CN103603894A - 一种风力发电的变桨用电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风力发电的变桨用电机，涉及电机技术领域，包括：机壳、转轴、沿转轴轴向设置的制动定子、制动转子、制动器法兰、超越离合器和动力源，转轴由动力源提供转矩；制动定子与机壳相对固定；制动转子一面与制动定子相对设置，另一面通过弹性元件与制动器法兰连接，制动转子仅可在轴向上相对制动器法兰来回移动，在径向上互相固定；制动器法兰通过超越离合器与转轴固定连接；制动定子内设有磁性材料，制动转子的材质为铁、钴、镍中的一种，制动定子不通电时与制动转子吸合，通电时与制动转子分离。本发明的变桨用电机在出现强风和电机停电的异常情况下，此时各制动元件不会对转轴进行制动，风叶将在风力作用下自行调节至顺风姿态。

Description

一种风力发电的变桨用电机
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种风力发电的变桨用电机。
背景技术
风力发电机在运作过程中为了保持发电量的稳定，会根据实际风力的大小来调节风叶的迎风角度，现有的风力发电机通过伺服电机和传感器来完成该过程。传感器探知风力的大小，若风力偏大便会向变桨电机发出指令，变桨电机启动，通过转轴和齿轮箱传动机构来调小风叶的迎风角，使风叶受力面积缩小。当达到风力发电机要求的发电功率时，传感器控制变桨电机停止调节，并对转轴进行制动，制动的目的是使风叶角度固定，因为风叶在风力作用下会有迎风角变小的趋势。当风力偏小时，变桨电机会反向操作。
现有的风力发电的变桨用电机在制动时处于停电状态，当需要调节叶片角度时变桨电机才通电。这造成在碰到强风的极端情况下，一旦风力电机的供电系统不能正常工作，变桨电机因断电而处于制动状态，不能将风叶调节至顺风位置，风力发电机有可能会因此损毁。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何解决现有的风力发电变桨用电机在意外断电时不能调节风叶角度的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种风力发电的变桨用电机，包括：机壳、转轴、制动定子、制动转子、制动器法兰、超越离合器和动力源，所述制动定子、制动转子、制动器法兰、超越离合器沿所述转轴轴向设置，所述转轴由所述动力源提供转矩；
所述制动定子与所述机壳相对固定；
所述制动转子一面与所述制动定子相对设置，另一面通过弹性元件与所述制动器法兰连接，所述制动转子仅可在轴向上相对所述制动器法兰来回移动，在径向上互相固定；
所述制动器法兰通过所述超越离合器与所述转轴固定连接；
所述制动定子内设有磁性材料，所述制动转子的材质为铁、钴、镍中的一种，所述制动定子不通电时与所述制动转子吸合，通电时与所述制动转子分离。
优选的，所述弹性元件为弹簧或者板簧。
优选的，所述超越离合器为滚柱超越离合器。
本发明的风力发电的变桨用电机的转轴通过超越离合器与各个制动元件连接，由于超越离合器在超出设定转矩范围时将发生空转，因此当出现强风和电机停电的异常情况下，此时各制动元件不会对转轴进行制动，风叶将在风力作用下自行调节至顺风姿态。
附图说明
图1是本发明的风力发电的变桨用电机的结构示意图。
图2是图1中的风力发电的变桨用电机的工作关系图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示的本发明的风力发电的变桨用电机的具体实施方式，包括：机壳1、转轴2、制动定子3、制动转子4、制动器法兰5、超越离合器6、动力源7，制动定子3、制动转子4、制动器法兰5、超越离合器6沿转轴2轴向设置，转轴2由动力源7提供转矩，动力源7的启动、停止及方向受风力传感器201控制。转轴2用于带动控制风叶角度的齿轮箱202，可以设定顺时针旋转时空之风叶的迎风角变小，逆时针旋转时控制风叶的迎风角变大。制动定子3内设有磁性材料，其通电和断电受风力传感器201控制。制动转子的材质为铁、钴、镍中的一种。
制动定子3与机壳1相对固定。制动转子4一面与制动定子3相对设置，另一面通过弹性元件8与制动器法兰5连接，使制动转子4可在轴向上相对制动器法兰5来回移动，但在径向上制动器法兰5与制动转子4通过导向螺栓9互相固定，使得制动器法兰5旋转时将同时带动制动转子4。弹性元件8可以采用弹簧或者板簧。
制动器法兰5通过超越离合器6与转轴2固定连接，超越离合器6在转轴2带动下顺时针旋转，若转矩在设定范围内时，能将转轴2的转矩加载给制动转子，若转轴2转矩超过设定范围时，超越离合器6空转。而逆时针旋转时，超越离合器6空转，由于风力只具有将风叶迎风角变小的趋势，因此转轴2在逆时针旋转时不进行制动对风力发电机工作没有影响。
如图2所示，该变桨用电机的工作原理为：在变桨电机正常通电情况下，风力传感器201获知风力大小，若风力正常，则控制制动定子3保持断电状态，制动转子4被紧吸在制动定子3上，由于其之间存在摩擦力，风叶传递给转轴2的转矩将被摩擦力通过超越离合器6传递给转轴2的转矩所抵消，风叶的迎风角将保持固定。
若风力偏小，则风力传感器201控制制动定子3通电，使其磁力变弱，制动转子4在弹性元件8牵引下与制动定子3分离，接着风力传感器201控制动力源7向转轴2输出逆时针转矩，转轴2带动齿轮箱202将叶片的迎风角调大。
若风力偏大，则风力传感器201控制制动定子3通电，使其磁力变弱，制动转子4在弹性元件8牵引下与制动定子3分离，此时风叶在风力作用下迎风角将自动变小，或者为了更快速地调节叶片迎风角，可以通过风力传感器201控制动力源7向转轴2输出瞬时针转矩，转轴2带动齿轮箱202将叶片的迎风角调小。
当出现强风，而此时变桨用电机异常停电，即风力传感器201不能控制制动定子3通电和动力源7输出时，风叶带动转轴2的转矩将会超出正常范围，超越离合器6因转矩过大而发生空转，使制动定子3与制动转子4不能对转轴2起制动作用，风叶将在风力作用下自行将迎风角调到最小。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (3)

1.一种风力发电的变桨用电机，其特征在于，包括：机壳、转轴、制动定子、制动转子、制动器法兰、超越离合器和动力源，所述制动定子、制动转子、制动器法兰、超越离合器沿所述转轴轴向设置，所述转轴由所述动力源提供转矩；
所述制动定子与所述机壳相对固定；
所述制动转子一面与所述制动定子相对设置，另一面通过弹性元件与所述制动器法兰连接，所述制动转子仅可在轴向上相对所述制动器法兰来回移动，在径向上互相固定；
所述制动器法兰通过所述超越离合器与所述转轴固定连接；
所述制动定子内设有磁性材料，所述制动转子的材质为铁、钴、镍中的一种，所述制动定子不通电时与所述制动转子吸合，通电时与所述制动转子分离。
2.如权利要求1所述的风力发电的变桨用电机，其特征在于，所述弹性元件为弹簧或者板簧。
3.如权利要求1所述的风力发电的变桨用电机，其特征在于，所述超越离合器为滚柱超越离合器。
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