CN111255635A - 一种风力发电机平衡机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风力发电机平衡机构，本发明的平衡调节装置能够施力于各个所述连杆，进而控制平衡支撑环对内固定拉环的平衡拉力以及平衡拉力的角度与方向；本发明还包括控制器，控制器与风力发电机的风叶的转速检测器反馈连接，这样，可以根据所述风叶的转速来自动调节各个拉杆的拉力情况，进而调节平衡支撑环的中心轴线与所述内固定拉环的中心轴线之间的角度；且所述风叶的转速越大，所述角度越大，有效的保证转速较大时偏心力过大时的支撑能力。

Description

一种风力发电机平衡机构
技术领域
本发明涉及风力发电机平衡技术领域，具体涉及一种风力发电机平衡机构。
背景技术
风力发电机的风叶由于长度很大，尤其是大型的风力发电机，其风叶一般可以达到上百米，而由于风叶是安装在支柱的一侧，这就导致风叶在转动时会产生较大的偏振力，而且，由于风力发电机在安装时容易存在角度偏差，导致风叶受风力偏差，使风力发电机承受的扭转载荷过大，首摇运动过于剧烈，而且一般风叶转速越大，其支柱受到的偏心力越大，进而容易导致风力发电机的支柱发生弯曲最终导致发生倾覆，影响风力发电机的可靠、安全与正常使用。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了克服现有技术不足，现提出一种风力发电机平衡机构，解决了由于风力发电机在运行时容易存在的不平衡偏心力的问题。
(二)技术方案
本发明通过如下技术方案实现：本发明提出了一种风力发电机平衡机构，该平衡机构安装在所述风力发电机底端的固定支撑柱上，其特征在于，所述平衡机构包括固定壳、平衡调节装置、平衡支撑环、多个连杆和内固定拉环，其中，所述固定壳为圆柱筒结构，且其同轴固定在所述固定支撑柱的底部，所述固定壳内设置有所述平衡调节装置；
所述固定支撑柱的中部或者中下部固定同轴套设有所述内固定拉环，所述内固定拉环的外部套设有所述平衡支撑环，且所述平衡支撑环的中心轴线与所述内固定拉环的中心轴线之间的角度为可调节的设置；
所述平衡支撑环的外圆周与所述平衡调节装置之间铰接连接设置有多个连杆，且各个所述连杆沿着所述平衡支撑环的外圆周圆周阵列布置；
所述平衡调节装置能够施力于各个所述连杆，以便控制所述平衡支撑环对所述内固定拉环的平衡拉力以及所述平衡拉力的角度与方向；
还包括控制器，所述控制器与所述风力发电机的风叶的转速检测器反馈连接，以便根据所述风叶的转速来自动调节各个拉杆的拉力情况，进而调节所述平衡支撑环的中心轴线与所述内固定拉环的中心轴线之间的角度；且
所述风叶的转速越大，所述角度越大。
进一步，作为优选，所述内固定拉环的外周面为外弧形球面，所述平衡支撑环的内孔面为与所述外弧形球面配合的内弧形球面，所述平衡支撑环的中心轴线与所述内固定拉环的中心轴线之间的角度a的范围为0-10°。
进一步，作为优选，所述平衡机构还包括支板、连接转轴、支撑杆和固定板，所述平衡支撑环外侧边沿处焊接有四组支板，各组支板分别通过连接转轴与连杆进行转动铰接连接，所述连杆底端伸入至固定壳内，且通过转轴与支撑杆进行同心转动，所述支撑杆底端与平衡调节装置相互焊接，所述固定壳顶端中部焊接有固定板，且内固定拉环通过螺栓与固定支撑柱相互锁固，所述固定支撑柱底端通过螺栓与固定板相互锁固。
进一步，作为优选，所述平衡调节装置由支撑板、倾角传感器、第一转轴、第二转轴、直杆、液压伸缩平衡缸、伸缩杆和支撑转轴组成，所述支撑板顶端中部或者底部安装有倾角传感器，所述支撑板底端中部通过第一转轴与第二转轴进行转动连接，所述第二转轴底端沿直杆顶端进行转动，所述支撑板底端边沿处通过支撑转轴与液压伸缩平衡缸进行转动连接，所述液压伸缩平衡缸为圆周阵列的至少四个，所述直杆、液压伸缩平衡缸底端通过螺栓与固定壳相互锁固，所述支撑板顶端边沿处与各个支撑杆相互焊接。
