CN113864120B - 一种垂直轴风力发电机卸荷装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垂直轴风力发电机卸荷装置，属于风力发电机组件技术领域，包括风力发电机的驱动主轴和安装盘，驱动主轴外侧壁固定连接有固定驱动环，固定驱动环通过电磁控制组件连接有呈倾斜设置的摩擦减速环，安装盘上设置有伺服控制电机，伺服控制电机通过传动移动组件连接有移动盘，移动盘上转动连接有卸荷减速环，卸荷减速环端部固定连接有摩擦环，摩擦环内壁设置有摩擦件，卸荷减速环外侧壁设置有多个辅助减速组件。本发明通过数控控制的伺服控制电机进行控制设置在移动盘上的卸荷减速环与驱动主轴上的摩擦减速环之间的间歇，从而能根据风力的大小进行合理控制减速的摩擦力大小，从而更加灵活的控制对电机主轴的卸荷效率。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电机组件技术领域，尤其涉及一种垂直轴风力发电机卸荷装置。
背景技术
发电机是指将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成；转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成，由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流，再由发电机转换为电能。
风力发电机的生产技术在这几年也日新月异得到快速的发展。风力发电机的发电效率和风能的利用率已成为风电行业降低产品成本、提高产品性能的关键指标；风力发电机一般的工作风速范围在3-30m/s风速之间，30m/s为刹车状态。3-15m/s为风机的启动额定风速，在此风速范围内，风机进行正常发电工作；13-30m/s为风机的限速工作风速，在此风速范围内，风机工作在卸荷降速状态下，目前风机在卸荷降速过程中，无法进行调整降速的卸荷时间，在强风力的作用下会需要消耗较长的时间进行卸荷，影响风机正常工作，并且卸荷过程中会造成主轴部件发热，对主轴的寿命造成影响，为此现提出一种垂直轴风力发电机卸荷装置
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的一种垂直轴风力发电机卸荷装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种垂直轴风力发电机卸荷装置，包括风力发电机的驱动主轴和安装盘，所述驱动主轴外侧壁固定连接有固定驱动环，所述固定驱动环通过电磁控制组件连接有呈倾斜设置的摩擦减速环，所述安装盘上设置有伺服控制电机，所述伺服控制电机通过传动移动组件连接有移动盘，所述移动盘上转动连接有卸荷减速环，所述卸荷减速环端部固定连接有摩擦环，所述摩擦环内壁设置有摩擦件，所述卸荷减速环外侧壁设置有多个辅助减速组件，所述移动盘外侧壁固定连接有防护环罩，所述防护环罩上开设有多个散热口，所述散热口内设置有作用在摩擦环上的散热组件，所述散热组件通过联动件与辅助减速组件连接。
优选地，所述电磁控制组件包括套设在驱动主轴外侧壁上的磁性盘，所述固定驱动环上设置有电磁环，所述固定驱动环侧壁固定连接有多个T型限制柱，所述磁性盘上开设有多个与T型限制柱相适配的限制口，所述磁性盘通过套设在T型限制柱上的回复弹簧与固定驱动环连接；
所述固定驱动环套设在驱动主轴外侧壁上，所述固定驱动环外侧壁开设有多个配合口，所述磁性盘上固定连接有贯穿固定驱动环向外延伸的驱动柱。
优选地，所述传动移动组件包括转动连接在安装盘上的外齿环，所述伺服控制电机输出端固定连接有与外齿环啮合连接的驱动齿轮，所述安装盘上转动连接有丝杠螺母环，所述丝杠螺母环端部固定连接有斜齿轮，所述外齿环内壁固定连接有与斜齿轮啮合连接的斜齿环，所述丝杠螺母环螺纹连接有调节丝杠柱，所述调节丝杠柱端部与移动盘固定连接。
优选地，所述摩擦件由多个呈倾斜设置的扇形摩擦叶组成，所述扇形摩擦叶端部连接有L型安装件，所述摩擦环上设置有供L型安装件进行安装的U型安装件，所述U型安装件上设置有多个紧固螺栓。
