CN111594380A - 一种可变桨小型风力发电机机头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可变桨小型风力发电机机头，包括：壳体，其内部具有容置空间，外部固定有沿轴向外伸的转轴；叶片，沿周向均布于所述壳体的外围；各个叶片的内端固定有第一锥齿轮，并插入所述壳体的容置空间内，而外端则外伸出所述容置空间；传动组件，设置于所述壳体的容置空间内，其包括轴向延伸的驱动轴以及固定于所述驱动轴上的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与各个所述第一锥齿轮同时啮合传动，并能够带动各个叶片发生自身的转动，以改变叶片的倾角；以及，驱动组件，与所述驱动轴连接，并能够带动驱动轴绕自身轴向进行旋转。本发明能够统一调节各个叶片的倾角，调节方式简单快捷，且调节后还能够保证整体结构的稳定性。

Description

一种可变桨小型风力发电机机头
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，特别是一种可变桨小型风力发电机机头。
背景技术
由于对传统能源(煤、石油、天然气等)的过度开发，环保和节能问题开始逐渐受到重视，加之近年来电力行业从科学理论基础的研究到工程技术的实践都在不断向着更高水平发展与创新，尤其是风力发电、光伏发电等清洁及可再生的新能源发电技术的日益成熟，使得分布式发电(Distributed Generation，DG)受到广泛关注。DG的出现使得就地取电成为将来的一个重要发展趋势。
大型的风力发电机体积较大、生产与安装难度较高，成本较高(发电功率较大的风力发电机需要数百万一台甚至上千万一台)，且选址要求比较苛刻，因此目前除了在风能充足的空旷区域设置大型的风力发电站以外，难以在其他场地真正实现全面普及。因此，小型风力发电机的出现使得风力发电技术能够更加普及化、全面化、平民化，大量用户自用的小型风力发电机与分布式的大型的风力发电站共同组成新能源配电网的重要角色。
现有的小型风力发电机多为简易的装配式结构，其叶片一般均通过螺栓固定在机舱前部，缺乏变桨机构，不能调节叶片的迎风倾角，因此使用不够灵活。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于现有技术中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是提供一种可变桨小型风力发电机机头，其解决了现有小型风力发电机的叶片不能调节倾角的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种可变桨小型风力发电机机头，其包括：壳体，其内部具有容置空间，外部固定有沿轴向外伸的转轴；叶片，沿周向均布于所述壳体的外围；各个叶片的内端固定有第一锥齿轮，并插入所述壳体的容置空间内，而外端则外伸出所述容置空间；传动组件，设置于所述壳体的容置空间内，其包括轴向延伸的驱动轴以及固定于所述驱动轴上的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与各个所述第一锥齿轮同时啮合传动，并能够带动各个叶片发生自身的转动，以改变叶片的倾角；以及，驱动组件，与所述驱动轴连接，并能够带动驱动轴绕自身轴向进行旋转。
作为本发明所述可变桨小型风力发电机机头的一种优选方案，其中：所述壳体包括容置壳以及分别可拆卸连接在所述容置壳两端的前端盖和后端盖；所述容置壳的内部具有变桨腔室，外侧壁上设置有对应于各个叶片的固定位，各个所述固定位使得所述变桨腔室与外部空间形成连通；各个所述叶片的根部设置有配合于所述固定位的限位段，并通过所述限位段穿插安装在对应的所述固定位上；所述转轴沿轴向固定于所述后端盖的外表面上。
作为本发明所述可变桨小型风力发电机机头的一种优选方案，其中：所述驱动组件包括连接在所述前端盖上并能够发生转动的驱动帽，所述驱动帽的外端伸出所述前端盖，内端设置有内凹的衔接口，所述衔接口的横截面为方形；所述驱动轴包括圆柱段和方柱段，所述第二锥齿轮固定于所述圆柱段上，所述方柱段位于所述圆柱段前端，并插入所述衔接口内，形成配合。