进一步，作为优选，还包括液压泵站，所述液压泵站与各个所述液压伸缩平衡缸控制连接，且各个所述液压伸缩平衡缸单独由所述控制器进行控制，所述倾角传感器与所述控制器进行反馈控制连接。
进一步，作为优选，所述固定板顶端中部开设有一凹槽，且固定支撑柱底端与凹槽内壁贴合。
进一步，作为优选，所述第一转轴和第二转轴呈交叉设置，且第一转轴和第二转轴俯视之间的交叉角度为九十度角。
进一步，作为优选，所述内固定拉环的外周面与所述平衡支撑环的内孔面之间设置有润滑油膜，且内固定拉环与所述平衡支撑环的上下端面与所述固定支撑柱之间设置有对所述润滑油膜进行密封的密封盖。
进一步，作为优选，所述平衡支撑环的中心轴线与所述内固定拉环的中心轴线之间的角度a大于0°时，所述平衡支撑环的上端面的倾斜低端为远离所述风叶的一侧。
进一步，作为优选，所述固定壳的顶端设置有供所述连杆伸入并活动的多个容纳活动槽，所述容纳活动槽沿着所述固定壳的径向方向延伸。
(三)有益效果
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
(1)本发明的平衡调节装置能够施力于各个所述连杆，进而控制平衡支撑环对内固定拉环的平衡拉力以及平衡拉力的角度与方向；本发明还包括控制器，控制器与风力发电机的风叶的转速检测器反馈连接，这样，可以根据所述风叶的转速来自动调节各个拉杆的拉力情况，进而调节平衡支撑环的中心轴线与所述内固定拉环的中心轴线之间的角度；且所述风叶的转速越大，所述角度越大，有效的保证转速较大时偏心力过大时的支撑能力；
(2)本发明通过在发电机底部安装了一个平衡机构，通过平衡机构对风力发电机的固定支撑柱进行支撑，平衡机构通过四根连杆对风力发电机的固定支撑柱进行支撑，增加固定支撑柱的固定效果，避免固定支撑柱容易倾斜，提高支撑柱的支撑能力。本发明通过在平衡机构内部底端安装了平衡调节装置，平衡调节装置顶端安装有倾角传感器，通过倾角传感器对支撑板的倾斜角度进行检测，且通过液压伸缩平衡缸对支撑板的倾斜角度进行调节，即对固定支撑柱的倾斜角度进行调节，调整风力发电机的平衡状态，同时减小风力发电机承受的扭转载荷，减轻首摇运动程度，避免在受到极限载荷的冲击和影响时致使风力发电机发生倾覆。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的平衡机构结构示意图；
图3为本发明的平衡支撑环结构示意图；
图4为本发明的固定壳内部结构剖面图；
图5为本发明的平衡调节装置结构俯视剖面图；
图6为本发明的平衡支撑环、内固定拉环与固定支撑柱之间的关系结构示意图；
图7为本发明的平衡支撑环的中心轴线与内固定拉环的中心轴线之间的角度a的结构示意图。
图中：风力发电机-1、固定支撑柱-2、平衡机构-3、平衡支撑环-31、支板-32、连接转轴-33、连杆-34、固定壳-35、支撑杆-36、平衡调节装置-37、固定板-38、内固定拉环-39、支撑板-371、倾角传感器-372、第一转轴-373、第二转轴-374、直杆-375、液压伸缩平衡缸-376、伸缩杆-377、支撑转轴-378。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-7，本发明提供一种风力发电机平衡机构：该平衡机构3安装在所述风力发电机1底端的固定支撑柱2上，其特征在于，所述平衡机构3包括固定壳35、平衡调节装置37、平衡支撑环31、多个连杆34和内固定拉环39，其中，所述固定壳35为圆柱筒结构，且其同轴固定在所述固定支撑柱的底部，所述固定壳35内设置有所述平衡调节装置37；
