CN112796933A

CN112796933A - 一种风力发电用扇叶转动装置

Info

Publication number: CN112796933A
Application number: CN202011613525.4A
Authority: CN
Inventors: 孟娜妮
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2021-05-14

Abstract

本发明涉及风力发电设备技术领域，具体为一种风力发电用扇叶转动装置，包括通过螺栓固定安装在风力发电设备支座上的主壳体，主壳体的前端通过第三轴承转动安装有前壳体，前壳体上呈圆周阵列一体成型有至少三个对接套筒，且每个对接套筒内均固定安装有连接套，且连接套内通过第二轴承转动安装有连接轴。有益效果为：本发明设计的风力发电用扇叶转动装置能够有效的通过调整扇叶的倾角来实现对发电效率的优化，同时还能够配合中间轴来实现在强风力天气下对风力发电设备进行整体保护，因此能够有效的提升设备整体使用寿命，同时该装置对扇叶进行角度调整过程中受力分配合理，装置整体也易于维护和检修。

Description

一种风力发电用扇叶转动装置

技术领域

本发明涉及风力发电设备技术领域，具体为一种风力发电用扇叶转动装置。

背景技术

风能是一种清洁无公害的可再生能源，风力发电机能够有效的将风能转换为电能，目前风电已经占了我国能源结构中的重要位置。但是风力发电的问题在于，风向经常发生变化，这就导致风力发电设备的扇叶很难以最适合的角度与风力进行接触，从而造成风能资源的浪费，同时风力有强弱，当遇到严重的强风天气，例如台风天气时，风力发电设备扇叶高速转动可能会带动内部发电设备超载运行，从而造成严重的损坏。

如果发明一种能够有效的通过调整扇叶来优化风力发电效率并且能够有效降低强风天气对内部设备的损害同时便于维护的新型扇叶转动调整装置就能够有效的解决此类问题，为此我们提供了一种风力发电用扇叶转动装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风力发电用扇叶转动装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种风力发电用扇叶转动装置，包括通过螺栓固定安装在风力发电设备支座上的主壳体，所述主壳体的前端通过第三轴承转动安装有前壳体，所述前壳体上呈圆周阵列一体成型有至少三个对接套筒，且每个对接套筒内均固定安装有连接套，且连接套内通过第二轴承转动安装有连接轴；

所述连接轴在对应第二轴承的上下两端处通过第一轴承与连接套连接，且连接轴的末端一体成型有蜗轮，所述连接轴的末端设置有扇叶，且扇叶的末端一体成型有便于插入连接套内的对接座，所述对接座上呈圆周阵列一体成型有至少两个滑杆，且滑杆的末端一体成型有卡紧凸起，所述连接轴的末端一体成型有连接座，且连接座上开设有与滑杆对应的滑槽，所述连接座在对应滑槽的末端处开设有便于与卡紧凸起卡紧配合的卡紧槽，且滑杆与连接座之间通过螺栓固定安装；

所述前壳体的内部通过螺栓在对应每个蜗轮的位置处均固定安装有一个安装座，且安装座上安装有一对驱动电机，所述驱动电机的末端驱动有与蜗轮啮合安装的蜗杆，且两个蜗杆对称安装在蜗轮的两侧，所述前壳体与主壳体之间安装有电刷，且位于前壳体上的电刷的电极与驱动电机电性连接，所述前壳体的末端固定安装有传动轴，且主壳体上固定安装有用于检测传动轴转速的转速检测传感器；

所述主壳体内固定安装有横向推杆，且横向推杆的末端驱动有限位套筒，所述限位套筒内通过轴承安装有与传动轴同轴的中间轴，所述传动轴的末端一体成型有卡紧座，且中间轴上一体成型有与卡紧座插接卡紧安装的对接凸起，所述主壳体的内部通过螺栓固定安装有水平推杆，且水平推杆的输出端驱动有用于对卡紧座进行减速的减速片；

所述主壳体内固定安装有发电机，且发电机的输入端固定安装有从动齿轮，所述中间轴的末端一体成型有与从动齿轮啮合安装的对接齿轮，且主壳体内固定安装有与发电机电性连接的蓄电池，所述主壳体内固定安装有控制器，且安装在主壳体上的电刷的电极通过导线与发电机电性连接，所述主壳体上固定安装有风速传感器和风向传感器，且控制器通过导线分别与风速传感器、风向传感器、横向推杆、转速检测传感器、水平推杆和蓄电池电性连接。

