CN108457795B - 自动变桨和失能保护的风力发电机风轮 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动变桨和失能保护的风力发电机风轮。该自动变桨和失能保护的风力发电机风轮包括轮毂装置、桨叶装置及变桨装置。轮毂装置包括内轮毂及外轮毂，内轮毂用于设置在发电机驱动轴上，外轮毂通过辐条设置在内轮毂上；桨叶装置包括桨叶主翼及主翼转动轴，桨叶主翼通过主翼转动轴设置在外轮毂上；变桨装置包括变桨齿轮、变桨齿条、变桨链条、驱动电机及驱动链轮，变桨齿轮同心套设在主翼转动轴上，变桨齿条与变桨齿轮啮合，驱动电机设置在内轮毂上，驱动链轮设置在驱动电机上，变桨链条一端与变桨齿条连接，变桨链条另一端穿过辐条与驱动链轮连接。本风力发电机风轮，风速低时易启动，风速高时安全，转换效率始终较佳。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种自动变桨和失能保护的风力发电机风轮。
背景技术
风力发电机组，用于将风的动能转化为机械能，并进而转化为电能。
从动能到机械能的转化是靠风轮实现的，因此，风轮是风力发电装备的主要构成部件，是决定风力发电机功率、风能转换效率的关键因素。
目前，国内外风力发电技术在机组形式上逐步趋同。中、大型机组基本选定了三桨叶、水平轴、上风向、管式塔的技术路线。
三桨叶风轮的风轮实度小(风轮实度，是指叶片在风轮旋转平面上的投影面积总和与风轮扫略面积的比值)，因此风阻小；三桨叶风轮的叶尖速比高(叶尖速比，是指叶片的叶尖线速度与风速的比值)，因此风轮的转速高。在风力发电的诸多影响因素中，三桨叶风轮在风轮实度和叶尖速比这两个主要因素上均具有明显优势，因此得以广泛应用。
三桨叶风轮的优势明显，但同时也存在局限。三桨叶风轮的低风启动性能有待改善，超强风安全性也有待提高。
同时，三桨叶风轮的桨叶长而细，对材料与工艺均有较高的要求，并且，三桨叶风轮的相对直径大，伴随产生的制造成本、安装成本、运行维护成本均较高。三桨叶风轮的这种结构特性对运行安全性、抵御恶劣环境的能力会造成不良影响。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自动变桨和失能保护的风力发电机风轮，以解决现有技术中存在的三桨叶风轮的低风启动性能较差，超强风安全性能较低的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的一种自动变桨和失能保护的风力发电机风轮，包括轮毂装置、桨叶装置及变桨装置；
所述轮毂装置包括内轮毂及外轮毂，所述内轮毂用于设置在发电机驱动轴上，所述外轮毂通过辐条设置在所述内轮毂上；
所述桨叶装置包括桨叶主翼及主翼转动轴，所述桨叶主翼通过所述主翼转动轴设置在所述外轮毂上；
所述变桨装置包括变桨齿轮、变桨齿条、变桨链条、驱动电机及驱动链轮，所述变桨齿轮同心套设在所述主翼转动轴上，所述变桨齿条与所述变桨齿轮啮合，所述驱动电机设置在所述内轮毂上，所述驱动链轮设置在所述驱动电机上，所述变桨链条的一端与所述变桨齿条连接，所述变桨链条的另一端穿过所述辐条与所述驱动链轮连接。
进一步地，所述桨叶装置还包括桨叶前襟翼；
所述桨叶前襟翼与所述桨叶主翼转动连接；
所述桨叶前襟翼的底部设有前襟翼偏转导杆；
所述外轮毂上设有与所述前襟翼偏转导杆匹配的前襟翼偏转导轨；
所述前襟翼偏转导杆的端部位于所述前襟翼偏转导轨内，所述前襟翼偏转导杆能够在所述前襟翼偏转导轨内滑动。
进一步地，所述变桨装置还包括变桨弹簧；
所述变桨链条通过所述变桨弹簧与所述驱动链轮连接。