作为本发明所述可变桨小型风力发电机机头的一种优选方案，其中：所述后端盖的内侧壁上设置有旋转固定位，所述圆柱段的后端通过轴承固定在所述旋转固定位的内部。
作为本发明所述可变桨小型风力发电机机头的一种优选方案，其中：所述容置壳的前端固定有一圈环形锁定圈；所述环形锁定圈的内部具有环形腔室，所述环形锁定圈的前端设置有与所述环形腔室连通的环形插口；所述环形插口的内侧壁上沿周向均布有限位槽；所述驱动组件还包括固定于所述驱动帽内端外围的限位环以及对应于所述环形插口的插接环，所述插接环的外侧壁上设置有配合于所述限位槽的限位凸起；所述限位凸起能够嵌入任一所述限位槽中，且所述插接环的末端能够从所述环形插口伸入所述环形腔室内，以使得所述限位凸起与限位槽之间形成错位脱离。
作为本发明所述可变桨小型风力发电机机头的一种优选方案，其中：所述插接环的外侧壁上沿周向均布有对应于所述限位槽数量及分布位置的多个限位凸起；所述限位凸起连续设置且首尾互相衔接的半圆凸起，且所述限位槽的轮廓与其互补。
作为本发明所述可变桨小型风力发电机机头的一种优选方案，其中：所述驱动组件还包括设置于所述限位环与环形锁定圈之间的复位件。
作为本发明所述可变桨小型风力发电机机头的一种优选方案，其中：所述环形锁定圈的内圈设置有导向件；所述导向件包括与所述环形锁定圈衔接的环形隔板以及套于所述驱动轴外围的第一套管，所述第一套管的端部延伸至所述第二锥齿轮的前端；所述限位环与导向件之间还设置有复位件，所述复位件的一端固定于所述限位环上，另一端固定于所述环形隔板上。
作为本发明所述可变桨小型风力发电机机头的一种优选方案，其中：所述环形锁定圈的后端设置有加劲肋。
作为本发明所述可变桨小型风力发电机机头的一种优选方案，其中：所述前端盖的边缘通过螺栓与所述容置壳的前端进行可拆卸连接，且所述前端盖的中心处设置有配合于所述驱动帽的通道，所述通道的内端口设置有配合于所述驱动帽外径的第二套管；所述后端盖的边缘通过螺栓与所述容置壳的后端进行可拆卸连接。
本发明的有益效果：本发明的小型风力发电机机头，通过按压旋转的简单的操作即可统一调节各个叶片的倾角，调节方式简单快捷，且调节后还能够保证整体结构的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为机头的整体结构图。
图2为机头的内部结构图及其局部详图。
图3为机头的爆炸图的前端视角。
图4为图3中的局部结构详图。
图5为机头的爆炸图的后端视角。
图6为图5中的局部结构详图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
参照图1～6，为本发明的一个实施例，该实施例提供了一种可变桨小型风力发电机机头，其包括壳体100、安装在壳体100上的多个叶片200、与各个叶片200传动连接并能够统一调节各个叶片200倾斜角度的传动组件300，以及能够驱动传动组件300进行运动的驱动组件400。
壳体100的内部具有容置空间，外部固定有沿轴向外伸的转轴Z，转轴Z用于连接发电机或者增速机构(如增速箱)。当机头的叶片200调整完毕后，机头能够通过迎面风力的带动旋转，从而将旋转扭矩通过转轴Z传递给与其连接的发电机或者增速机构，实现机械驱动发电。
叶片200设置有多个(本发明优选3个)，多个叶片200沿周向均布于壳体100的外围。各个叶片200的内端固定有第一锥齿轮201，并插入壳体100的容置空间内，而各个叶片200的外端则外伸出容置空间。
传动组件300设置于壳体100的容置空间内，其包括轴向延伸的驱动轴301以及固定于驱动轴301上的第二锥齿轮302，第二锥齿轮302与各个第一锥齿轮201同时啮合传动，因此，当通过外力转动驱动轴301时，同步旋转的第二锥齿轮302能够统一带动各个叶片200发生自身的转动，以改变叶片200的倾角。
