CN103174586A - 风力发电机的叶片螺距角度控制机构 - Google Patents

风力发电机的叶片螺距角度控制机构 Download PDF

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Abstract

一种风力发电机的叶片螺距角度控制机构包含有一心轴；一毂，固设于该心轴上；若干个叶片组，分别具有彼此同轴串接的一固定座与一叶片，并以该心轴的轴向为中心向彼此等角地向外呈幅射状排列位于该毂的一侧；一调整部，位于该毂的一侧，并介于该心轴一端与各该叶片组的轴向一端之间；一控制部，据以调整各该叶片的螺距角度；该调整部具有一调整座，为该控制部所提供的动力所带动，在该心轴的轴向上行往复的线性位移，若干个滑杆，分别以杆轴一端滑设于该调整座上，并使杆轴另端连接于一对应叶片组轴向一端的偏心位置上。本发明可通过精简的构件调整叶片螺距角度，避免繁琐的组成造成风力发电机的开发设计受阻碍，同时可以因应不同叶片数量的增减。

Description

风力发电机的叶片螺距角度控制机构
技术领域
本发明属于风力发电技术领域，特别是关于一种风力发电机的叶片螺距角度控制机构。
背景技术
风力发电是通过自然界的风力作用于风力发电机的叶片上，驱使叶片转动而带动发电机运转以产生电力的绿色能源技术，而从力学上来说，叶片的翼型截面的种类攻角(angle of attack)与升力系数间具有一定的关系，当风力发电机叶片的攻角达到某种程度时，升力系数提高至其最大限度，而产生失速(stall)现象，即流经叶片表面的气流剥离而发生扰流，此时的叶片虽不具升力作用，但阻力作用仍然存在，是以，叶片若欲得到升力，即必需使叶片前后缘连结的弦长线(chord line)与风之间的角度(即攻角)被维持在适当的工作范围内。
由于自然风力的风速并不稳定，造成风力发电机的叶片转速也随之变化，一般而言，当叶片的转速低于额定转速时，转速越高则螺距(pitch)角度越小越可获得较佳的升力，因此，在先前技术中、特别是大型风力发电机技术范畴内，即有通过螺距控制(pitch control，或称旋角控制)装置，通过改变叶片的螺距角以使攻角被维持在适当的工作范围中，确保升力作用的存在。
而上述的螺距控制装置，有如中国第095149013号发明专利申请案中所揭露的扇叶倾角控制结构般，其主要是通过一直线运动的套管构件，带动枢接于该套管构件与叶片固定座间的连杆构件，俾通过该等连杆构件的传动，使该套管构件的直线运动转换成带动叶片固定座旋转的作动，据以达到改变叶片螺距角度的目的与效果。
只是，上述专利前案所揭露通过连杆构件传动的技术内容并非理想，特别需加以指出者有二，其一为其用以进行直线运动的套管构件是滑设于心轴的外侧，因此，其尺寸需随心轴外径大小的改变而随之变动，对于风力发电机制造端的库存管理显有阻碍，其二是其枢接于套管构件与叶片固定座间的连杆构件，数目是随着叶片数量的多寡而改变，并有较大活动空间的需求，如此一来，将造成风力发电机的机舱外罩设计受到限制，不利于开发。
发明内容
本发明的目的是提供一种风力发电机的叶片螺距角度控制机构，其通过一可受力而往复线性位移作动的调整座，带动所滑接的滑杆，从而由叶片轴向一端的偏心位置上施力驱动叶片的转动，以改变叶片的螺距角度，据此，该风力发电机的叶片螺距角度控制机构可以通过精简的构成组件达成叶片螺距角度的调整，避免过为繁琐的组成造成风力发电机的开发设计受到阻碍，同时可以因应不同叶片数量的增减。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
于是，本发明所提供风力发电机的叶片螺距角度控制机构包含有一心轴；一毂，固设于该心轴上；若干个叶片组，分别具有彼此同轴串接的一固定座与一叶片，并以该心轴的轴向为中心向彼此等角地向外呈幅射状排列位于该毂的一侧；一调整部，位于该毂的一侧，并介于该心轴一端与各该叶片组的轴向一端之间，用以改变各该叶片的螺距角度；一控制部，用以提供动力驱动该调整部，据以调整各该叶片的螺距角度；该调整部具有一调整座，为该控制部所提供的动力所带动，在该心轴的轴向上行往复的线性位移，若干个滑杆，分别以杆轴一端滑设于该调整座上，并使杆轴另端连接于一对应叶片组轴向一端的偏心位置上。
所述调整部更包含有若干个长形摇臂，分别以长轴一端固接于一对应叶片组的轴向一端上，并以另端与一对应的滑杆枢接。
所述调整座呈多边形板块，并以周侧板端与对应的所述滑杆滑接。
所述调整部更包含有若干个滑槽，分别凹设于所述调整座的各侧板端上，并与对应的所述滑杆一端滑接。
所述调整座的边数相等于所述各叶片组的数量，并使各边相向于所述各叶片组的轴向一端。
所述心轴具有一与所述毂固接的轴身，一自所述轴身一端往内延伸的轴孔；
所述控制部具有一传动杆，同轴滑设于该轴孔中，一端并自所述心轴一端伸出而与所述调整座固接。