进一步地，所述变桨装置还包括驱动链条；
所述变桨弹簧通过所述驱动链条与所述驱动链轮连接。
进一步地，所述变桨装置还包括变桨限位板；
所述变桨限位板固定设置在所述主翼转动轴底部，所述变桨限位板随所述主翼转动轴的转动而转动。
进一步地，所述变桨装置还包括变桨同步连杆；
所述变桨同步连杆连接在相邻的所述桨叶装置上的所述变桨齿条之间。
进一步地，所述变桨装置还包括顺桨弹簧；
所述顺桨弹簧的一端与所述变桨齿条连接，所述顺桨弹簧的另一端连接在所述外轮毂的内壁上。
进一步地，所述变桨装置还包括阻尼器；
所述阻尼器的一端与所述变桨齿条连接，所述阻尼器的另一端连接在所述外轮毂的内壁上。
进一步地，还包括变桨控制装置；
所述变桨控制装置包括电磁制动器、传感器探头、控制器、顺桨状态传感器及预置状态传感器；
所述电磁制动器设置在所述驱动电机的端部；
所述传感器探头设置在所述内轮毂上；
所述控制器设置在所述内轮毂上；
所述顺桨状态传感器设置在所述驱动链轮上；
所述预置状态传感器设置在所述驱动链轮上。
进一步地，还包括塔影效应衰减装置；
所述塔影效应衰减装置包括导流环及尾舵；
所述导流环用于设置在塔杆上，且位于所述轮毂装置下方；
所述尾舵设置在所述导流环的一侧。
本发明提供的自动变桨和失能保护的风力发电机风轮，驱动电机带动驱动链轮转动，通过变桨链条带动变桨齿条动作，进而带动变桨齿轮转动，主翼转动轴随变桨齿轮的转动而转动，带动桨叶主翼转动，达到预置状态，桨叶的迎风面与风向的夹角能够根据风速的大小而改变，实现自动变桨，风速低时易启动，风速高时安全，能够在不同的风速条件下始终保持相对较佳的转换效率，解决了现有的风轮低风启动性能较差，超强风安全性能较低的问题，适于进行推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的一种自动变桨和失能保护的风力发电机风轮的整体结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的一种自动变桨和失能保护的风力发电机风轮的局部结构示意图；
图3为本发明实施例一提供的一种自动变桨和失能保护的风力发电机风轮的局部结构示意图；
图4为本发明实施例一提供的一种自动变桨和失能保护的风力发电机风轮的局部结构示意图。
附图标记：
100-轮毂装置；200-桨叶装置；300-变桨装置；600-发电机驱动轴；700-塔杆；
101-内轮毂；102-外轮毂；103-辐条；104-桨叶安装基座；105-安装基板；
201-桨叶主翼；202-主翼转动轴；203-桨叶前襟翼；204-前襟翼偏转导杆；205-前襟翼偏转导轨；
301-变桨齿轮；302-变桨齿条；303-变桨链条；304-驱动电机；305-驱动链轮；306-变桨弹簧；307-驱动链条；308-变桨限位板；309-变桨同步连杆；310-顺桨弹簧；311-阻尼器；312-齿条导轨；313-电机安装基座；314-过渡链轮；315-限位调整螺栓；
401-电磁制动器；402-控制器；
501-导流环；502-尾舵。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一：
在本实施例的可选方案中，如图1至图4所示，本实施例提供的一种自动变桨和失能保护的风力发电机风轮，包括轮毂装置100、桨叶装置200及变桨装置300；轮毂装置100包括内轮毂101及外轮毂102，内轮毂101用于设置在发电机驱动轴600上，外轮毂102通过辐条103设置在内轮毂101上；桨叶装置200包括桨叶主翼201及主翼转动轴202，桨叶主翼201通过主翼转动轴202设置在外轮毂102上；变桨装置300包括变桨齿轮301、变桨齿条302、变桨链条303、驱动电机304及驱动链轮305，变桨齿轮301同心套设在主翼转动轴202上，变桨齿条302与变桨齿轮301啮合，驱动电机304设置在内轮毂101上，驱动链轮305设置在驱动电机304上，变桨链条303的一端与变桨齿条302连接，变桨链条303的另一端穿过辐条103与驱动链轮305连接。
