CN101230839A - 多桨叶同步变桨距 - Google Patents

Abstract

一种《多桨叶同步变桨距》，目的改进现有三叶风力机各桨叶的各自独立一套伺服电动机、蓄电瓶、行星减速器、大内齿圈等等过细分的独立结构，使得降低成本。本方案用一只大齿轮4啮合各片桨叶的小齿轮3，小齿轮3与蜗杆2同轴带动蜗轮1，即带动桨叶柄A(因为蜗轮1装固在A上)，就可达到同步变桨距之目的。大齿轮4由(伺服电动机的)主动齿轮5a、伺服电动机5，受电子控制板指令而驱动。优点是：用一套制造成本较低的齿轮同步变桨距装置，取代了原来各自独立的三套装置。

Description

多桨叶同步变桨距

本发明属于风力机叶片变桨距装置，仅用单一伺服电动机实现多桨叶同步变桨距。

现有三叶风力机每一叶片似乎都用单独的一只伺服电动机、蓄电瓶、行星减速系统、大型内齿圈，及单独的电子控制等，结构紧凑，但都分别各自独立，所以在制造成本、技术难度、故障率和检修等问题，有待改进，但在电子控制系统、如光电编码器、非接触式位移传感器等仍然需要。

本发明目的，力求降低制造成本、技术难度、故障率，力求便于检修。方案：仅用一台伺服电动机和配套电瓶、一只蜗轮、一只大齿轮、一套电子控制板就可实现各桨叶同步变桨距。

同步变桨距比单独各桨叶独立变桨距还有一个显著优点：保证各桨叶在变桨距过程中，始终趋于一致，完全避免了由于单独变桨万一其中一桨叶出现故障，依靠电子的冗余设置来延缓补救，各桨叶很可能因震动而更趋各桨距角度不一致；不一致，也是震动源。

图的上侧边，仅仅画出了桨叶柄A的下端部分，1是蜗轮(1/3齿圈)，2是蜗杆，2a是轴承，3是小齿轮(斜齿)，4a是轴承，4是大齿轮(斜齿)，5是伺服电动机，5a是电机的主动齿轮(与大齿轮4啮合)。

由此可知：轴毂B上分布着(互间120°)三个桨叶，它们的叶柄A，都可通过蜗轮1、蜗杆2、小齿轮3，每一桨叶的小齿轮3均布(互间120°)并啮合在大齿轮4的圆周上，所以伺服电动机5以它的主动齿轮5a驱动大齿轮4，就可使每一桨叶的小齿轮3实现同步联动变桨距。主动齿轮5a的齿数可设计成较少的齿数，再加上蜗轮副的减速，因此完全不需要再用行星齿轮减速装置。

变桨距转角90°，所以蜗轮1仅用1/4圆周，今可切割成1/3圆周(120°)，所以一个蜗轮齿圈分成三个均分部分，取其每个的分割部分安装在每一桨叶柄A的根部就行。

分割蜗轮：可用多个整圆的蜗轮，以同轴芯(用夹具工装)叠合，用线切割机床一次可割成互间120°圆周的三等分，所以效率高。

蜗轮是外齿，加工(比内齿)方便，仅需一齿圈，批量生产时用夹具工装，又快又省材料，安装时每一桨叶仅用1/3齿圈，重量轻，又省时。因为叶柄制造中，预埋设螺孔，蜗轮的1/3齿圈、像装标牌似的，两端紧固螺钉就行。

蜗杆的轴承2a的安装：轴毂B上的每个(叶柄外的)套筒的侧壁上，开着窗孔，蜗杆2和2a轴承穿越窗孔与蜗轮啮合、轴承2a底座板(图中用双点划线表示)留在套筒外壁用螺钉紧固，而蜗杆轴和小齿轮轴承2a伸出到大齿轮4一侧；这种常见结构的典型，如迥转工作台，所以一般民营机械小企业都会制造。风力机民营企业会制造，从实践中不断创新、节约材料，提高产出速度，降低成本和故障的发生率，使风电事业尽快普及发展。

图中的大写字母表示现有风力机机头部分的一种结构：A是变桨距桨叶柄，B是轴毂，C是主轴(本图画成厚壁管)，D是固定套，E是轴承。

多桨叶同步变桨距的优点：①仅用一只伺服电动机取代原来的三只伺服电动机，省掉了原来变桨距机构中的三只大内齿，三台有内齿圈的行星齿轮减速机(内齿加工成本高)，行星齿轮制造精度高、成本高；②本方案比原来的安装较开放、直观、检修方便，但也都在机舱内防风沙雨雪；③变桨距转角小，所以对于各齿轮来说转速低而少，不易坏；④制造容易，有利降低成本，有利于风电普及发展；⑤各桨叶始终被同一大齿轮控制在同步之中，变桨距的同步性，是减少风力机震动的重要因素。

附图说明：

一幅图：是多桨叶同步变桨距的剖面图。

Claims (3)

1.一种多桨叶同步变桨距，各桨叶上的蜗轮、蜗杆轴端的小齿轮在同一个共用的大齿轮上均布啮合；另外由电子控制板受控的一只伺服电动机主动齿轮也啮合在这一共用的大齿轮上，所以大齿轮被伺服电动机驱动时，实现多桨叶同步变桨距。

2.根据权利要求1所述的多桨叶同步变桨距，特征是一只共用的大齿轮上啮合着各桨叶上的蜗轮、蜗杆轴端的小齿轮，大齿轮的转动就同步带动各小齿轮、蜗杆、蜗轮，蜗轮装固在桨叶柄上，所以带动各桨叶同步变桨距。

3.根据权利要求1或2所述的多桨叶同步变桨距，特征是装固在各桨叶柄上的蜗轮，仅仅是1/3蜗轮齿圈的圆周，用螺钉紧固在桨叶柄圆柱面上。

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