CN111255631A - 一种风力发电机变桨装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风力发电技术领域，且公开了一种风力发电机变桨装置，包括机头板，所述机头板下表面的外环固定安装有固定安装环，该风力发电机变桨装置，通过将桨叶的固定方式改为可活动方式，在风力发生变化时桨叶会先脱离叶片轴承，然后变桨电机启动带动叶片轴承旋转，然后桨叶再随着液压杆的推动往回复位，使得卡杆插入卡槽中，这样便开始实现对叶片轴承上的桨叶进行角度的调整，这样就实现了每次桨叶旋转之前都会有变桨电机先带动叶片轴承进行旋转，所以叶片轴承内圈的齿槽在每次调整桨叶之前都会旋转到不同的位置，使得内圈的所有齿槽都轮流与变桨齿轮齿合，保证了叶片轴承内圈齿槽磨损的均匀性，增加风力发电机的使用寿命。

Description

一种风力发电机变桨装置

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体为一种风力发电机变桨装置。

背景技术

风力发电机是利用风能对桨叶做功，使得桨叶带动发电机的发电转轴旋转从而产生电能的新型能源发电装置，其中变桨装置是风力发电机的关键组件之一，现有的风力发电机桨叶一般都有三个，每个桨叶都单独配有一套变桨装置，变桨装置是在风力发生变换时，根据传感器得到的数据来调节桨叶的角度，以保证发电机能够获取最大的能量，保证发电价的发电效率和稳定性，但是现有的发电机变桨装置在使用中始终存在一些问题：

1.现有的变桨装置是通过变桨电机转轴上安装的小的变桨齿轮与叶片轴承内圈的齿圈进行齿合来带动安装在叶片轴承上的桨叶的旋转，从而实现桨叶的角度调节，但是由于桨叶的调整角度范围基本都在九十度以内，所以在变桨装置旋转调节桨叶的角度时叶片轴承内圈的齿的磨损始终集中在一块区域，而其他大部分的齿却没有磨损，这样就导致叶片轴承内圈齿磨损不均匀，加速了长期齿合的齿的磨损，浪费了没有齿合部分齿的作用，从而大大降低了叶片轴承的使用寿命，进而影响到风力发电机的使用寿命。

2.现有的变桨装置都是通过一个小的变桨电机带动小的变桨齿轮旋转从而带动叶片轴承旋转对桨叶的角度进行调整，但是桨叶相比于小的变桨齿轮来说体积过大，而这个小的变桨齿轮由于是与叶片轴承内圈的齿槽齿合的，所以外界风力对桨叶的作用力将全部通过齿轮附加到这个小的变桨齿轮上，而变桨齿轮则由电机控制其运动，这样所有的轴向旋转的力都将施加到变桨电机上，在需要对桨叶进行角度调整时，想要带动大的桨叶启动旋转则又需要很大的启动力，从而增加了变桨电机的载荷，使得启动速度慢，这样就无法及时有效的对桨叶进行角度调整，导致发电机的发电功率不稳定，严重时更容易导致电机无法提供过大的输出力使得电机通电但无法旋转，造成死机的状况，使得电机烧毁，影响了发电的效率，也提高了风力发电机的使用成本。

发明内容

本发明提供了一种风力发电机变桨装置，具备启动力小、发电功率稳定、响应速度快、使用成本低的优点，解决了上述背景技术中所提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种风力发电机变桨装置，包括机头板，所述机头板下表面的外环固定安装有固定安装环，所述固定安装环的内圈活动连接有变桨轴承，所述变桨轴承的内部开设有卡槽，所述变桨轴承的内环固定设有齿槽，所述机头板上表面的一端固定安装有变桨电机，所述变桨电机的下部固定安装有电机轴，所述电机轴的外侧固定安装有转齿，所述固定安装环下表面的外环固定安装有液压杆，所述液压杆的底部固定安装有安装板，所述安装板通过外限位环上开设的安装孔与其螺纹连接，所述外限位环的内环固定安装有外旋转环，所述外旋转环的内环活动连接有内旋转环，所述外旋转环和内旋转环的内部活动安装有滚球，所述内旋转环的内环固定安装有桨叶安装板，所述桨叶安装板的下表面固定安装有桨叶，所述机头板下表面的中部固定安装有限制套环，所述限制套环为通孔圆环且下半部分的内部凸出设置有内环，所述限制套环的内环上均匀开设有限制槽，所述限制套环的圆环部分活动连接有圆板，所述圆板下表面的外环固定安装有限制杆，所述圆板下表面的中心固定安装有连杆，所述桨叶安装板的上表面的外环固定安装有与卡槽位置相对应的卡杆。