在本实施例中，驱动电机304带动驱动链轮305转动，通过变桨链条303带动变桨齿条302动作，进而带动变桨齿轮301转动，主翼转动轴202随变桨齿轮301的转动而转动，带动桨叶主翼201转动，完成工作状态预置，能够根据风速的大小而改变桨叶装置200的迎风面与风向的夹角，实现自动变桨，风速低时易启动，提高了强风条件下风轮的安全运行性能，风速高时安全，能够在不同的风速条件下始终保持相对较佳的转换效率。
在本实施例中，内轮毂101与发电机联轴器固定连接，以驱动发电机旋转；同时，辐条103为中空结构。
在本实施例中，桨叶主翼201套设在主翼转动轴202上，随主翼转动轴202的转动而转动；主翼转动轴202的轴向与外轮毂102的径向平行。
在本实施例中，桨叶主翼201设置在外轮毂102上，改善了风轮实度；因为桨叶装置200的数量较多，如若将桨叶装置200直接与内轮毂101连接，不仅设置困难，且内轮毂101周边相对较大的面积将被桨叶装置200所遮挡，增大了风轮实度，同时，靠近内轮毂101的桨叶装置200作功有限，但产生的风阻却明显。
在本实施例中，将桨叶装置200设置在外轮毂102上，外轮毂102与内轮毂101由少量的辐条103连接，且辐条103的横截面形状采用流线型降阻设计；不仅便于多桨叶装置200布局，同时改善了风轮实度，降低了风阻。
同时，将桨叶装置200设置在外轮毂102上，力臂相对较长，因此桨叶装置200作功时具有较好的扭矩特性。
并且，桨叶装置较多，设置在远离转动轴心的外轮毂102上，力臂较长，改善了力矩特性，优化了低风速启动性能，提高了风能利用效率。
需要说明的是，现有的桨叶的迎风面，长远大于宽，近乎于线状，而本实施例中的桨叶主翼201的迎风面为长与宽相近的矩形，且具有合理的扭角，有效地降低了桨叶装置200制造及安装中的困难，提高了对强风的抗御能力，为机组安全运行创造了条件。
在本实施例中，变桨齿条302通过齿条导轨312设置在外轮毂102的内壁上，变桨齿条302可在齿条导轨312内滑动。
同时，驱动电机304通过电机安装基座313固定连接在内轮毂101上，驱动链条307绕设在驱动链轮305上；具体地，驱动电机304的轴线与内轮毂101的轴线重合。
在本实施例中，优选地，桨叶装置200的数量为18个；可以理解，桨叶装置200的数量可依据风力发电机组的整体技术设计需求而进行增减。
在本实施例的可选方案中，桨叶装置200还包括桨叶前襟翼203；桨叶前襟翼203与桨叶主翼201转动连接；桨叶前襟翼203的底部设有前襟翼偏转导杆204；外轮毂102上设有与前襟翼偏转导杆204匹配的前襟翼偏转导轨205；前襟翼偏转导杆204的端部位于前襟翼偏转导轨205内，前襟翼偏转导杆204能够在前襟翼偏转导轨205内滑动。
在本实施例中，当主翼转动轴202转动时，在前襟翼偏转导杆204与前襟翼偏转导轨205的作用下，桨叶前襟翼203与桨叶主翼201相对转动，二者的整体形状发生变化。
并且，前襟翼偏转导杆204的一端固定连接在桨叶前襟翼203内，前襟翼偏转导杆204的另一端匹配在前襟翼偏转导轨205内。