驱动组件400与驱动轴301连接，并能够带动驱动轴301绕自身轴向进行旋转。驱动组件400优选外伸出壳体100的结构，可以通过手动进行调节。
因此，本发明的各个叶片200能够统一调节倾角，实现变桨。
进一步的，壳体100包括容置壳101以及分别可拆卸连接在容置壳101两端的前端盖102和后端盖103，三者共同围合成内部的容置空间。
容置壳101的内部具有变桨腔室101a，变桨腔室101a为第一锥齿轮201和第二锥齿轮302的连接和传动提供空间。容置壳101的外侧壁上设置有对应于各个叶片200的固定位101b，各个固定位101b使得变桨腔室101a与外部空间形成连通。优选的，固定位101b可以为一体成型在容置壳101上的套筒状结构。各个叶片200的根部设置有配合于固定位101b的限位段202，限位段202为配合于固定位101b内径的环形槽，各个叶片200能够通过限位段202穿插安装在对应的固定位101b上，实现限位和固定。转轴Z沿轴向固定于后端盖103的外表面上，优选一体成型在后端盖103上。
进一步的，驱动组件400包括连接在前端盖102上并能够发生转动的驱动帽401，驱动帽401可以为轴向延伸的短柱结构。
驱动帽401的外端伸出前端盖102，用于手动操作扭转；驱动帽401的内端设置有内凹的衔接口401a，衔接口401a的横截面为方形。
驱动轴301包括圆柱段301a和方柱段301b，圆柱段301a的任一横截面为圆形、方柱段301b的任一横截面为正方形，且该圆形的外径不大于该正方形的边长。第二锥齿轮302固定于圆柱段301a上，方柱段301b位于圆柱段301a前端，并插入衔接口401a内，形成配合。因此，方柱段301b在衔接口401a内能够发生相对的轴向直线滑动，但是不能发生相对的周向旋转。
本发明设定：本发明中的“前”对应于前端盖102的方向，“后”对应于后端盖103或者转轴Z的方向。
后端盖103的内侧壁上设置有旋转固定位103a，旋转固定位103a为向内开口的环形结构，圆柱段301a的后端通过轴承C固定在旋转固定位103a的内部，因此，驱动轴301能够发生自身的转动。
进一步的，容置壳101的前端固定(一体成型)有一圈环形锁定圈101c。环形锁定圈101c的内部具有环形腔室101c-1，环形锁定圈101c的前端设置有与环形腔室101c-1连通的环形插口101c-2，使得环形锁定圈101c的任一纵截面均为前端开口的“C”型结构。
环形插口101c-2的内侧壁上沿周向均布有多个规格相同的限位槽101c-21，各个限位槽101c-21为轴向两端延伸并通透的凹槽，且在环形插口101c-2的内侧壁上密集分布，形成一圈。
同时，驱动组件400还包括固定于驱动帽401内端外围的限位环402以及对应于环形插口101c-2的插接环403。限位环402为与驱动帽401轴向垂直的环形挡板；插接环403为衔接在限位环402末端的套筒结构，其能够正好插入环形插口101c-2内。
插接环403的外侧壁上设置有配合于限位槽101c-21轮廓的限位凸起403a。限位凸起403a能够嵌入任一限位槽101c-21中，使得插接环403(也即驱动组件400整体)相对于环形锁定圈101c不能发生周向转动。此外，插接环403的末端还能够从环形插口101c-2伸入环形腔室101c-1内，以使得限位凸起403a与限位槽101c-21之间形成错位并脱离，致使插接环403(也即驱动组件400整体)相对于环形锁定圈101c能够发生周向转动。
因此，通过控制限位凸起403a与限位槽101c-21之间是否形成错位即可间接控制驱动组件400是否能够相对于环形锁定圈101c发生转动；由于驱动组件400与驱动轴301抱合一体，不能发生相对的周向旋转，因此最终实现了驱动组件400能否对各个驱动轴301以及各个叶片200进行驱动的过程。
优选的，插接环403的外侧壁上沿周向均布有对应于限位槽101c-21数量及分布位置的多个限位凸起403a。限位凸起403a连续设置且首尾互相衔接的半圆凸起，且限位槽101c-21的轮廓与其互补。
进一步的，驱动组件400还包括设置于限位环402与环形锁定圈101c之间的复位件404，复位件404采用压缩弹簧。