优选的，所述控制器为S7-200型PLC控制器，且驱动电机为步进电机。

优选的，所述水平推杆和横向推杆均为滚珠丝杆式电动推杆或者液压推杆，且对接凸起的横截面为四边形或者六边形。

优选的，所述第一轴承为轴向轴承，且第二轴承和第三轴承为深沟球轴承或者角接触轴承。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计的风力发电用扇叶转动装置能够有效的通过调整扇叶的倾角来实现对发电效率的优化，同时还能够配合中间轴来实现在强风力天气下对风力发电设备进行整体保护，因此能够有效的提升设备整体使用寿命，同时该装置对扇叶进行角度调整过程中受力分配合理，装置整体也易于维护和检修，因此具有很高的实用价值。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构的剖视图；

图3为本发明主壳体和前壳体的连接剖视图；

图4为本发明扇叶与安装座的装配示意图；

图5为本发明连接轴和连接套的安装示意图；

图6为本发明扇叶的结构示意图。

图中：1、主壳体；2、风速传感器；3、风向传感器；4、安装座；5、对接套筒；6、连接套；7、对接座；8、扇叶；9、发电机；10、控制器；11、对接齿轮；12、从动齿轮；13、横向推杆；14、卡紧座；15、传动轴；16、电刷；17、第三轴承；18、转速检测传感器；19、中间轴；20、限位套筒；21、对接凸起；22、连接轴；23、连接座；24、第一轴承；25、第二轴承；26、驱动电机；27、蜗轮；28、蜗杆；29、滑槽；30、卡紧槽；31、滑杆；32、卡紧凸起；33、水平推杆；34、减速片；35、前壳体；36、蓄电池。

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。基于本发明中的技术方案，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至图6，本发明提供一种技术方案：一种风力发电用扇叶转动装置，包括通过螺栓固定安装在风力发电设备支座上的主壳体1，主壳体1的前端通过第三轴承17转动安装有前壳体35，前壳体35上呈圆周阵列一体成型有至少三个对接套筒5，且每个对接套筒5内均固定安装有连接套6，且连接套6内通过第二轴承25转动安装有连接轴22；

连接轴22在对应第二轴承25的上下两端处通过第一轴承24与连接套6连接，且连接轴22的末端一体成型有蜗轮27，连接轴22的末端设置有扇叶8，且扇叶8的末端一体成型有便于插入连接套6内的对接座7，对接座7上呈圆周阵列一体成型有至少两个滑杆31，且滑杆31的末端一体成型有卡紧凸起32，连接轴22的末端一体成型有连接座23，且连接座23上开设有与滑杆31对应的滑槽29，连接座23在对应滑槽29的末端处开设有便于与卡紧凸起32卡紧配合的卡紧槽30，且滑杆31与连接座23之间通过螺栓固定安装；

前壳体35的内部通过螺栓在对应每个蜗轮27的位置处均固定安装有一个安装座4，且安装座4上安装有一对驱动电机26，驱动电机26的末端驱动有与蜗轮27啮合安装的蜗杆28，且两个蜗杆28对称安装在蜗轮27的两侧，前壳体35与主壳体1之间安装有电刷16，且位于前壳体35上的电刷16的电极与驱动电机26电性连接，前壳体35的末端固定安装有传动轴15，且主壳体1上通过螺栓固定安装有用于检测传动轴15转速的转速检测传感器18；

主壳体1内通过螺栓固定安装有横向推杆13，且横向推杆13的末端驱动有限位套筒20，限位套筒20内通过轴承安装有与传动轴15同轴的中间轴19，传动轴15的末端一体成型有卡紧座14，且中间轴19上一体成型有与卡紧座14插接卡紧安装的对接凸起21，主壳体1的内部通过螺栓固定安装有水平推杆33，且水平推杆33的输出端驱动有用于对卡紧座14进行减速的减速片34；