所述固定支撑柱的中部或者中下部固定同轴套设有所述内固定拉环39，所述内固定拉环的外部套设有所述平衡支撑环31，且所述平衡支撑环31的中心轴线与所述内固定拉环39的中心轴线之间的角度为可调节的设置；
所述平衡支撑环31的外圆周与所述平衡调节装置37之间铰接连接设置有多个连杆，且各个所述连杆沿着所述平衡支撑环31的外圆周圆周阵列布置；
所述平衡调节装置能够施力于各个所述连杆，以便控制所述平衡支撑环31对所述内固定拉环39的平衡拉力以及所述平衡拉力的角度与方向；
还包括控制器，所述控制器与所述风力发电机的风叶的转速检测器反馈连接，以便根据所述风叶的转速来自动调节各个拉杆的拉力情况，进而调节所述平衡支撑环31的中心轴线与所述内固定拉环39的中心轴线之间的角度；且所述风叶的转速越大，所述角度越大。
在本实施中，所述内固定拉环39的外周面为外弧形球面，所述平衡支撑环31的内孔面为与所述外弧形球面配合的内弧形球面，所述平衡支撑环31的中心轴线与所述内固定拉环39的中心轴线之间的角度a的范围为0-10°。
其中所述平衡机构3还包括支板32、连接转轴33、支撑杆36和固定板38，所述平衡支撑环31外侧边沿处焊接有四组支板32，各组支板分别通过连接转轴33与连杆34进行转动铰接连接，所述连杆34底端伸入至固定壳35内，且通过转轴与支撑杆36进行同心转动，所述支撑杆36底端与平衡调节装置37相互焊接，所述固定壳35顶端中部焊接有固定板38，且内固定拉环39通过螺栓与固定支撑柱2相互锁固，所述固定支撑柱2底端通过螺栓与固定板38相互锁固。
所述平衡调节装置37由支撑板371、倾角传感器372、第一转轴373、第二转轴374、直杆375、液压伸缩平衡缸376、伸缩杆377和支撑转轴378组成，所述支撑板371顶端中部或者底部安装有倾角传感器372，所述支撑板371底端中部通过第一转轴373与第二转轴374进行转动连接，所述第二转轴374底端沿直杆375顶端进行转动，所述支撑板371底端边沿处通过支撑转轴378与液压伸缩平衡缸376进行转动连接，所述液压伸缩平衡缸376为圆周阵列的至少四个，所述直杆375、液压伸缩平衡缸376底端通过螺栓与固定壳35相互锁固，所述支撑板371顶端边沿处与各个支撑杆36相互焊接。
本发明还包括液压泵站，所述液压泵站与各个所述液压伸缩平衡缸376控制连接，且各个所述液压伸缩平衡缸376单独由所述控制器进行控制，所述倾角传感器372与所述控制器进行反馈控制连接。
所述固定板38顶端中部开设有一凹槽，且固定支撑柱2底端与凹槽内壁贴合。所述第一转轴373和第二转轴374呈交叉设置，且第一转轴373和第二转轴374俯视之间的交叉角度为九十度角。
所述内固定拉环39的外周面与所述平衡支撑环31的内孔面之间设置有润滑油膜，且内固定拉环39与所述平衡支撑环31的上下端面与所述固定支撑柱之间设置有对所述润滑油膜进行密封的密封盖。
所述平衡支撑环31的中心轴线与所述内固定拉环39的中心轴线之间的角度a大于0°时，所述平衡支撑环31的上端面的倾斜低端为远离所述风叶的一侧。所述固定壳35的顶端设置有供所述连杆伸入并活动的多个容纳活动槽，所述容纳活动槽沿着所述固定壳的径向方向延伸。
本发明的使用安装以及工作原理如下：
第一：在使用前，首先将该装置的固定壳35安装在使用者所需的位置上，然后将倾角传感器372和液压伸缩平衡缸376与外部智能控制设备进行连接；
第二：由于支撑板371顶端通过支撑杆36和连杆34对平衡支撑环31进行支撑，使固定支撑柱2倾斜时通过支撑杆36和连杆34带动支撑板371，由于支撑板371底部的第一转轴373和第二转轴374呈交叉设置，且第一转轴373和第二转轴374俯视之间的交叉角度为九十度角，使支撑板371底部沿第一转轴373和第二转轴374进行多角度转动，使支撑板371跟随固定支撑柱2倾斜；