在本实施例中，桨叶装置200主体包括桨叶主翼201和桨叶前襟翼203，也就是分体式结构，使得桨叶装置200在变桨过程中仍能保持较好的空气动力特性，提高了风能转换效率。
在本实施例中，桨叶前襟翼203与桨叶主翼201转动连接，转动轴线位于主翼转动轴202的一侧；桨叶前襟翼203的底部远离转动轴线的一端设有前襟翼偏转导杆204，外轮毂102上与前襟翼偏转导杆204对应处设有偏转导轨。
需要说明的是，主翼转动轴202的轴线、转动轴线、前襟翼偏转导杆204的轴线，当三者位于一个平面内时，以主翼转动轴202的轴线至前襟翼偏转导杆204的轴线的距离为半径而制作偏转导轨时，该偏转导轨为标准弧度的偏转导轨，此时，若主翼转动轴202带动桨叶主翼201转动，桨叶前襟翼203随之转动，且桨叶前襟翼203与桨叶主翼201的相对位置不发生变化，即桨叶装置200的主体结构的形状不发生改变。
在本实施例中，通过制作非标准弧度的偏转导轨，实现桨叶装置200的主体结构的形变；具体地，偏转导轨中心线上的任意一点至主翼转动轴202轴线的水平距离，均小于，主翼转动轴202的轴线、转动轴轴线、前襟翼偏转导杆204的轴线位于一个平面内时，主翼转动轴202的轴线至前襟翼偏转导杆204的轴线间的距离，即偏转导轨的形状类似于渐开线；此时，若主翼转动轴202带动桨叶主翼201转动，前襟翼偏转导杆204受到非标准弧度的偏转导轨的的限制，桨叶前襟翼203与桨叶主翼201的相对位置便发生变化，即桨叶装置200的主体结构发生形变；这种形变降低了变桨过程对桨叶装置200的空气动力特性的不良影响；这种形变的幅度取决于主翼转动轴202的轴线、转动轴线、前襟翼偏转导杆204的轴线三者间的相对距离。
桨叶装置200的主体形状可变，为分体式可变翼型，变桨的行程中，翼型相应发生一定幅度的变化，使得桨叶的空气动力特性在变桨全行程的不良影响降至最低。
在本实施例的可选方案中，变桨装置300还包括变桨弹簧306；变桨链条303通过变桨弹簧306与驱动链轮305连接。
在本实施例中，变桨弹簧306的设置，使得桨叶装置200能够依据风速大小自动改变桨距；影响变桨弹簧306设计的因素很多，变桨弹簧306的刚性可设计为线性的，即弹簧全有效段的簧距、直径均相等；变桨弹簧306的刚性也可根据实际需求设计为非线性的；变桨弹簧306的结构效果是在不同风速条件下，合理调节变桨幅度，提高风能转换效率。
在本实施例的可选方案中，变桨装置300还包括驱动链条307；变桨弹簧306通过驱动链条307与驱动链轮305连接。
在本实施例中，变桨链条303的一端与变桨齿条302连接，变桨链条303的另一端，绕经设置在外轮毂102内壁上的过渡链轮314，并穿过辐条103，与变桨弹簧306的一端连接，变桨弹簧306的另一端与驱动链条307连接，驱动链条307匹配在驱动链轮305上。
在本实施例的可选方案中，变桨装置300还包括变桨限位板308；变桨限位板308固定设置在主翼转动轴202底部，变桨限位板308随主翼转动轴202的转动而转动。
在本实施例中，外轮毂102内部设有桨叶安装基座104，主翼转动轴202转动设置在桨叶安装基座104上。
在本实施例中，当变桨限位板308接触到桨叶安装基座104时，主翼转动轴202停止转动；即通过变桨限位板308与桨叶安装基座104的相对位置关系，限定桨叶装置200的转动范围，即桨叶装置200的变桨幅度。
并且，变桨限位板308的两端还设有限位调整螺栓315，通过限位调整螺栓315能够调整桨叶装置200转动的极限范围；该范围依据风力发电机组的整体技术要求而定，例如，若要求提高风轮的低风速启动性能，则转动范围调整至偏大。