主壳体1内通过螺栓固定安装有发电机9，且发电机9的输入端固定安装有从动齿轮12，中间轴19的末端一体成型有与从动齿轮12啮合安装的对接齿轮11，且主壳体1内通过螺栓固定安装有与发电机9电性连接的蓄电池36，主壳体1内通过螺栓固定安装有控制器10，且安装在主壳体1上的电刷16的电极通过导线与发电机9电性连接，主壳体1上通过螺栓固定安装有风速传感器2和风向传感器3，且控制器10通过导线分别与风速传感器2、风向传感器3、横向推杆13、转速检测传感器18、水平推杆33和蓄电池36电性连接；

控制器10为S7-200型PLC控制器，且驱动电机26为步进电机，水平推杆33和横向推杆13均为滚珠丝杆式电动推杆或者液压推杆，且对接凸起21的横截面为四边形或者六边形，第一轴承24为轴向轴承，且第二轴承25和第三轴承17为深沟球轴承或者角接触轴承。

工作原理：该装置在使用时，当外部风力作用到扇叶8上时将带动前壳体35整体进行旋转，随后前壳体35带动传送轴15进行转动，传动轴35带动中间轴19进行旋转，而中间轴19则能够带动发电机19进行发电从而完成风力发电过程，发电机19所发的电力中的一部分将储存在蓄电池36内部以便于该装置内部控制系统进行使用。该装置内部可以通过转速检测传感器18采集传动轴15的转速信号，并且通过风速传感器2和风向传感器3采集实时的风力信号，当控制器10通过对风力信号分析并对比转速信号后发现传动轴15的转速并未达到理论上的最优转速时即可判断出此时扇叶8的叶面并未以最合适的角度与风力进行接触，随后控制器10将会控制扇叶8进行角度调整，调整过程中，控制器10首先将当前扇叶8的转动角度与根据当前风力信号计算出的理想角度进行对比，从而进一步计算出驱动电机26需要旋转的角度，随后驱动电机26进行旋转从而利用蜗杆28带动蜗轮27进行转动，由于蜗轮27对称受到两个蜗杆28的带动因此能够有效的避免受力不平衡带来的额外磨损，随后蜗轮27带动连接轴22进行转动，最终利用连接轴22使扇叶8转动至指定的角度，从而有效的更合理的利用风力提高设备的整体发电效率。当转速信号检测出传动轴15的转速达到指定最大值的时候，为了避免发电机9超出发电功率，该装置内部将通过水平推杆33驱动减速片34与卡紧座14的外部贴合夹紧，从而利用减速片34对传动轴15进行减速，当传送轴15速度降低至指定数值后，横向推杆13向右侧推动中间轴19，从而使卡紧座14脱离与对接凸起21的配合，此时发电机9将停止发电工作，随后减速片34回退至非工作位置，于此同时控制器10还将通过采集到的外部风力信号来判断如何使扇叶8能够以最小的角度与外部风力接触，从而利用改变扇叶8的角度的方法使扇叶8的转速能够有效的降低下来，采用这种方式能够有效的降低在外部风力强烈的天气中使该设备受到最少的损耗，例如在台风天气中。当控制器10检测到外部风力强度小于预设的最大发电风力时，控制器10将开始调整扇叶8使其角度达到最优发电角度，如果此时检测到传动轴15的转速小于预设值时，控制器10将通过水平推杆33驱动减速片34将传动轴15的转速降下来，随后横向推杆13将推动中间轴19运动，从而使卡紧座14和对接凸起21能够正确的卡紧在一起，随后减速片34重新回归至非工作状态，此时设备再次进入正常的发电状态。该装置中设置于前壳体35和主壳体1之间的电刷16能够有效的将电能和电信号送至驱动电机26内，另外该装置的另一个优点在于采用了连接轴22和连接套6的配合来对扇叶8进行连接，同时连接轴22和连接套6也可以整体从前壳体35上拆除，这就使得扇叶8本身损坏或者连接轴22出现损坏时只需要相应替换其中损坏的部件就行，而不需要整体更换，同时连接轴22和连接套6采用了一对第一轴承24和一个第二轴承25进行转动接触，这就使得扇叶8的重量能够更好的通过连接套6传递至前壳体35上进行承载，极大的降低了驱动电机26的负载，因此更加的方便对扇叶8进行角度调整。该装置能够有效的通过调整扇叶8的倾角来实现对发电效率的优化，同时还能够配合中间轴19来实现在强风力天气下对风力发电设备进行整体保护，因此能够有效的提升设备整体使用寿命，同时该装置对扇叶8进行角度调整过程中受力分配合理，装置整体也易于维护和检修，因此具有很高的实用价值。

