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1、风力机的结构风力机是把风的动能转换成机械能的机械设备 ，通常其与发电机一起组成了我们常见的 风力发电机。风力机通常由风轮、对风装置、调速（限速） 机构、传动装置、作功装置、 储能装置、塔架及附属部件组成。以下就以水平轴风力机为例，介绍风力机的基本结构。1、风轮风轮是风力机最重要的部件，它是风力机区别于其它动力机的主要标志。其作用是捕捉和吸收风能，并将风能转变成机械能，由风轮轴将能量送给传动装置。风轮一般由23个叶片、轮毂和风轮轴组成。叶片的横截面有平板型、弧板型和流线型。 风力发电机的叶片就是选用的流向型。2、对风装置自然界的风，方向和速度经常变化， 为了使风力机能有效地捕捉风能，就应设置对风
2、装置，以跟踪风向的变化，保证风轮始终处于通风状况。常用的风力机的对风装置有尾舵（尾翼）、舵轮、电动机构和自动对风4种。下风向风力机不需要对风装置，而上风向的风力机则必须要有此装置。（1）尾舵尾舵也称尾翼，是常见的一种对风装置， 微型、小型风力机普遍应用此种装置。尾舵形 状如下图所示它的翼展与弦长之比为25，对风向变化敏感，跟踪性好，不需要特殊控制。0.81.0倍。尾舵常处于风轮后面的尾流区里，为了避开尾流的影响，可将尾舵翘起安装, 高出风轮。尾舵多用于小型发电机。（2）舵轮在风轮后面装有两个平行的多叶片式小风轮，此为舵轮，其旋转面与风轮扫掠面相垂直。风力机工作时，风轮对准风向，舵轮旋转平面与风
3、向平行，所以舵轮不转动。当风向变化时， 舵轮与风向成某一角度， 在风力作用下舵轮开始旋转，通过传动系统，使风力机的风轮再对准风向，舵轮旋转平面又恢复到与风向平行的位置，便停止转动。舵轮对风装置比尾舵工作地平稳，多用于中型风力机上。（3）电动对风装置电动对风装置常在中型和大型风力机上采用。该装置的风向感受信号来自于装在机舱上面的风向标。在风向标的垂直轴上有一个凸轮，轴的下端有浸没在油缸中的阻尼板（板上钻有很多小孔，用以吸收风向的脉动。 当风向偏离风轮轴线 _15。时，风向标带动其垂直轴上 的凸轮转动，使左侧或右侧的限位开关接通，经过30s （可任意调时）延时后，交流接触器闭合，起动对风伺服电动机
4、左转或右转，并接通相应的指示灯。 伺服电动机经过减速器带动回转体上的转盘转动，使风轮重新迎风后，限位开关断开，电动机停转，指示灯熄灭。两只 交流接触器互为闭锁，从而保证动作时只能闭合一只，而不会同时接通造成短路。（4）自动对风轮风轮安装在塔架的下风位置（即后置式布置，利用风作用在风轮上的阻力的方法，使风轮自动对准风向。3、调速（限速）机构风轮的转速随风速的增大而变快，而转速超过设计允许值后，将可能导致机组的毁坏或寿命的减少，有了调速（限速）机构，即使风速很大，风轮的转速仍能维持在一个较稳定的 范围之内，防止超速乃至飞车的发生。风力机的调速（限速）机构大体上有3种基本方式：减少风轮的迎风面积；改
5、变翼型攻角值；利用空气阻尼力。（1）减少风轮迎风面积风轮在正常工作时，其迎风面积为叶片回转时所扫掠的圆形面积。当风速超过额定风速，风轮相对风向发生偏转， 减少风轮接受风能的面积。所以，尽管风速增大了，而风轮的转速并未变快。（2）改变翼型攻角（变桨距调节）此种调速方法也被称为变桨距调速法。其基本原理是改变翼型的攻角值，减小升力系数，降低叶片的升力，从而达到限速的目的。采用桨距控制除可控制转速外 ，还可减小转子和驱动链中各部件的压力，并允许风力机在很大的风速下运行，因而应用相当广泛。 在中小型风力机中，采用离心调速方式比较普遍 利用桨叶或安装在风轮上的配重所受的离心力来进行控制。风轮转速增加时，旋
6、转配重或桨 叶的离心力随之增加并压缩弹簧 ，使叶片的桨距角改变，从而使受到的风力减小，以降低转 速。当离心力等于弹簧张力时即达到平衡位置。（3）利用空气阻尼力此种调速方法的基本原理是在风轮中心或叶片尖端装有带弹簧的阻尼板（翼），当风轮转速过大时，让空气对它的运动产生阻力，来限制风轮转速的增加。4、传动装置风力机的传动机构一般包括低速轴、高速轴、齿轮箱、联轴节和制动器等（下图）。但不是每一种风力机都必须具备所有这些环节。有些风力机的轮毂直接连接到齿轮箱上，不需要低速传动轴。也有一些风力机 （特别是小型风力机）设计成无齿轮箱的，风轮直接连接到 发电机。在整个传动系中除了齿轮箱其它部件基本上一目了然
7、。风力机所采用的齿轮箱一般都是增速的，大致可以分为两类，即定轴线齿轮传动和行星齿轮传动。定轴线齿轮传动结构简单，维护容易，造价低廉，故常为风力机采用。行星齿轮传动具有体积小、重量轻、承载能力大、工作平稳和在某些情况下效率高等优点，但结构相对较为复杂，造价较高，因而不为风力机所广泛采用。5、塔架风力机的塔架除了要支撑风力机的重量，还要承受吹向风力机和塔架的风压，以及风力 机运行中的动载荷。它的刚度和风力机的振动有密切关系 ，如果说塔架对小型风力机影响还 不太大的话，对大、中型风力机的影响就不容忽视了。水平轴风力发电机的塔架主要可分为管柱型和桁架型两类，管柱型塔架可从最简单的木杆，一直到大型钢管和混凝土管柱。小型风力机塔杆为了增加抗弯矩的能力，可以用拉线来加强。中、大型塔杆为了运输方便 ，可以将钢管分成几段。一般圆柱形塔架对风的阻力较 小，特别是对于下风向风力机，产生紊流的影响要比桁架式塔架小。桁架式塔架常用于中小 型风力机上，其优点是造价不高，运输也方便。但这种塔架会使下风向风力机的叶片产生很 大的紊流。
