專利名稱：自能式風(fēng)力發(fā)電機(jī)柔性變槳機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變槳機(jī)構(gòu)，尤其是自能式風(fēng)力 發(fā)電機(jī)柔性變槳機(jī)構(gòu)。
技術(shù)背景風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。其蘊(yùn)量巨大，全球的風(fēng)能約為2.74X109MW，其中可利用的風(fēng)能為 2X107MW，比地球上可開(kāi)發(fā)利用的水能總量還要大IO倍。中國(guó)風(fēng) 能儲(chǔ)量很大、分布面廣，僅陸地上的風(fēng)能儲(chǔ)量約2.53億千瓦。隨著 全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，風(fēng)能市場(chǎng)也迅速發(fā)展起來(lái)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是利用風(fēng)能 驅(qū)動(dòng)槳葉帶動(dòng)主軸，在定子與轉(zhuǎn)子發(fā)生相對(duì)位移的時(shí)候切割磁力線， 在線圈中產(chǎn)生電流。風(fēng)力發(fā)電機(jī)面臨的一個(gè)嚴(yán)峻考驗(yàn)就是要面對(duì)不穩(wěn) 定的風(fēng)速，自然界的風(fēng)瞬息萬(wàn)變，風(fēng)速跨度非常大，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的 要求也是在盡可能大的風(fēng)速范圍內(nèi)仍然能夠正常發(fā)電。為了應(yīng)對(duì)大風(fēng)的影響，現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常采用如下三種方法1、制動(dòng)；在風(fēng)速超高的時(shí)候采用制動(dòng)電機(jī)主軸的方式降低轉(zhuǎn)速。這種方式雖然簡(jiǎn)單可 行，但對(duì)風(fēng)機(jī)的損害較大，風(fēng)機(jī)要承受很大的風(fēng)壓，容易折斷槳葉，嚴(yán)重的還會(huì)將風(fēng)機(jī)吹倒。2、側(cè)偏；在風(fēng)速超高的時(shí)候使風(fēng)機(jī)的迎風(fēng) 面偏向一側(cè)，降低正面承受的風(fēng)壓。這種方式通常用于小型風(fēng)力發(fā)電 機(jī)，大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于體積龐大，慣性大，無(wú)法適應(yīng)頻繁的風(fēng)向變化。3、變槳；在風(fēng)速超高的時(shí)候通過(guò)變槳機(jī)構(gòu)使槳葉的迎風(fēng)角發(fā)生變化，從而改變每只槳葉承受的風(fēng)壓。這種方式最適合用于大型風(fēng)力 發(fā)電機(jī)?，F(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳機(jī)構(gòu)普遍存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高、 調(diào)整維修困難的缺陷。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障率低、調(diào)整維修方便的自能式風(fēng)力發(fā)電機(jī)柔性變槳機(jī)構(gòu)。 為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案 本實(shí)用新型所述的自能式風(fēng)力發(fā)電機(jī)柔性變槳機(jī)構(gòu)包括安裝有 槳葉的風(fēng)輪，風(fēng)輪安裝在主軸的前端，其特征在于風(fēng)輪為中空的球 體，球體內(nèi)固定安裝同步器，固定連接在槳葉下端的葉軸通過(guò)軸承插 裝在風(fēng)輪上，所述的同步器包括球形外殼以及通過(guò)軸承安裝在外殼中 的同步軸，同步軸與主軸的軸線重合，同步軸上帶有同步傘齒輪，葉 軸的末端穿過(guò)同步器的外殼并固定安裝有葉軸傘齒輪，同步傘齒輪與 葉軸傘齒輪嚙合；同步軸上還通過(guò)軸承安裝有蝸輪、彈簧座，彈簧座 固定連接在蝸輪的一側(cè)；與蝸輪傳動(dòng)配合的蝸桿通過(guò)軸承安裝在風(fēng)輪 上；巻簧安裝彈簧座中，巻簧的內(nèi)端連接在同步軸上，外端連接在彈 簧座上；蝸桿通過(guò)齒輪嚙合與調(diào)節(jié)桿傳動(dòng)連接，調(diào)節(jié)桿通過(guò)軸承安裝 在風(fēng)輪上，其一端伸出風(fēng)輪外并安裝有調(diào)節(jié)手柄。