优选地，所述辅助减速组件包括固定连接在卸荷减速环外侧壁的固定齿环，所述移动盘上固定连接有减速轴，所述减速轴外侧壁固定连接有与固定齿环啮合连接的外齿轮，所述防护环罩内侧壁固定连接有摩擦外层，所述减速轴外侧壁固定连接有与摩擦外层啮合连接的摩擦轮。
优选地，所述散热组件包括设置在散热口上的集风罩，所述散热口内壁固定连接有输风管，位于输风管内的所述摩擦环上密集开设有散热孔，所述散热口内设置有集风风扇。
优选地，所述联动件包括与集风风扇固定连接的风扇轴，所述风扇轴通过锥齿轮组件与减速轴实现传动连接。
优选地，所述安装盘上固定连接有连接侧座，所述连接侧座上开设有供安装螺栓进行连接的螺栓孔。
相比现有技术，本发明的有益效果为：
1、本装置通过数控控制的伺服控制电机进行控制设置在移动盘上的卸荷减速环与驱动主轴上的摩擦减速环之间的间歇，从而能根据风力的大小进行合理控制减速的摩擦力大小，从而更加灵活的控制对电机主轴的卸荷效率。
2、利用摩擦环与摩擦减速环之间的扇形摩擦叶的摩擦，实现对风机主轴的初步降速，再利用设置在卸荷减速环7外部的摩擦外层与摩擦轮之间的摩擦力实现二次降速，并通过带动集风风扇转动时主轴驱动力转换成风能实现对主轴的三次降速，不同的降速方式实现对摩擦热量的分散，即保证主轴能快速卸荷，也避免主轴过热。
3、由驱动主轴机械能作用在集风风扇上，产生风力直接作用在减速摩擦环与卸荷减速环之间的摩擦位置处，从而对主轴进行卸荷时产生的热量进行降温，有效延长主轴的使用寿命。
附图说明
图1为本发明提出的一种垂直轴风力发电机卸荷装置的立体结构示意图；
图2为本发明提出的一种垂直轴风力发电机卸荷装置的截面结构示意图；
图3为图2中A处的放大结构示意图；
图4为图2中B处的放大结构示意图；
图5为图2中C处的放大结构示意图。
图中：1驱动主轴、2安装盘、3固定驱动环、4摩擦减速环、5伺服控制电机、6移动盘、7卸荷减速环、8摩擦环、9防护环罩、10散热口、11磁性盘、12电磁环、13T型限制柱、14配合口、15驱动柱、16外齿环、17驱动齿轮、18丝杠螺母环、19斜齿轮、20调节丝杠柱、21斜齿环、22扇形摩擦叶、23U型安装件、24L型安装件、25固定齿环、26减速轴、27摩擦外层、28摩擦轮、29输风管、30集风罩、31集风风扇、32风扇轴、33连接侧座、34外齿轮。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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”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”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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。
参照图1-5，一种垂直轴风力发电机卸荷装置，包括风力发电机的驱动主轴1和安装盘2，安装盘2上固定连接有连接侧座33，连接侧座33上开设有供安装螺栓进行连接的螺栓孔，其中可通过连接侧座33的设置将卸荷装置安装在风机机身内部，实现安装固定设备。
驱动主轴1外侧壁固定连接有固定驱动环3，固定驱动环3通过电磁控制组件连接有呈倾斜设置的摩擦减速环4，进一步地，电磁控制组件包括套设在驱动主轴1外侧壁上的磁性盘11，固定驱动环3上设置有电磁环12，其中电磁环12由数控元件进行有效控制，磁性盘11与电磁环12之间的磁性相吸，能带动磁性盘11靠近固定驱动环3，固定驱动环3侧壁固定连接有多个T型限制柱13，T型限制柱13的设置实现引导的作用，磁性盘11上开设有多个与T型限制柱13相适配的限制口，磁性盘11通过套设在T型限制柱13上的回复弹簧与固定驱动环3连接；固定驱动环3套设在驱动主轴1外侧壁上，固定驱动环3外侧壁开设有多个配合口14，磁性盘11上固定连接有贯穿固定驱动环3向外延伸的驱动柱15，磁性盘11上设置的驱动柱15会在移动过程中插入到开设在摩擦减速环4上的配合口14内，此时通过驱动柱15能实现将固定驱动环3与摩擦减速环4之间的锁定，使得两者之间实现配合，从而实现主轴带动摩擦减速环4进行转动。