优选的，所述液压杆的伸缩量大于限制槽的深度，所述卡杆在限制杆脱离限制槽后卡杆插入卡槽中。

优选的，所述卡杆在液压杆的推动作用下脱离卡槽之后限制杆插入到限制槽内部。

优选的，所述液压杆的数量为八个且等间距均匀安装在固定安装环和外限位环之间。

优选的，所述外旋转环和内旋转环之间开设有与滚球形状相吻合的环形弧状环槽，所述外旋转环和内旋转环的接触面时相互嵌套的凹凸面。

优选的，所述变桨轴承在固定安装环内部在卡杆未插入卡槽之前可以随着变桨电机的带动自由旋转任何角度。

本发明具备以下有益效果：

1、该风力发电机变桨装置，通过将桨叶的固定方式改为可活动方式，在风力发生变化时桨叶会先脱离叶片轴承，然后变桨电机启动带动叶片轴承旋转，然后桨叶再随着液压杆的推动往回复位，使得卡杆插入卡槽中，这样便开始实现对叶片轴承上的桨叶进行角度的调整，这样就实现了每次桨叶旋转之前都会有变桨电机先带动叶片轴承进行旋转，所以叶片轴承内圈的齿槽在每次调整桨叶之前都会旋转到不同的位置，使得内圈的所有齿槽都轮流与变桨齿轮齿合，保证了叶片轴承内圈齿槽磨损的均匀性，增加风力发电机的使用寿命。

2、该风力发电机变桨装置，通过将桨叶的角度调整分为两个步骤，使得在调整前先让桨叶脱离叶片轴承，使得变桨电机先带动轻的轴承进行旋转，再利用液压杆将桨叶复位，复位后再根据传感器的数据对桨叶角度进行调整，这样就不会使得变桨电机在启动时直接带动整个桨叶旋转，变桨电机启动力极小，启动迅速，保证了变桨电机的安全和效率，然后再利用已旋转的叶片轴承的旋转惯性带动后续插入的桨叶旋转进行角度调整，相比现有技术更加轻松可靠，从而保证了风力发电机发电功率的稳定。

附图说明

图1为本发明结构变桨装置闭合示意图；

图2为本发明结构变桨装置张开示意图；

图3为本发明结构图1中A处放大示意图；

图4为本发明结构外限位环结构示意图；

图5为本发明结构桨叶安装板示意图；

图6为本发明结构限制杆安装示意图；

图7为本发明结构限制套环剖视示意图。

图中：1、机头板；2、固定安装环；3、变桨轴承；4、卡槽；5、齿槽；6、变桨电机；7、电机轴；8、安装孔；9、液压杆；10、安装板；11、外限位环；12、外旋转环；13、内旋转环；14、滚球；15、桨叶安装板；16、桨叶；17、限制套环；18、限制槽；19、圆板；20、限制杆；21、连杆；22、卡杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1-7，一种风力发电机变桨装置，包括机头板1，机头板1下表面的外环固定安装有固定安装环2，固定安装环2的内圈活动连接有变桨轴承3，变桨轴承3的内部开设有卡槽4，变桨轴承3的内环固定设有齿槽5，机头板1上表面的一端固定安装有变桨电机6，变桨电机6的下部固定安装有电机轴7，电机轴7的外侧固定安装有转齿，固定安装环2下表面的外环固定安装有液压杆9，液压杆9的底部固定安装有安装板10，安装板10通过外限位环11上开设的安装孔8与其螺纹连接，外限位环11的内环固定安装有外旋转环12，外旋转环12的内环活动连接有内旋转环13，外旋转环12和内旋转环13的内部活动安装有滚球14，内旋转环13的内环固定安装有桨叶安装板15，桨叶安装板15的下表面固定安装有桨叶16，机头板1下表面的中部固定安装有限制套环17，限制套环17为通孔圆环且下半部分的内部凸出设置有内环，限制套环17的内环上均匀开设有限制槽18，限制套环17的圆环部分活动连接有圆板19，圆板19下表面的外环固定安装有限制杆20，圆板19下表面的中心固定安装有连杆21，桨叶安装板15的上表面的外环固定安装有与卡槽4位置相对应的卡杆22。

其中，液压杆9的伸缩量大于限制槽18的深度，卡杆22在限制杆20脱离限制槽18后卡杆22插入卡槽4中，这样当变桨电机6启动后带动变桨轴承3旋转之后，利用卡杆22插入卡槽4中使得桨叶安装板15可随着变桨轴承3一起转动，这样利用变桨轴承3的惯性以及变桨电机6的转动力在卡杆22插入卡槽4之后能够对桨叶16的角度进行调整，这样就保证了变桨电机6启动时的启动力只需要带动变桨轴承3即可，大大降低变桨电机6启动力的大小，保护了变桨电机6的使用寿命。

其中，卡杆22在液压杆9的推动作用下脱离卡槽4之后限制杆20插入到限制槽18内部，由于该结构在调整桨叶16的角度之前需要先将桨叶16与变桨轴承3之间脱离，待变桨轴承3旋转之后再插回去，通过将限制杆20插入限制槽18中，可以保证桨叶16调整前的角度，这样不仅避免该结构桨叶16脱离变桨轴承3之后会随意旋转的情况发生，同时也保证了桨叶16在脱离变桨轴承3之前和之后的角度是相同的，这样保证了该变桨装置的角度调整准确性，从而保证了风力发电机的发电功率稳定性。