同步軸的頂端固定連接有定子桶，定子桶的內(nèi)壁固定安裝有鐵芯 和線圈，定子桶為兩端帶有端蓋的圓桶狀結(jié)構(gòu)，同歩軸固定連接在一 側(cè)端蓋的中心，另一側(cè)端蓋的中心通過(guò)軸承插裝有轉(zhuǎn)子軸，轉(zhuǎn)子軸與 同步軸的軸線重合，轉(zhuǎn)子軸位于定子桶內(nèi)的一端固定安裝有永磁體， 轉(zhuǎn)子軸位于定子桶外的一端連接重錘。在同步軸上固定安裝有步進(jìn)器，所述的步進(jìn)器包括安裝在同步軸 上的步進(jìn)輪以及于步進(jìn)輪配合的定位球，步進(jìn)輪上帶有容納定位球的 凹部，定位球通過(guò)彈簧安裝在同步器的外殼上。采用上述技術(shù)方案以后，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1、 槳葉同步偏轉(zhuǎn)， 一致性好，避免槳葉不同步造成受力不均勻；2、 可以方便地調(diào)整槳葉偏轉(zhuǎn)的初始張力，從而調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機(jī) 的功率輸出曲線；實(shí)現(xiàn)可調(diào)柔性變槳，大大提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率。 減輕特大風(fēng)力對(duì)發(fā)電機(jī)的破壞。3、 同步軸上安裝有自發(fā)電裝置，配合電子控制裝置使用，便于 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，無(wú)需外接電源和其他連接部件，故障率低。4、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低。

圖1是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型的功率曲線圖。
具體實(shí)施方式
如附圖所示，本實(shí)用新型所述的自能式風(fēng)力發(fā)電機(jī)柔性變槳機(jī)構(gòu) 包括安裝有槳葉l的風(fēng)輪2，風(fēng)輪2安裝在主軸3的前端。風(fēng)輪2為 中空的球體，球體的后端與主軸3固定連接，前端安裝迎風(fēng)罩，球體 的圓周面上均勻分布過(guò)個(gè)用于安裝葉軸的軸孔。球體內(nèi)固定安裝同步 器51，固定連接在槳葉1下端的葉軸4通過(guò)軸承插裝在風(fēng)輪2上的 軸孔中。所述的同步器51包括球形外殼以及通過(guò)軸承安裝在外殼中 的同步軸6，同步軸6與主軸3的軸線重合，同步軸6上固定安裝有 同步傘齒輪7，葉軸4的末端穿過(guò)同步器51的外殼并固定安裝有葉 軸傘齒輪8，同步傘齒輪7與多個(gè)葉軸4上的葉軸傘齒輪8同時(shí)嚙合； 同步軸6上還通過(guò)軸承安裝有蝸輪9和彈簧座9A，彈簧座9A固定 連接在蝸輪9的一側(cè)；與蝸輪9傳動(dòng)配合的蝸桿10通過(guò)軸承安裝在 風(fēng)輪2上；巻簧5安裝彈簧座9A中，巻簧5的內(nèi)端連接在同步軸6 上，外端連接在彈簧座9A上，這樣可以通過(guò)調(diào)整蝸桿10，使蝸輪9 帶動(dòng)彈簧座9A旋轉(zhuǎn)，調(diào)整巻簧5的予張緊力。當(dāng)然，風(fēng)機(jī)的槳葉l 應(yīng)當(dāng)限制在一定角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)，為了限制槳葉的旋轉(zhuǎn)角度，可以在葉軸 4上安裝凸出的定位塊，也可以在風(fēng)輪2上安裝葉軸4的軸孔中設(shè)置 限位卡槽，將葉軸4旋轉(zhuǎn)的角度限制在一定范圍內(nèi)，具體實(shí)現(xiàn)手段可 以有多種，這是本技術(shù)領(lǐng)域的公知技術(shù)，再此不再詳述。蝸桿10通過(guò)齒輪嚙合與調(diào)節(jié)桿18傳動(dòng)連接，調(diào)節(jié)桿18通過(guò)軸 承安裝在風(fēng)輪2上，其一端伸出風(fēng)輪2外并安裝有調(diào)節(jié)手柄。在蝸桿 10上還設(shè)置有電子控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)操 縱蝸桿10旋轉(zhuǎn)。分別實(shí)現(xiàn)手動(dòng)或電動(dòng)調(diào)節(jié)。在葉軸4上還通過(guò)拐臂連接有液壓減振器19，該液壓減振器19 的結(jié)構(gòu)與汽車減振器相同。其一端連接拐臂，另一端連接到風(fēng)輪2的 殼體上。這樣可以減緩葉軸4的旋轉(zhuǎn)速度，避免快速的來(lái)回振動(dòng)，延 長(zhǎng)使用壽命，特別是有效避免共振發(fā)生。