在本实施例的可选方案中，变桨装置300还包括变桨同步连杆309；变桨同步连杆309连接在相邻的桨叶装置200上的变桨齿条302之间。
在本实施例中，变桨同步连杆309将多个桨叶装置200上的变桨齿条302依次首尾相连，实现所有桨叶装置200动作一致。
同时，变桨同步连杆309的长度可调，以实现所有桨叶装置200的偏转角度一致。
可以理解，18个变桨同步连杆309将18个桨叶装置200连接成为一个联动的整体。
在本实施例的可选方案中，变桨装置300还包括顺桨弹簧310；顺桨弹簧310的一端与变桨齿条302连接，顺桨弹簧310的另一端连接在外轮毂102的内壁上。
在本实施例中，顺桨弹簧310的另一端通过固定在外轮毂102内的安装基板105而连接在外轮毂102上。
在本实施例中，当驱动电机304不工作时，顺桨弹簧收紧，变桨限位板308一端的限位调整螺栓315与桨叶安装基座104相抵，桨叶装置200稳定在顺桨状态，即桨叶装置200的迎风面与风向平行。
需要说明的是，顺桨弹簧与变桨弹簧306，二者的力的作用方向相反；顺桨弹簧牵引变桨齿条302向某一方向运动，驱动桨叶向顺桨方向旋转，使桨叶装置200的迎风面与风向的夹角调整趋向零；变桨弹簧306则牵引变桨齿条302向另一方向运动，使桨叶装置200的迎风面与风向的夹角向最大方向偏移。
并且，变桨弹簧306的刚性大于顺桨弹簧的刚性，即，将桨叶装置200的迎风面与风向的夹角由顺桨停机状态向工作状态的最大夹角方向调整时，变桨弹簧306的刚性足以克服顺桨弹簧所产生的阻力，从而能够实现向工作状态的最大夹角方向调整。
优选地，顺桨弹簧310的数量为3个；对应地，变桨链条303和变桨弹簧306的数量均为3个。
在本实施例的可选方案中，变桨装置300还包括阻尼器311；阻尼器311的一端与变桨齿条302连接，阻尼器311的另一端连接在外轮毂102的内壁上。
在本实施例中，与相邻的两个主翼转动轴202上的变桨齿轮301分别配合的两个变桨齿条302，顺桨弹簧310的一端与其中一个变桨齿条302连接，阻尼器311的一端与其中另一个变桨齿条302连接，顺桨弹簧310的另一端和阻尼器311的另一端均与位于该两个主翼转动轴202之间的安装基板105连接。
在本实施例中，阻尼器311为单向受限型阻尼，收缩时无阻碍，伸展时受到阻尼，当桨叶装置200遇到突变强风时，便会向顺桨方向迅速偏转，此时阻尼器311不起阻尼作用；当强风突然消失时，桨叶装置200将返回适当的位置，此时阻尼器311起阻尼滞待作用，保证风轮运转的平稳。
在本实施例的可选方案中，还包括变桨控制装置；变桨控制装置包括电磁制动器401、传感器探头、控制器402、顺桨状态传感器及预置状态传感器；电磁制动器401设置在驱动电机304的端部；传感器探头设置在内轮毂101上；控制器402设置在内轮毂101上；顺桨状态传感器设置在驱动链轮305上；预置状态传感器设置在驱动链轮305上。
在本实施例中，驱动链轮305连接在驱动电机304的一端，电磁制动器401连接在驱动电机304的另一端。
具体地，传感器探头设置在电机安装基座313上。
需要说明的是，风力发电机组必须在受控的状态下运行，它的控制机构、驱动机构的工作电源是靠外部供给的，如电源出现故障，机组必须退出运行；本实施例中，变桨过程是在变桨装置300和控制装置的支持下实现的，即控制实现目标状态后，电磁制动器401便会将目标状态进行锁止，如果失去电源，电磁制动器401便会自动解锁，驱动链轮305与驱动电机304可自由转动，驱动链轮305由工作预置状态转换为停机状态，顺桨弹簧缩回，桨叶装置200在顺桨弹簧的牵引下能够快速实现顺桨状态，从而风轮停止转动，发电机组停机，确保了发电机组的安全。