所述控制部更包含有一环状滑套，同轴滑套于所述心轴上，一连接杆，穿经所述轴身的一部并以两端连接该滑套与所述传动杆，一线性致动器，以出力轴端驱动该滑套沿所述心轴是轴向往复位移。
所述控制部更包含有一预定长度的条孔，沿所述心轴的轴向延伸设于所述轴身上，并与所述连接杆滑接。
本发明的有益效果是：本发明通过一可受力而往复线性位移作动的调整座，带动所滑接的滑杆，从而由叶片轴向一端的偏心位置上施力驱动叶片的转动，以改变叶片的螺距角度，据此，该风力发电机的叶片螺距角度控制机构可以通过精简的构成组件达成叶片螺距角度的调整，避免过为繁琐的组成造成风力发电机的开发设计受到阻碍，同时可以因应不同叶片数量的增减。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的立体外观图。
图2为本发明一较佳实施例的一局部分解图。
图3为本发明一较佳实施例的一局部组合图。
图4为本发明一较佳实施例的另一局部分解图。
图5为本发明一较佳实施例的端视图。
图6为本发明一较佳实施例的局部剖视图，显示该控制部的作动。
图7为本发明一较佳实施例沿图6的7-7割线的剖视图，显示该控制部的作动。
图8为本发明一较佳实施例沿一叶片组轴向的端视图，显示该调整部控制叶片于一螺距角度位置上。
图9为本发明一较佳实施例沿一叶片组轴向的端视图，显示该调整部控制叶片于另一螺距角度位置上。
具体实施方式
以下，即举以本发明一较佳实施例，并配合图式作进一步的说明。
请参阅图1至8，在本发明一较佳实施例所揭露风力发电机的叶片螺距角度控制机构10，其包含有一心轴20、一毂30、若干个叶片组40、一控制部50及一调整部60。
该心轴20具有一适当外径的直形轴身21，一轴孔22自该轴身21轴向一端往内轴向延伸而成。
该毂30具有一概呈圆板状的毂身31，同轴地串接固设于该心轴的轴身21一端上，若干个连接板32彼此等角度分开地各自以一侧板端垂直固接于该毂身31的一侧板面上。
各该叶片组40属已知技术内容，分别具有彼此呈同轴串接的一管状固定座41与一叶片42，并使各该管状固定座41各自垂直穿设于一对应连接板32上，据以使各该叶片组40呈以该心轴20的轴向为中心向外呈等角度幅射开来地排列于该毂身31的一侧板面上。
该控制部50则具有一传动杆51，同轴滑设于该轴孔22中，一端并自该轴身21的一端伸出，并对应位于各该叶片组41间，一环状滑套52同轴穿套滑设于该轴身21周侧上，并可沿轴向往复滑移，一条孔53贯穿该轴身21的一部并沿该轴身21的轴向延伸适当的长度，用以连通该轴孔22与轴身21外部，一连接杆54穿经该条孔53，并以两端桥接于该传动杆51与该滑套52，一线性致动器55设于该心轴20的一侧，并以出力轴端与该滑套52相接，俾以提供动力驱使该滑套52在该心轴20上往复位移。
该调整部60则具有一呈多边形的板状调整座61，是以曲率中心同轴于该心轴20轴向的方式，固接于该传动杆51一端上，其边数并与各该该叶片组40的数量相等，在本实施例中是以正三角形为适例，若干个滑槽62分别凹设于该调整座61的各边端面上，并使槽口相向于一对应的叶片组40，若干个长形摇臂63分别以长轴一端垂直固接于一对应叶片组40的轴向一端上，并使长轴另端相对于所固接的叶片组轴向呈偏心状态，若干个滑杆64分别以杆轴一端垂直枢接于一对应摇臂63的长轴另端上，而使杆轴64呈平行于对应叶片组轴向且偏心的状态，并使杆轴另端伸入并滑接于一对应滑槽62中。
通过上述构件的组成，该风力发电机的叶片螺距角度控制机构10在进行调整叶片螺距角的实施上，是以该线性致动器55提供该传动杆51轴向往复线性位移所需的力，而当该传动杆51轴移的同时，带动固接于其一端上的该调整座61，使该调整座61随之同步位移，进一步来说，当该调整座61位于邻近该心轴20一端的位置上时，如图8所示般，使各该叶片组40具有一适当的转距角度，而当该调整座61自该邻近心轴的位置向外远离该心轴20一端时，如图9所示般，通过各该滑杆64带动所枢接的摇臂63，偏心施力于对应的叶片组40上，据以使各该叶片组40同步转动适当的角度，从而达到改变各该叶片组40螺距角度的目的及效果。
在此并需更加特别加以指出，该风力发电机的叶片螺距角度控制机构10相较于首揭已知技术而言，由于其对每一叶片组的控制仅通过单一的滑杆与单一的摇臂即可达成，而通过滑杆与摇臂间的枢接以及滑杆与调整座间的滑接，允许各该叶片组同步受到该调整座的调整，是以，其具有构件精简的具体功效，并可减少所占用的空间，而有利于风力发电机的机舱外罩的设计，使开发研究较易于进行。
再者，由于该风力发电机的叶片螺距角度控制机构10是以单一的调整座61同步控制若干个的叶片组40，当叶片组的数量增加时，也仅需改变该调整座的边数即可适应于所增加的叶片组数量，例如，当叶片自上开实施例的三组增加为五组时，该调整座的多边形也仅需由正三角形变化成正五角形即可，无需如已知技术般额外增加过多的连杆数量。