同步軸6的頂端固定連接有定子桶61，定子桶61的內(nèi)壁固定安裝有鐵芯和線圈，定子桶61為兩端帶有端蓋的圓桶狀結(jié)構(gòu)，同步軸 6固定連接在一側(cè)端蓋的中心，另一側(cè)端蓋的中心通過(guò)軸承插裝有轉(zhuǎn) 子軸62，轉(zhuǎn)子軸62與同步軸6的軸線重合，轉(zhuǎn)子軸62位于定子桶 61內(nèi)的一端固定安裝有永磁體，轉(zhuǎn)子軸62位于定子桶61外的一端 連接重錘64。當(dāng)風(fēng)輪2發(fā)生旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，帶動(dòng)定子桶61、鐵芯和線 圈一起轉(zhuǎn)動(dòng)，而轉(zhuǎn)子軸62被重錘64的重力牽制不能轉(zhuǎn)動(dòng)，使定子桶 61與轉(zhuǎn)子軸62發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)，定子桶6K鐵芯和線圈、轉(zhuǎn)子軸62、 永磁體構(gòu)成一個(gè)發(fā)電裝置，在線圈中可以產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，利用蓄電池 儲(chǔ)存的電能可以直接給自動(dòng)控制裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)17提供能源。在同步軸6上固定安裝有步進(jìn)器。所述的步進(jìn)器包括安裝在同步 軸6上的步進(jìn)輪11以及于步進(jìn)輪11配合的定位球12，步進(jìn)輪11上 帶有容納定位球12的凹部，該凹部可以是如圖2所示位于步進(jìn)輪11 的邊緣，也可以設(shè)置在步進(jìn)輪11的盤面上。定位球12通過(guò)彈簧安裝 在同步器51的外殼上，定位球12的前端受彈簧的壓力插在步進(jìn)輪 11的凹部，當(dāng)步進(jìn)輪11旋轉(zhuǎn)的時(shí)候必須克服彈簧的壓力將定位球12 頂起才可轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣即可以起到定位的作用，使葉軸4受力達(dá)到一定 級(jí)差后才可以轉(zhuǎn)動(dòng)，防止同步軸6頻繁轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)然，步進(jìn)器的形式可以有多種，其作用是使同步軸6的旋轉(zhuǎn)限 定在若干檔位。避免很小的風(fēng)速變化引起同步軸6頻繁的動(dòng)作。使用時(shí)，通過(guò)無(wú)線控制電動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)17調(diào)節(jié)蝸桿10， 調(diào)整好巻簧5的予張緊力，巻簧5給同步軸6施加一個(gè)扭力，這樣也 就是調(diào)整好了變槳?jiǎng)幼鞯某跏硷L(fēng)速。當(dāng)然，對(duì)調(diào)節(jié)蝸桿10的調(diào)整也 可以采用手動(dòng)調(diào)整的方法，通過(guò)旋轉(zhuǎn)手柄調(diào)節(jié)蝸桿10。當(dāng)風(fēng)吹到槳 葉1上的時(shí)候，側(cè)面迎風(fēng)的槳葉1將風(fēng)力分成兩個(gè)方向的分力，其中 一個(gè)分力推動(dòng)風(fēng)輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)分力的作用是推動(dòng)槳葉1繞葉軸4 的軸線旋轉(zhuǎn)。當(dāng)風(fēng)力小于設(shè)定值的時(shí)候，分力的作用不足以克服巻簧 5的予張緊，槳葉1的迎風(fēng)角是固定不變的。當(dāng)風(fēng)力大于設(shè)定值的時(shí) 候，風(fēng)力吹動(dòng)槳葉1克服巻簧5的予張緊力發(fā)生偏轉(zhuǎn)，風(fēng)力越大偏轉(zhuǎn) 角度越大，槳葉1的迎風(fēng)面越小?？梢院芎玫仄鸬綔p小風(fēng)壓，控制輸 出功率的作用。圖3是風(fēng)機(jī)輸出功率與風(fēng)速變化曲線圖，該曲線圖的 縱軸P代表風(fēng)機(jī)的輸出功率，橫軸S代表風(fēng)速度。在風(fēng)速為Sl的時(shí)候風(fēng)機(jī)開(kāi)始有輸出功率，風(fēng)速為S2的時(shí)候風(fēng)機(jī)的輸出功率達(dá)到額定 功率Pl, Tl代表無(wú)變槳機(jī)構(gòu)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行功率輸出曲線，在風(fēng)速超過(guò)額定功率輸出需要的時(shí)候，風(fēng)機(jī)的輸出功率繼續(xù)增大,超過(guò)額定功率, 如不加以控制會(huì)造成設(shè)備損壞和事故。