停机状态时，传感器探头与顺桨状态传感器相对应。
变桨装置300通电后，依据控制器402的指令，驱动电机304带动驱动链轮305转动，当驱动链轮305赋予变桨弹簧306的拉力足以克服顺桨弹簧所产生的阻力时，变桨齿条302便逐渐偏移，桨叶装置200随之逐渐偏转，直至变桨限位板308上相关的限位调整螺栓315与桨叶安装基座104相抵；限位调整螺栓315与桨叶安装基座104相抵后，驱动链轮305再旋转一定的角度，达到设定的预置状态；此时，顺桨状态传感器与预置状态传感器的位置相对应，控制器402控制驱动电机304停止转动，电磁制动器401将此时的状态予以锁定，从而完成启动预置工作。
在本实施例的可选方案中，还包括塔影效应衰减装置；塔影效应衰减装置包括导流环501及尾舵502；导流环501设置在塔杆700上，且位于轮毂装置100下方；尾舵502设置在导流环501的一侧。
在本实施例中，当任一桨叶装置200转动到与塔杆700在风向上重合时，由于气流被塔杆700遮挡，便会引起风轮振动，塔影效应衰减装置使得这种现象得到改善。
综上，本风力发电机风轮的具体工作过程如下：
当驱动电机304不启动时，顺桨弹簧收紧，桨叶装置200处于顺桨状态；
当驱动电机304启动时，进行工作状态预置，通过驱动链条307将驱动链轮305的旋转运动变为直线运动，再通过变桨弹簧306、变桨链条303将动力传递至变桨齿条302，驱动变桨齿轮301旋转，进而主翼转动轴202转动，桨叶便随之转动；当变桨限位板308另一端的限位调整螺栓315与桨叶安装基座104相抵时，驱动电机304停止工作，此时桨叶装置200的迎风面与风向的夹角处于最大状态。
需要说明的是，当驱动电机304停止工作时，为保证桨叶装置200的迎风面与风向的夹角处于最大值时能够具有一定的稳定范围，需要设定一个预置拉力，该拉力应略大于拉伸顺桨弹簧时所产生的阻力，其具体动作表现为当变桨限位板308另一端的限位调整螺栓315与桨叶安装基座104相抵时，驱动电机304带动驱动链轮305再旋转一定的角度；对于以上预置调整，需在无风或弱风条件下进行。
工作状态预置完成后，风速较低时，由于桨叶装置200的迎风面与风向的夹角已预置于最大状态，桨叶装置200的受风面积较大，风轮便能够顺利启动；若风速逐渐提高，风轮的旋转速度则相应提高。
当风速提高到某种程度时，现有的风轮由于受叶尖速比等特性的影响，风轮旋转速度不再有明显提高，而桨叶的风阻却会明显增大，给发电机组整体结构的承载能力造成了很大的负担。
本实施例的风力发电机风轮，当风速提高到某种程度，作用于桨叶装置200迎风面所产生的风阻总和略大于变桨弹簧306拉力总和时，桨叶装置200便会发生偏转，即桨叶装置200的迎风面与风向的夹角将会变小，使得桨叶装置200的迎风面变小，桨叶迎风面所产生的风阻也会变小，因此降低了强风对机组结构的不良影响；当风速稳定在某种程度范围内，上述的桨叶装置200的风阻总和与变桨弹簧306的拉力总和平衡时，桨叶装置200便停止偏转；进一步，当风速超出发电机组安全运行范围时，桨叶装置200会偏转接近顺桨状态，保证了机组结构安全；反之，当风速逐渐减小时，桨叶装置200的迎风面与风向的夹角会逐渐变大，以提高风能的利用效率。
需要说明的是，桨叶装置200在强风速的作用下偏转时，主翼转动轴202同步转动，与主翼转动轴202固定连接的变桨齿轮301驱动变桨齿条302偏移，此偏移经由变桨链条303、变桨弹簧306、驱动链条307转递至驱动链轮305，此时，与驱动链轮305同轴固定连接的驱动电机304被电磁制动器401锁止，由变桨齿条302至驱动链轮305间串联的所有元件中，只有变桨弹簧306的长度会发生变化，即此时变桨弹簧306被拉长；同理，风速减小时，拉力不足以克服变桨弹簧306的刚性，变桨弹簧306收缩，桨叶装置200与风向夹角处于合理状态。