Claims (8)

1. 一种风力发电机的叶片螺距角度控制机构，它包含：
一心轴；
一毂，固设于该心轴上；
若干个叶片组，分别具有彼此同轴串接的一固定座与一叶片，并以该心轴的轴向为中心向彼此等角地向外呈幅射状排列位于该毂的一侧；
一调整部，位于该毂的一侧，并介于该心轴一端与各该叶片组的轴向一端之间，用以改变各该叶片的螺距角度；
一控制部，用以提供动力驱动该调整部，据以调整各该叶片的螺距角度；
其特征在于：
该调整部具有一调整座，为该控制部所提供的动力所带动，在该心轴的轴向上行往复的线性位移，若干个滑杆，分别以杆轴一端滑设于该调整座上，并使该杆轴另端连接于一对应叶片组轴向一端的偏心位置上。
2. 根据权利要求1所述的风力发电机的叶片螺距角度控制机构，其特征在于，所述调整部更包含有若干个长形摇臂，分别以长轴一端固接于一对应叶片组的轴向一端上，并以另端与一对应的滑杆枢接。
3.根据权利要求1所述的风力发电机的叶片螺距角度控制机构，其特征在于，所述调整座呈多边形板块，并以周侧板端与对应的所述滑杆滑接。
4.根据权利要求3所述的风力发电机的叶片螺距角度控制机构，其特征在于，所述调整部更包含有若干个滑槽，分别凹设于所述调整座的各侧板端上，并与对应的所述滑杆一端滑接。
5.根据权利要求3所述的风力发电机的叶片螺距角度控制机构，其特征在于，所述调整座的边数相等于所述各叶片组的数量，并使各边相向于所述各叶片组的轴向一端。
6.根据权利要求1所述的风力发电机的叶片螺距角度控制机构，其特征在于，所述心轴具有一与所述毂固接的轴身，一自所述轴身一端往内延伸的轴孔；
所述控制部具有一传动杆，同轴滑设于该轴孔中，一端并自所述心轴一端伸出而与所述调整座固接。
7.根据权利要求6所述的风力发电机的叶片螺距角度控制机构，其特征在于，所述控制部更包含有一环状滑套，同轴滑套于所述心轴上，一连接杆，穿经所述轴身的一部并以两端连接该滑套与所述传动杆，一线性致动器，以出力轴端驱动该滑套沿所述心轴是轴向往复位移。
8.根据权利要求7所述的风力发电机的叶片螺距角度控制机构，其特征在于，所述控制部更包含有一预定长度的条孔，沿所述心轴的轴向延伸设于所述轴身上，并与所述连接杆滑接。
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