其中，液压杆9的数量为八个且等间距均匀安装在固定安装环2和外限位环11之间，由于该变桨装置中的桨叶是可活动的，通过八个方向的液压杆9固定安装可以保证桨叶16的安装强度和稳定性，使得桨叶能够正常的活动，从而保证了变桨装置功能的可行性。

其中，外旋转环12和内旋转环13之间开设有与滚球14形状相吻合的环形弧状环槽，外旋转环12和内旋转环13的接触面时相互嵌套的凹凸面，这样既能够保证外旋转环12和内旋转环13之间的结构连接稳定，又能够通过两者之间嵌入的滚球14实现两者之间的相对运动，保证了桨叶安装板15上安装的桨叶16能够旋转进行角度的调整。

其中，变桨轴承3在固定安装环2内部在卡杆22未插入卡槽4之前可以随着变桨电机6的带动自由旋转任何角度，这样保证了变桨轴承3内圈安装的齿槽5都可以参与到与电机轴7上的齿进行齿合的作用，使得齿槽5的磨损在长期使用过程中能够均匀的分布到每个齿上，从而降低单位齿的磨损程度，降低了整个齿槽5的磨损局部磨损程度，提高了齿槽5的使用寿命，从而提高变桨装置的使用寿命。

工作时，当传感器本传感器属于现有技术中结构检测到风力变化时，结合传感器采集的数据，控制中心首先控制液压杆9拉伸，液压杆9通过一端安装的与外限位环11连接的安装板10推动外限位环11、桨叶安装板15和桨叶16等结构向远离机头板1的方向移动，这样卡杆22会从卡槽4中慢慢脱离，与此同时，限制杆20会慢慢插入限制槽18中，当卡杆22完全脱离卡槽4并且限制杆20插入限制槽18时，液压杆9停止工作，变桨电机6启动，带动电机轴7旋转，从而带动变桨轴承3进行旋转，然后液压杆9在进行收缩，运行液压杆9拉伸的反向步骤使得卡杆22重新插入卡槽4中，变桨轴承3则通过卡槽4内卡接的卡杆22带动桨叶安装板15利用内旋转环13绕着外旋转环12的内圈进行旋转，从而对桨叶16的角度进行调整，角度调整完成后变桨电机6停止旋转，桨叶也随着停止旋转，这样便完成了对桨叶角度的调节。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种风力发电机变桨装置，包括机头板(1)，其特征在于：所述机头板(1)下表面的外环固定安装有固定安装环(2)，所述固定安装环(2)的内圈活动连接有变桨轴承(3)，所述变桨轴承(3)的内部开设有卡槽(4)，所述变桨轴承(3)的内环固定设有齿槽(5)，所述机头板(1)上表面的一端固定安装有变桨电机(6)，所述变桨电机(6)的下部固定安装有电机轴(7)，所述电机轴(7)的外侧固定安装有转齿，所述固定安装环(2)下表面的外环固定安装有液压杆(9)，所述液压杆(9)的底部固定安装有安装板(10)，所述安装板(10)通过外限位环(11)上开设的安装孔(8)与其螺纹连接，所述外限位环(11)的内环固定安装有外旋转环(12)，所述外旋转环(12)的内环活动连接有内旋转环(13)，所述外旋转环(12)和内旋转环(13)的内部活动安装有滚球(14)，所述内旋转环(13)的内环固定安装有桨叶安装板(15)，所述桨叶安装板(15)的下表面固定安装有桨叶(16)，所述机头板(1)下表面的中部固定安装有限制套环(17)，所述限制套环(17)为通孔圆环且下半部分的内部凸出设置有内环，所述限制套环(17)的内环上均匀开设有限制槽(18)，所述限制套环(17)的圆环部分活动连接有圆板(19)，所述圆板(19)下表面的外环固定安装有限制杆(20)，所述圆板(19)下表面的中心固定安装有连杆(21)，所述桨叶安装板(15)的上表面的外环固定安装有与卡槽(4)位置相对应的卡杆(22)。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机变桨装置，其特征在于：所述液压杆(9)的伸缩量大于限制槽(18)的深度，所述卡杆(22)在限制杆(20)脱离限制槽(18)后卡杆(22)插入卡槽(4)中。

3.根据权利要求1所述的一种风力发电机变桨装置，其特征在于：所述卡杆(22)在液压杆(9)的推动作用下脱离卡槽(4)之后限制杆(20)插入到限制槽(18)内部。

4.根据权利要求1所述的一种风力发电机变桨装置，其特征在于：所述液压杆(9)的数量为八个且等间距均匀安装在固定安装环(2)和外限位环(11)之间。

5.根据权利要求1所述的一种风力发电机变桨装置，其特征在于：所述外旋转环(12)和内旋转环(13)之间开设有与滚球(14)形状相吻合的环形弧状环槽，所述外旋转环(12)和内旋转环(13)的接触面时相互嵌套的凹凸面。

6.根据权利要求1所述的一种风力发电机变桨装置，其特征在于：所述变桨轴承(3)在固定安装环(2)内部在卡杆(22)未插入卡槽(4)之前可以随着变桨电机(6)的带动自由旋转任何角度。

Images