实施例二：
在本实施例的可选方案中，区别于实施例一，桨叶装置200采用一体式翼型；一体式翼型制造工艺简单，运行可靠。
实施例三：
在本实施例的可选方案中，区别于实施例一或实施例二，驱动链条307直接与变桨链条303连接，不设置变桨弹簧306；靠控制驱动电机304实现变桨。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种自动变桨和失能保护的风力发电机风轮，其特征在于，包括轮毂装置、桨叶装置及变桨装置；
所述轮毂装置包括内轮毂及外轮毂，所述内轮毂用于设置在发电机驱动轴上，所述外轮毂通过辐条设置在所述内轮毂上；
所述桨叶装置包括桨叶主翼及主翼转动轴，所述桨叶主翼通过所述主翼转动轴设置在所述外轮毂上；
所述变桨装置包括变桨齿轮、变桨齿条、变桨链条、驱动电机及驱动链轮，所述变桨齿轮同心套设在所述主翼转动轴上，所述变桨齿条与所述变桨齿轮啮合，所述驱动电机设置在所述内轮毂上，所述驱动链轮设置在所述驱动电机上，所述变桨链条的一端与所述变桨齿条连接，所述变桨链条的另一端穿过所述辐条与所述驱动链轮连接；
所述变桨装置还包括变桨同步连杆；
所述变桨同步连杆连接在相邻的所述桨叶装置上的所述变桨齿条之间；
所述桨叶装置还包括桨叶前襟翼；
所述桨叶前襟翼与所述桨叶主翼转动连接；
所述桨叶前襟翼的底部设有前襟翼偏转导杆；
所述外轮毂上设有与所述前襟翼偏转导杆匹配的前襟翼偏转导轨；
所述前襟翼偏转导杆的端部位于所述前襟翼偏转导轨内，所述前襟翼偏转导杆能够在所述前襟翼偏转导轨内滑动。
2.根据权利要求1所述的自动变桨和失能保护的风力发电机风轮，其特征在于，所述变桨装置还包括变桨弹簧；
所述变桨链条通过所述变桨弹簧与所述驱动链轮连接。
3.根据权利要求2所述的自动变桨和失能保护的风力发电机风轮，其特征在于，所述变桨装置还包括驱动链条；
所述变桨弹簧通过所述驱动链条与所述驱动链轮连接。
4.根据权利要求1所述的自动变桨和失能保护的风力发电机风轮，其特征在于，所述变桨装置还包括变桨限位板；
所述变桨限位板固定设置在所述主翼转动轴底部，所述变桨限位板随所述主翼转动轴的转动而转动。
5.根据权利要求1所述的自动变桨和失能保护的风力发电机风轮，其特征在于，所述变桨装置还包括顺桨弹簧；
所述顺桨弹簧的一端与所述变桨齿条连接，所述顺桨弹簧的另一端连接在所述外轮毂的内壁上。
6.根据权利要求1所述的自动变桨和失能保护的风力发电机风轮，其特征在于，所述变桨装置还包括阻尼器；
所述阻尼器的一端与所述变桨齿条连接，所述阻尼器的另一端连接在所述外轮毂的内壁上。
7.根据权利要求1所述的自动变桨和失能保护的风力发电机风轮，其特征在于，还包括变桨控制装置；
所述变桨控制装置包括电磁制动器、传感器探头、控制器、顺桨状态传感器及预置状态传感器；
所述电磁制动器设置在所述驱动电机的端部；
所述传感器探头设置在所述内轮毂上；
所述控制器设置在所述内轮毂上；
所述顺桨状态传感器设置在所述驱动链轮上；
所述预置状态传感器设置在所述驱动链轮上。
8.根据权利要求1所述的自动变桨和失能保护的风力发电机风轮，其特征在于，还包括塔影效应衰减装置；
所述塔影效应衰减装置包括导流环及尾舵；
所述导流环用于设置在塔杆上，且位于所述轮毂装置下方；
所述尾舵设置在所述导流环的一侧。
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