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

1.一种风力发电用扇叶转动装置，包括通过螺栓固定安装在风力发电设备支座上的主壳体（1），其特征在于：所述主壳体（1）的前端通过第三轴承（17）转动安装有前壳体（35），所述前壳体（35）上呈圆周阵列一体成型有至少三个对接套筒（5），且每个对接套筒（5）内均固定安装有连接套（6），且连接套（6）内通过第二轴承（25）转动安装有连接轴（22）；

所述连接轴（22）在对应第二轴承（25）的上下两端处通过第一轴承（24）与连接套（6）连接，且连接轴（22）的末端一体成型有蜗轮（27），所述连接轴（22）的末端设置有扇叶（8），且扇叶（8）的末端一体成型有便于插入连接套（6）内的对接座（7），所述对接座（7）上呈圆周阵列一体成型有至少两个滑杆（31），且滑杆（31）的末端一体成型有卡紧凸起（32），所述连接轴（22）的末端一体成型有连接座（23），且连接座（23）上开设有与滑杆（31）对应的滑槽（29），所述连接座（23）在对应滑槽（29）的末端处开设有便于与卡紧凸起（32）卡紧配合的卡紧槽（30），且滑杆（31）与连接座（23）之间通过螺栓固定安装；

所述前壳体（35）的内部通过螺栓在对应每个蜗轮（27）的位置处均固定安装有一个安装座（4），且安装座（4）上安装有一对驱动电机（26），所述驱动电机（26）的末端驱动有与蜗轮（27）啮合安装的蜗杆（28），且两个蜗杆（28）对称安装在蜗轮（27）的两侧，所述前壳体（35）与主壳体（1）之间安装有电刷（16），且位于前壳体（35）上的电刷（16）的电极与驱动电机（26）电性连接，所述前壳体（35）的末端固定安装有传动轴（15），且主壳体（1）上固定安装有用于检测传动轴（15）转速的转速检测传感器（18）；

所述主壳体（1）内固定安装有横向推杆（13），且横向推杆（13）的末端驱动有限位套筒（20），所述限位套筒（20）内通过轴承安装有与传动轴（15）同轴的中间轴（19），所述传动轴（15）的末端一体成型有卡紧座（14），且中间轴（19）上一体成型有与卡紧座（14）插接卡紧安装的对接凸起（21），所述主壳体（1）的内部通过螺栓固定安装有水平推杆（33），且水平推杆（33）的输出端驱动有用于对卡紧座（14）进行减速的减速片（34）；

所述主壳体（1）内固定安装有发电机（9），且发电机（9）的输入端固定安装有从动齿轮（12），所述中间轴（19）的末端一体成型有与从动齿轮（12）啮合安装的对接齿轮（11），且主壳体（1）内固定安装有与发电机（9）电性连接的蓄电池（36），所述主壳体（1）内固定安装有控制器（10），且安装在主壳体（1）上的电刷（16）的电极通过导线与发电机（9）电性连接，所述主壳体（1）上固定安装有风速传感器（2）和风向传感器（3），且控制器（10）通过导线分别与风速传感器（2）、风向传感器（3）、横向推杆（13）、转速检测传感器（18）、水平推杆（33）和蓄电池（36）电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电用扇叶转动装置，其特征在于：所述控制器（10）为S7-200型PLC控制器，且驱动电机（26）为步进电机。

3.根据权利要求1所述的一种风力发电用扇叶转动装置，其特征在于：所述水平推杆（33）和横向推杆（13）均为滚珠丝杆式电动推杆或者液压推杆，且对接凸起（21）的横截面为四边形或者六边形。

4.根据权利要求1所述的一种风力发电用扇叶转动装置，其特征在于：所述第一轴承（24）为轴向轴承，且第二轴承（25）和第三轴承（17）为深沟球轴承或者角接触轴承。