第三：本发明的平衡调节装置能够施力于各个所述连杆，控制所述平衡支撑环31对所述内固定拉环39的平衡拉力以及所述平衡拉力的角度与方向；
还包括控制器，所述控制器与所述风力发电机的风叶的转速检测器反馈连接，以便根据所述风叶的转速来自动调节各个拉杆的拉力情况，进而调节所述平衡支撑环31的中心轴线与所述内固定拉环39的中心轴线之间的角度；且所述风叶的转速越大，所述角度越大
第四：本发明在对平衡机构进行控制时，通过平衡机构3内部的倾角传感器372对支撑板371的倾斜角度进行检测，然后通过外部智能控制设备进行数据计算，且对液压伸缩平衡缸376进行控制，由于液压伸缩平衡缸376设置有多个，通过控制液压伸缩平衡缸376对撑板371底部左侧和后侧的高度进行调节，进而对支撑板371的倾斜角度进行调节，调整风力发电机的平衡状态，并调节平衡支撑环31对内固定拉环39的施力角度以及施力大小进行调节，提高风力发电机支撑柱承受的支撑能力，并减轻风力发电机的首摇运动程度，避免在受到极限载荷的冲击和影响时致使风力发电机发生倾覆。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,并且本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买,异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制,各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中,常规的型号,加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式,在此不再详述。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种风力发电机平衡机构，该平衡机构(3)安装在所述风力发电机(1)底端的固定支撑柱(2)上，其特征在于，所述平衡机构(3)包括固定壳(35)、平衡调节装置(37)、平衡支撑环(31)、多个连杆(34)和内固定拉环(39)，其中，所述固定壳(35)为圆柱筒结构，且其同轴固定在所述固定支撑柱的底部，所述固定壳(35)内设置有所述平衡调节装置(37)；
所述固定支撑柱的中部或者中下部固定同轴套设有所述内固定拉环(39)，所述内固定拉环的外部套设有所述平衡支撑环(31)，且所述平衡支撑环(31)的中心轴线与所述内固定拉环(39)的中心轴线之间的角度为可调节的设置；
所述平衡支撑环(31)的外圆周与所述平衡调节装置(37)之间铰接连接设置有多个连杆，且各个所述连杆沿着所述平衡支撑环(31)的外圆周圆周阵列布置；
所述平衡调节装置能够施力于各个所述连杆，以便控制所述平衡支撑环(31)对所述内固定拉环(39)的平衡拉力以及所述平衡拉力的角度与方向；
还包括控制器，所述控制器与所述风力发电机的风叶的转速检测器反馈连接，以便根据所述风叶的转速来自动调节各个拉杆的拉力情况，进而调节所述平衡支撑环(31)的中心轴线与所述内固定拉环(39)的中心轴线之间的角度；且
所述风叶的转速越大，所述角度越大。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机平衡机构，其特征在于：所述内固定拉环(39)的外周面为外弧形球面，所述平衡支撑环(31)的内孔面为与所述外弧形球面配合的内弧形球面，所述平衡支撑环(31)的中心轴线与所述内固定拉环(39)的中心轴线之间的角度a的范围为0-10°。
