CN101446267B - 主动变桨风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明所设计的主动变桨风力发电机，它主要由轮毂、发电机、机舱、风叶、风速仪、回转支撑轴承和法兰底座，发电机前端与轮毂连接，后端与机舱连接；风速仪设置在机舱上部，机舱通过回转支撑轴承连接在法兰底座上，风叶通过风叶连接轴连接在变桨机构上，变桨机构尾部的往复拉杆与变桨驱动架连接，变桨驱动架与滚珠螺杆螺母机构连接，且滚珠螺杆螺母机构与其两侧的滑动滑轨配合连接，滚珠螺杆通过联轴器与步进电机配合连接；风速仪上设有信号输出线与控制器连接，控制器与步进电机电连接。通过风速仪测定风速后，将其得到的风速信号发给控制器，控制器根据风速信号计算变桨参数、往复拉杆的滑动距离参数和步进电机转动圈数及方向后发出指令给步进电机，控制风叶变桨。

Description

主动变桨风力发电机
技术领域
本发明涉及一种风力发电机，特别是一种主动变桨风力发电机。
背景技术
现有的风力发电机一般采用偏航等限速机构，变桨技术相对与这种技术显现了较大的优越性，现有的主动变桨风力发电机结构较为简单，存在变桨角度不够精确，相对于不同的风速，变桨反应速度较慢等缺点。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种变桨角度精确，对于风速的变化变桨反应迅速，发电机输出功率均匀的主动变桨风力发电机。
为了达到上述目的，本发明所设计的主动变桨风力发电机，它主要由轮毂、发电机、机舱、风叶、风速仪、回转支撑轴承和法兰底座，发电机前端与轮毂连接，后端与机舱连接；风速仪设置在机舱上部，机舱通过回转支撑轴承连接在法兰底座上，风叶通过风叶连接轴连接在变桨机构上，变桨机构尾部的往复拉杆与变桨驱动架连接，变桨驱动架与滚珠螺杆螺母机构连接，且滚珠螺杆螺母机构与其两侧的滑动滑轨配合连接，滚珠螺杆通过联轴器与步进电机配合连接；风速仪上设有信号输出线与控制器连接，控制器与步进电机电连接。通过风速仪测定风速后，将其得到的风速信号发给控制器，控制器根据风速信号计算变桨参数、往复拉杆的滑动距离参数和步进电机转动圈数及方向后发出指令给步进电机，控制风叶变桨。
为了延长机构的使用寿命，以及达到精确控制变桨角度的目的，往复拉杆尾部紧配合有滑动位移套，滑动位移套与发电机机轴尾部的含油轴承间隙配合；往复拉杆通过去转动连接块与变桨驱动架配合连接，使往复拉杆在变桨驱动架的驱动下可以自由的往复移动。在滑动滑轨上还可设有位移传感器，位移传感器与控制器电连接，使控制器可以精确获得变桨驱动架的位置。而滚珠螺杆两端通过轴承支撑在两只轴承座上，轴承座起到对滚珠螺母螺杆机构的滑动限位的作用。
所述的回转支撑轴承上连接有机舱回转动力机构，机舱回转动力机构内设有阻尼机构。机舱回转动力装置在发电机对风工作时提供回转阻力，内部的阻尼机构能减缓风速较大时发电机回转对风的速度，是发电机的功率保持平稳的输出。
本发明所得到的主动变桨风力发电机，主体结构简单紧凑，实现了下风向风机的回转阻尼方式对风，减小了摆动，减轻了风轮陀螺效应对风轮的损害并改善了功率输出的稳定。在风力发电机运行过程中变桨距机构实现了：低风时，风叶处在启动角度，趋向额定风速时，风叶处在最佳迎风角度，超过额定风速，风叶保持在一个变化的限速角度，当超过工作风速时，风叶顺桨，风机停车，整个变桨过程风叶角度的变化都是通过控制器控制步进电机驱动变桨驱动架移动实现无级平滑变桨。
附图说明
图1是本发明实施例1动变桨风力发电机的剖视图；
图2是本发明实施例1动变桨风力发电机轮毂部分示意图；
图3是本发明实施例1动变桨风力发电机内部结构示意图；
图4是本发明实施例1动变桨风力发电机结构示意图；
图5是本发明实施例1动变桨风力发电机的仰视图。
图中：1、同步盘 2、轮毂 3、轴承 4、电机轴 5、滑动位移套 6、曲柄 7、去转动连接块 8、风速仪 9、连轴器 10、步进电机 11、信号滑环 12、花键轴 13、风轮叶片 14、往复拉杆 15、风向仪 16、含油轴承 17、滚珠螺杆 18、花键套 19、回转支承轴承 20、输出滑环 21、风叶连接轴 22、胀紧套 23、发电机 24、机舱 25、滚珠螺杆螺母机构 26、变桨驱动架 27、滑动滑轨 28、法兰底座 29、连杆 30、回转电机 31、同步大带轮 32、同步带 33、同步小带轮 34、齿轮箱 35、张紧轮
具体实施方式
下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。
实施例1
如图1所示，本实施例描述的动变桨风力发电机，风力发电机的轮毂2通过胀紧套22与电机轴4胀紧配合，电机轴4通过两套深沟球轴承承载在发电机23的前后端盖轴承室内，发电机23与机舱24采用螺栓连接，机舱24通过回转支承轴承19与同步带轮安装在法兰底座28上。
如图2所示，风轮叶片13连接在风叶连接轴21上，风叶连接轴21与轮毂2的三只辐管通过轴承3配合，风叶连接轴21与轮毂辐管之间都可相对转动。风叶连接轴21的端部都通过键配有曲柄6，再通过关节轴承、连杆29，同时与同步盘1连接。同步盘1又与配合花键轴12紧配合，花键轴12与花键套18间隙配合可自由滑动，花键套18采用三只螺栓安装在轮毂2上，这样就限制了同步盘1相对轮毂2的旋转运动，只能相对做直线滑动。如图3所示，花键轴12的另一端又通过圆柱销穿过空心的电机轴4与往复拉杆14连接，往复拉杆14外部套接滑动位移套5紧配，电机轴4末端内紧配含油轴承16，与滑动位移套5间隙配合，可相对自由滑动。滑动位移套5的一端外部安装有一对角接触轴承，并与去转动连接块7配合。去转动连接块7又与变桨驱动架26通过双头螺柱连接，且配合处有软制尼龙套，已调整安装误差及起到柔性连接作用。变桨驱动架26中间是用螺栓连接的滚珠螺杆螺母机构25，两侧同螺栓连有滑动滑轨27，其作用是滚珠螺杆螺母机构25在位移的同时起到辅助支撑作用，承受一定的弯矩载荷，保证滚珠螺杆螺母机构25只承受旋转推力，减小弯矩带来的磨损，延长其使用寿命。滑动滑轨27上还设有位移传感器，以检测滚珠螺母的位移距离，反馈给控制器，已检测变桨工作的完成精确度。滚珠螺杆17两端支承在轴承座上，限制了其轴向位移。滚珠螺杆17通过连轴器9与步进电机10连接，步进电机10的工作线与信号线，通过信号滑环11传输。如图4所示，在机舱24上部设置有风速仪8和风向仪15，风速仪8的信号输出也通过信号滑环传输到控制器再对步进电机10发出指令的。发电机23发出的电是由大功率输出滑环20输出的。
如图5所示，机舱24过回转支撑轴承19连接在法兰底座28上，回转支撑轴承19上连接有机舱回转动力机构，机舱回转动力机构内设有阻尼机构。所述的机舱回转动力机构由与回转支撑轴承19连接的同步大带轮31、同步带32、同步小带轮33、齿轮箱34和回转电机30组成。电机30通过信号滑环11与风向仪15电连接，风向仪15通过判断发电机风轮与风向之间的夹角，来发出制动信号，回转电机30通过短接信号来限制风力发电机在对风中的晃动。阻尼机构是通过回转电机30自身是永磁电机特性，以及在同步带上设置张紧轮35增大同步带轮转动的阻力来工作的。