P2、 P3、 P4、 P5分別代表本 實(shí)用新型的實(shí)施例在設(shè)定巻簧5的不同予張緊度情況下的變槳開(kāi)始 時(shí)的功率值，T2、 T3、 T4、 T5分別代表相應(yīng)情況下的輸出功率曲線。 在達(dá)到設(shè)定的變槳風(fēng)速的時(shí)候，槳葉1的迎風(fēng)角發(fā)生變化，風(fēng)機(jī)的輸 出功率曲線變平緩，在較大的風(fēng)速變化范圍內(nèi)，將風(fēng)機(jī)的輸出功率控 制在額定功率Pl附近。在不同的工況要求下，可以通過(guò)設(shè)定巻簧5 的不同予張緊度設(shè)定風(fēng)機(jī)不同的最大輸出功率，滿足多種要求。
權(quán)利要求1、自能式風(fēng)力發(fā)電機(jī)柔性變槳機(jī)構(gòu)，包括安裝有槳葉(1)的風(fēng)輪(2)，風(fēng)輪(2)安裝在主軸(3)的前端，其特征在于風(fēng)輪(2)為中空的球體，球體內(nèi)固定安裝同步器(51)，固定連接在槳葉(1)下端的葉軸(4)通過(guò)軸承插裝在風(fēng)輪(2)上，所述的同步器(51)包括球形外殼以及通過(guò)軸承安裝在外殼中的同步軸(6)，同步軸(6)與主軸(3)的軸線重合，同步軸(6)上帶有同步傘齒輪(7)，葉軸(4)的末端穿過(guò)同步器(51)的外殼并固定安裝有葉軸傘齒輪(8)，同步傘齒輪(7)與葉軸傘齒輪(8)嚙合；同步軸(6)上還通過(guò)軸承安裝有蝸輪(9)、彈簧座(9A)，彈簧座(9A)固定連接在蝸輪(9)的一側(cè)；與蝸輪(9)傳動(dòng)配合的蝸桿(10)通過(guò)軸承安裝在風(fēng)輪(2)上；卷簧(5)安裝彈簧座(9A)中，卷簧(5)的內(nèi)端連接在同步軸(6)上，外端連接在彈簧座(9A)上；蝸桿(10)通過(guò)齒輪嚙合與調(diào)節(jié)桿傳動(dòng)連接，調(diào)節(jié)桿通過(guò)軸承安裝在風(fēng)輪(2)上，其一端伸出風(fēng)輪(2)外并安裝有調(diào)節(jié)手柄。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自能式風(fēng)力發(fā)電機(jī)柔性變槳機(jī)構(gòu)，其 特征在于同步軸(6)的頂端固定連接有定子桶(61)，定子桶(61) 的內(nèi)壁固定安裝有鐵芯和線圈，定子桶(61)為兩端帶有端蓋的圓桶 狀結(jié)構(gòu)，同步軸(6)固定連接在一側(cè)端蓋的中心，另一側(cè)端蓋的中 心通過(guò)軸承插裝有轉(zhuǎn)子軸(62)，轉(zhuǎn)子軸(62)與同步軸(6)的軸線 重合，轉(zhuǎn)子軸(62)位于定子桶(61)內(nèi)的一端固定安裝有永磁體， 轉(zhuǎn)子軸(62)位于定子桶(61)外的一端連接重錘(64)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自能式風(fēng)力發(fā)電機(jī)柔性變槳機(jī)構(gòu)， 其特征在于在同步軸(6)上固定安裝有步進(jìn)器，所述的步進(jìn)器包 括安裝在同步軸(6)上的步進(jìn)輪(11)以及于步進(jìn)輪(11)配合的 定位球(12)，步進(jìn)輪(11)上帶有容納定位球(12)的凹部，定位 球(12)通過(guò)彈簧安裝在同步器(51)的外殼上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變槳機(jī)構(gòu)。發(fā)電機(jī)風(fēng)輪為中空的球體，球體內(nèi)固定安裝同步器，葉軸通過(guò)軸承插裝在風(fēng)輪上，同步器包括球形外殼以及通過(guò)軸承安裝在外殼中的同步軸，同步軸與主軸的軸線重合，同步軸上帶有同步傘齒輪，葉軸的末端穿過(guò)同步器的外殼并固定安裝有葉軸傘齒輪，同步傘齒輪與葉軸傘齒輪嚙合；同步軸上還通過(guò)軸承安裝有蝸輪、彈簧座，彈簧座固定連接在蝸輪的一側(cè)；與蝸輪傳動(dòng)配合的蝸桿通過(guò)軸承安裝在風(fēng)輪上。該實(shí)用新型槳葉偏轉(zhuǎn)的一致性好，避免槳葉不同步造成受力不均勻；可以方便地調(diào)整槳葉偏轉(zhuǎn)的初始受力，從而調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)。
文檔編號(hào)F03D7/04GK201165939SQ200720157329
公開(kāi)日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2007年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月22日
發(fā)明者磊 鄒 申請(qǐng)人:磊 鄒