在初始状态下，当受到复位件404的挤压时，驱动组件400被挤压紧靠在前端盖102的内侧；此时，插接环403上的各个限位凸起403a能够正好嵌入对应的限位槽101c-21中，因此，驱动组件400整体不能发生转动，驱动组件400对驱动轴301以及各个叶片200也不具备驱动调节作用。且此状态在复位件404的挤压下能够维持稳定。
当通过外力手动按压外露的驱动帽401时，插接环403能够逐渐向内滑过环形插口101c-2并伸入环形腔室101c-1内；因此，形成错位的限位凸起403a与限位槽101c-21之间不再具备周向旋转约束；此时，可以手动顺势旋转驱动帽401，以带动驱动轴301进行旋转，同时驱动轴301上的第二锥齿轮302能够统一带动各个第一锥齿轮201旋转，也即带动各个叶片200发生自身的转动，以改变叶片200的倾角。
当叶片200调整至所需的倾角之后可以慢慢松开驱动帽401，并略微尝试微动旋转驱动帽401，使其限位凸起403a能够嵌入最邻近的限位槽101c-21中，最终在复位件404的复位作用下再次恢复初始的稳定状态。
综上所述，本发明的叶片200倾角调节方便，仅需按压并旋转驱动帽401即可实现对各个叶片200倾角的统一调节过程。本发明的叶片200横截面优选水滴状，对其倾角的调整主要是调节其外侧面相对于迎风方向的角度。
进一步的，环形锁定圈101c的内圈设置有导向件101c-3。导向件101c-3包括与环形锁定圈101c衔接一体的环形隔板101c-31以及套于驱动轴301外围的第一套管101c-32，环形隔板101c-31与第一套管101c-32互相衔接，形成纵截面为L型的环形结构。
第一套管101c-32的端部延伸至第二锥齿轮302的前端，因此在第一套管101c-32与旋转固定位103a的前后夹逼约束下，驱动轴301能够维持空间位置的稳定，仅能够发生自身的旋转。
复位件404可以设置在限位环402与导向件101c-3之间，在该实施方式中，复位件404的一端固定于限位环402上，另一端固定于环形隔板101c-31上。
进一步的，环形锁定圈101c的后端设置有加劲肋101c-4，用于提高环形锁定圈101c的结构强度。
进一步的，前端盖102的边缘通过螺栓L与容置壳101的前端进行可拆卸连接，且前端盖102的中心处设置有配合于驱动帽401的通道102a，以便于驱动帽401的穿出。通道102a的内端口设置有配合于驱动帽401外径的第二套管102b；限位环402受到复位件404的挤压后，能够抵在第二套管102b的内端头上，且此时，各个限位凸起403a能够完全嵌入对应的限位槽101c-21中。
此外，后端盖103的边缘通过螺栓L与容置壳101的后端进行可拆卸连接。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种可变桨小型风力发电机机头，其特征在于：包括，
壳体(100)，其内部具有容置空间，外部固定有沿轴向外伸的转轴(Z)；
叶片(200)，沿周向均布于所述壳体(100)的外围；各个叶片(200)的内端固定有第一锥齿轮(201)，并插入所述壳体(100)的容置空间内，而外端则外伸出所述容置空间；
传动组件(300)，设置于所述壳体(100)的容置空间内，其包括轴向延伸的驱动轴(301)以及固定于所述驱动轴(301)上的第二锥齿轮(302)，所述第二锥齿轮(302)与各个所述第一锥齿轮(201)同时啮合传动，并能够带动各个叶片(200)发生自身的转动，以改变叶片(200)的倾角；以及，
驱动组件(400)，与所述驱动轴(301)连接，并能够带动驱动轴(301)绕自身轴向进行旋转。
2.如权利要求1所述的可变桨小型风力发电机机头，其特征在于：所述壳体(100)包括容置壳(101)以及分别可拆卸连接在所述容置壳(101)两端的前端盖(102)和后端盖(103)；
