块4套装在所述的辐条3上。所述的在所述的 辐条3上安装有导轨，滑块4安装在所述的导轨上并与复位弹簧的一端相抵。本实用新型的有益效果本实用新型克服了传统飞轮的不足，通过自动改变飞轮的转动惯量来达到小力矩 启动风轮，当风力增大，风轮高速运行时，又自动增大飞轮的转动惯量来储存更多能量的目的，大大提高了风能的利用效率。同时对于减小风轮转速的波动，效果将更好，发电机产出 的电力将更稳定，更利于后续的开发和利用。 传统飞轮一旦制造出来，转动惯量就是固定的，质量越大，转动惯量就越大。但转 动惯量越大，意味着启动时就需要更大的外加力矩，这又不利于风轮的小风力启动。本实用 新型的飞轮装置的转动惯量是不断变化的，同样的质量，可以通过改变重心分布的边缘化 来达到增加转动惯量，增强储能效果的目的。由于本实用新型的飞轮装置高转速运行时各块体是对称、等重、等距分离，运行过 程中将不会因为重心分布不均而产生震动和噪音等。此外，本实用新型还可根据动平衡原 理进行配重，确保转动平稳。本实用新型的飞轮装置各块体可全部置于一坚固的壳体内，高速运行时不会有块 体飞出等不安全现象出现。本实用新型的转动惯量能根据转速的大小实现自适应调节，且结构简单，制 造方便，运行平稳，安全可靠，有利于提高发电机电力输出的平稳性，减少稳压装置的负荷。
图1是本实用新型的结构示意图。图2是图1的左视图。图3表面本实用新型的飞轮装置处于静止状态时飞轮重心在轴心处，转动惯量最 小。图4表面本实用新型的飞轮重心位于边缘处时转动惯量最大。图中1_轮毂，2-轮圈，3-辐条，4-滑块，5-复位弹簧，6-壳体。A-静止或低速运 行状态滑块位置示意图，B-高速运行状态时滑块位置示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。如图1、2所示。一种风力发电机用转动惯量自适应式飞轮装置，它包括一个坚固的壳体6(外形如 图2所示，具体实施时壳体6还可与轮圈2为一整体结构)及安装在壳体6中的轮毂1和轮 圈2，轮毂1安装在风轮轴上，轮毂1和轮圈2之间均布有至少两根(具体实施时还可根据需 要选择三、四、五、六或以根)辐条3，辐条3的一端与轮毂1相连，另一端与轮圈2相连，轮 毂2与辐条3通过均布的辐条3连接成一个整体结构，在辐条3上安装有能沿辐条3滑动 的滑块4以及将滑块4推向轮毂1的复位弹簧5，一般来说，复位弹簧5的一端与滑块4相 抵或相连，另一端抵或固定在轮圈2的内壁或辐条3上的台阶面上，如图1所示。为了使飞 轮保持平衡，具体实施时还可为滑块4加装配重块，配重块可通过螺纹、燕尾槽等固定结构 形式与滑块相连。具体实施时，辐条3可整体呈导轨结构，此时，只需将滑块4套装在所述的辐条3 上。具体实施时，辐条3可与轮毂1、轮圈1同时成形，而在所述的辐条3上再安装导 轨，滑块4安装在所述的导轨上并与复位弹簧的一端相抵。[0025]具体实施时，滑块4的形状可为方形、柱形、球形、球台形或锥台形等结构。当风轮不转或低转速 时，在弹簧的作用下，各块体集中于转动轴心处，飞轮呈一整 体，重心也位于轴心处，此时飞轮的转动惯量小，基本不影响风轮的小风力启动。当风力变 大，转速加快时，各块体在离心力的作用下向飞轮体的边缘划移，重心移向边缘，此时飞轮 的转动惯量变大，风轮旋转动能的一部分将储存于各块体，以各块体的动能形式储存起来。 由于各块体远离轴心，因而在角速度相同的情况下，其线速度比在轴心位置时大，意味着飞 轮储存能量的能力加大。反之，风力变小，飞轮各块体的动能将释放，在惯性作用下推动风 轮继续转动，即阻止风轮的转速快速下降的趋势。当风力继续减小或消失，飞轮各块体释放 完动能时，风轮转速将降低直至停止，飞轮各块体在复位弹簧的作用下，又恢复到原轴心位 置。当飞轮静止或低转速时(状态A)，飞轮的中心集中于轴心附近，此时转动惯量小 (图3所示)，储存能量的能力小，也就是说易于小力矩启动。当飞轮高速旋转时，各块体在 离心力的作用下自动向飞轮边缘滑移，此时重心分布到飞轮的边缘，飞轮的转动惯量增大， 如图4所示，储存能量的能力加强。本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
权利要求1.一种风力发电机用转动惯量自适应式飞轮装置，其特征是它包括轮毂(1)和轮圈 (2)，轮毂(1)安装在风轮轴上，轮毂(1)和轮圈(2)之间均布有至少两根辐条(3)，辐条(3) 的一端与轮毂(1)相连，另一端与轮圈(2)相连，在辐条(3)上安装有能沿辐条(3)滑动的 滑块(4 )以及将滑块(4 )推向轮毂(1)的复位弹簧(5 )。
2.根据权利要求1所述的风力发电机用转动惯量自适应式飞轮装置，其特征是所述的 滑块(4)上安装设有固定配重块的固定装置。
3.根据权利要求1所述的风力发电机用转动惯量自适应式飞轮装置，其特征是所述的 辐条(3)的数量为三个、四个、五个或六个。
4.根据权利要求1所述的风力发电机用转动惯量自适应式飞轮装置，其特征是所述的 辐条(3)整体呈导轨结构，滑块(4)套装在所述的辐条(3)上。
5.根据权利要求1所述的风力发电机用转动惯量自适应式飞轮装置，其特征是所述的 在所述的辐条(3)上安装有导轨，滑块(4)安装在所述的导轨上并与复位弹簧的一端相抵。
专利摘要一种风力发电机用转动惯量自适应式飞轮装置，其特征是它包括轮毂(1)和轮圈(2)，轮毂(1)安装在风轮轴上，轮毂(1)和轮圈(2)之间均布有至少两根辐条(3)，辐条(3)的一端与轮毂(1)相连，另一端与轮圈(2)相连，在辐条(3)上安装有能沿辐条(3)滑动的滑块(4)以及将滑块(4)推向轮毂(1)的复位弹簧(5)。本实用新型的转动惯量能根据转速的大小实现自适应调节，且结构简单，制造方便，运行平稳，安全可靠，有利于提高发电机电力输出的平稳性，减少稳压装置的负荷。
文档编号F03D9/02GK201865853SQ20102063205
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者葛付平 申请人:葛付平