Claims (3)

1.一种主动变桨风力发电机，它包括轮毂(2)、发电机(23)、机舱(24)、风叶(13)、风速仪(8)、回转支撑轴承(19)和法兰底座(28)，发电机(23)前端与轮毂(2)连接，后端与机舱(24)连接；风速仪(8)设置在机舱(24)上部，机舱(24)通过回转支撑轴承(19)连接在法兰底座(28)上，其特征是风叶(13)连接在风叶连接轴(21)上，风叶连接轴(21)与轮毂(2)的三只辐管通过轴承(3)配合，风叶连接轴(21)与轮毂辐管之间都可相对转动，风叶连接轴(21)的端部都通过键配有曲柄(6)，再通过关节轴承、连杆(29)，同时与同步盘(1)连接，同步盘(1)又与配合花键轴(12)紧配合，花键轴(12)与花键套(18)间隙配合可自由滑动，花键轴(12)的另一端又通过圆柱销穿过空心的电机轴(4)与往复拉杆(14)连接，往复拉杆(14)与变桨驱动架(26)连接，变桨驱动架(26)与滚珠螺杆螺母机构(25)连接，且滚珠螺杆螺母机构(25)与其两侧的滑动滑轨(27)配合连接，滚珠螺杆(17)通过联轴器(9)与步进电机(10)配合连接；风速仪(8)上设有信号输出线与控制器连接，控制器与步进电机(10)电连接，滑动滑轨(27)上设有位移传感器，位移传感器与控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的主动变桨风力发电机，其特征是所述的往复拉杆(14)尾部紧配合有滑动位移套(5)，滑动位移套(5)与发电机机轴(4)尾部的含油轴承(16)间隙配合；往复拉杆(14)通过去转动连接块(7)与变桨驱动架(26配合连接。
3.根据权利要求1所述的主动变桨风力发电机，其特征是所述的滚珠螺杆(17)两端通过轴承支撑在两只轴承座上。 
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