3.根据权利要求1所述的一种风力发电机平衡机构，其特征在于：所述平衡机构(3)还包括支板(32)、连接转轴(33)、支撑杆(36)和固定板(38)，所述平衡支撑环(31)外侧边沿处焊接有四组支板(32)，各组支板分别通过连接转轴(33)与连杆(34)进行转动铰接连接，所述连杆(34)底端伸入至固定壳(35)内，且通过转轴与支撑杆(36)进行同心转动，所述支撑杆(36)底端与平衡调节装置(37)相互焊接，所述固定壳(35)顶端中部焊接有固定板(38)，且内固定拉环(39)通过螺栓与固定支撑柱(2)相互锁固，所述固定支撑柱(2)底端通过螺栓与固定板(38)相互锁固。
4.根据权利要求3所述的一种风力发电机平衡机构，其特征在于：所述平衡调节装置(37)由支撑板(371)、倾角传感器(372)、第一转轴(373)、第二转轴(374)、直杆(375)、液压伸缩平衡缸(376)、伸缩杆(377)和支撑转轴(378)组成，所述支撑板(371)顶端中部或者底部安装有倾角传感器(372)，所述支撑板(371)底端中部通过第一转轴(373)与第二转轴(374)进行转动连接，所述第二转轴(374)底端沿直杆(375)顶端进行转动，所述支撑板(371)底端边沿处通过支撑转轴(378)与液压伸缩平衡缸(376)进行转动连接，所述液压伸缩平衡缸(376)为圆周阵列的至少四个，所述直杆(375)、液压伸缩平衡缸(376)底端通过螺栓与固定壳(35)相互锁固，所述支撑板(371)顶端边沿处与各个支撑杆(36)相互焊接。
5.根据权利要求4所述的一种风力发电机平衡机构，其特征在于：还包括液压泵站，所述液压泵站与各个所述液压伸缩平衡缸(376)控制连接，且各个所述液压伸缩平衡缸(376)单独由所述控制器进行控制，所述倾角传感器(372)与所述控制器进行反馈控制连接。
6.根据权利要求4所述的一种风力发电机平衡机构，其特征在于：所述固定板(38)顶端中部开设有一凹槽，且固定支撑柱(2)底端与凹槽内壁贴合。
7.根据权利要求6所述的一种风力发电机平衡机构，其特征在于：所述第一转轴(373)和第二转轴(374)呈交叉设置，且第一转轴(373)和第二转轴(374)俯视之间的交叉角度为九十度角。
8.根据权利要求2所述的一种风力发电机平衡机构，其特征在于：所述内固定拉环(39)的外周面与所述平衡支撑环(31)的内孔面之间设置有润滑油膜，且内固定拉环(39)与所述平衡支撑环(31)的上下端面与所述固定支撑柱之间设置有对所述润滑油膜进行密封的密封盖。
9.根据权利要求2所述的一种风力发电机平衡机构，其特征在于：所述平衡支撑环(31)的中心轴线与所述内固定拉环(39)的中心轴线之间的角度a大于0°时，所述平衡支撑环(31)的上端面的倾斜低端为远离所述风叶的一侧。
10.根据权利要求2所述的一种风力发电机平衡机构，其特征在于：所述固定壳(35)的顶端设置有供所述连杆伸入并活动的多个容纳活动槽，所述容纳活动槽沿着所述固定壳的径向方向延伸。
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Application publication date: 20200609

Assignee: Xiangtan Aoke Electronic Control Technology Co.,Ltd.

Assignor: HUNAN INSTITUTE OF ENGINEERING

Contract record no.: X2022980026351

Denomination of invention: Balance mechanism of wind turbine

Granted publication date: 20201117

License type: Common License

Record date: 20221212

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