所述容置壳(101)的内部具有变桨腔室(101a)，外侧壁上设置有对应于各个叶片(200)的固定位(101b)，各个所述固定位(101b)使得所述变桨腔室(101a)与外部空间形成连通；各个所述叶片(200)的根部设置有配合于所述固定位(101b)的限位段(202)，并通过所述限位段(202)穿插安装在对应的所述固定位(101b)上；
所述转轴(Z)沿轴向固定于所述后端盖(103)的外表面上。
3.如权利要求2所述的可变桨小型风力发电机机头，其特征在于：所述驱动组件(400)包括连接在所述前端盖(102)上并能够发生转动的驱动帽(401)，所述驱动帽(401)的外端伸出所述前端盖(102)，内端设置有内凹的衔接口(401a)，所述衔接口(401a)的横截面为方形；
所述驱动轴(301)包括圆柱段(301a)和方柱段(301b)，所述第二锥齿轮(302)固定于所述圆柱段(301a)上，所述方柱段(301b)位于所述圆柱段(301a)前端，并插入所述衔接口(401a)内，形成配合。
4.如权利要求3所述的可变桨小型风力发电机机头，其特征在于：所述后端盖(103)的内侧壁上设置有旋转固定位(103a)，所述圆柱段(301a)的后端通过轴承固定在所述旋转固定位(103a)的内部。
5.如权利要求3或4所述的可变桨小型风力发电机机头，其特征在于：所述容置壳(101)的前端固定有一圈环形锁定圈(101c)；所述环形锁定圈(101c)的内部具有环形腔室(101c-1)，所述环形锁定圈(101c)的前端设置有与所述环形腔室(101c-1)连通的环形插口(101c-2)；所述环形插口(101c-2)的内侧壁上沿周向均布有限位槽(101c-21)；
所述驱动组件(400)还包括固定于所述驱动帽(401)内端外围的限位环(402)以及对应于所述环形插口(101c-2)的插接环(403)，所述插接环(403)的外侧壁上设置有配合于所述限位槽(101c-21)的限位凸起(403a)；
所述限位凸起(403a)能够嵌入任一所述限位槽(101c-21)中，且所述插接环(403)的末端能够从所述环形插口(101c-2)伸入所述环形腔室(101c-1)内，以使得所述限位凸起(403a)与限位槽(101c-21)之间形成错位脱离。
6.如权利要求5所述的可变桨小型风力发电机机头，其特征在于：所述插接环(403)的外侧壁上沿周向均布有对应于所述限位槽(101c-21)数量及分布位置的多个限位凸起(403a)；
所述限位凸起(403a)连续设置且首尾互相衔接的半圆凸起，且所述限位槽(101c-21)的轮廓与其互补。
7.如权利要求6所述的可变桨小型风力发电机机头，其特征在于：所述驱动组件(400)还包括设置于所述限位环(402)与环形锁定圈(101c)之间的复位件(404)。
8.如权利要求6所述的可变桨小型风力发电机机头，其特征在于：所述环形锁定圈(101c)的内圈设置有导向件(101c-3)；
所述导向件(101c-3)包括与所述环形锁定圈(101c)衔接的环形隔板(101c-31)以及套于所述驱动轴(301)外围的第一套管(101c-32)，所述第一套管(101c-32)的端部延伸至所述第二锥齿轮(302)的前端；
所述限位环(402)与导向件(101c-3)之间还设置有复位件(404)，所述复位件(404)的一端固定于所述限位环(402)上，另一端固定于所述环形隔板(101c-31)上。
9.如权利要求6～8任一所述的可变桨小型风力发电机机头，其特征在于：所述环形锁定圈(101c)的后端设置有加劲肋(101c-4)。
10.如权利要求3、4或6～8任一所述的可变桨小型风力发电机机头，其特征在于：所述前端盖(102)的边缘通过螺栓(L)与所述容置壳(101)的前端进行可拆卸连接，且所述前端盖(102)的中心处设置有配合于所述驱动帽(401)的通道(102a)，所述通道(102a)的内端口设置有配合于所述驱动帽(401)外径的第二套管(102b)；
所述后端盖(103)的边缘通过螺栓(L)与所述容置壳(101)的后端进行可拆卸连接。
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