安装盘2上设置有伺服控制电机5，伺服控制电机5由电控制装置进行控制，其能改变驱动行程，伺服控制电机5通过传动移动组件连接有移动盘6，进一步地，传动移动组件包括转动连接在安装盘2上的外齿环16，伺服控制电机5输出端固定连接有与外齿环16啮合连接的驱动齿轮17，安装盘2上转动连接有丝杠螺母环18，丝杠螺母环18端部固定连接有斜齿轮19，外齿环16内壁固定连接有与斜齿轮19啮合连接的斜齿环21，丝杠螺母环18螺纹连接有调节丝杠柱20，调节丝杠柱20端部与移动盘6固定连接，利用调节丝杠柱20实现带动移动盘6进行移动，能确保稳定的移动效果。
移动盘6上转动连接有卸荷减速环7，卸荷减速环7端部固定连接有摩擦环8，摩擦环8内壁设置有摩擦件，摩擦件由多个呈倾斜设置的扇形摩擦叶22组成，扇形摩擦叶22端部连接有L型安装件24，摩擦环8上设置有供L型安装件24进行安装的U型安装件23，U型安装件23上设置有多个紧固螺栓，其中本装置中扇形摩擦叶22属于易损件，其常需要进行更换，通过L型安装件24与U型安装件23能确保更换扇形摩擦叶22时的快捷，多个扇形摩擦叶22能组成一个扇形的环，与摩擦环8相契合。
卸荷减速环7外侧壁设置有多个辅助减速组件，进一步地，辅助减速组件包括固定连接在卸荷减速环7外侧壁的固定齿环25，移动盘6上固定连接有减速轴26，减速轴26外侧壁固定连接有与固定齿环25啮合连接的外齿轮34，外齿轮34与固定齿环25之间啮合，能实现机械力的传递，防护环罩9内侧壁固定连接有摩擦外层27，减速轴26外侧壁固定连接有与摩擦外层27啮合连接的摩擦轮28。
移动盘6外侧壁固定连接有防护环罩9，防护环罩9上开设有多个散热口10，散热口10内设置有作用在摩擦环8上的散热组件，进一步地，散热组件包括设置在散热口10上的集风罩30，散热口10内壁固定连接有输风管29，位于输风管29内的摩擦环8上密集开设有散热孔，散热口10内设置有集风风扇31，散热组件通过联动件与辅助减速组件连接，联动件包括与集风风扇31固定连接的风扇轴32，风扇轴32通过锥齿轮组件与减速轴26实现传动连接，集风风扇31在进行转动时，空气的阻力也会进一步地降低驱动主轴1的转动速度。
具体地，当工作风速超出风机的正常工作风速范围时，需要通过本卸荷装置对风机主轴进行有效降速；具体为控制设置在安装盘2上的伺服控制电机5，跟随风速的大小进行合理的控制伺服控制电机5的转动圈数，从而控制使得与之连接的驱动齿轮17带动外齿环16进行转动，设置在外齿环16内的斜齿环21会开启转动，斜齿环21在转动时会带动与之啮合连接的多个斜齿轮19进行转动，与斜齿轮19通过丝杠螺母环18进行连接的调节丝杠柱20会实现移动，调节丝杠柱20会带动与之连接的移动盘6进行移动，设置在移动盘6上的卸荷减速环7会进行移动，设置在卸荷减速环7端部的摩擦环8会逐渐与设置在驱动主轴1上的摩擦减速环4进行接触，摩擦减速环4外表面的摩擦表层会与设置在摩擦环8内侧壁上的扇形摩擦叶22相抵触(值得注意的是此时的摩擦减速环4与驱动主轴1之间运动状态不同，无法实现对驱动主轴1的减速)；
当伺服控制电机5完成对移动盘6的移动后，此时扇形摩擦叶22与摩擦减速环4之间的接触力可通过伺服控制电机5控制移动盘6的位移距离进行控制；控制设置在固定驱动环3上的电磁环12，使得电磁环12左右，使得与之吸附的磁性盘11快速进行移动，磁性盘11上设置的驱动柱15会在移动过程中插入到开设在摩擦减速环4上的配合口14内，此时通过驱动柱15能实现将固定驱动环3与摩擦减速环4之间的锁定，使得两者之间实现配合，从而实现主轴带动摩擦减速环4进行转动，当摩擦减速环4被带动进行转动时，设置在其外围与之抵触的位于摩擦环8内壁上的扇形摩擦叶22会与之产生相对滑动，滑动之间产生的摩擦力会逐渐的初步降低驱动主轴1的转动速度；
两者之间产生的摩擦带动力会带动摩擦环8使得卸荷减速环7进行同步转动，在卸荷减速环7进行同步转动时，设置在卸荷减速环7外围的与其上固定齿环25啮合连接的多个外齿环16进行转动，外齿环16会在进行转动使得带动减速轴26进行转动，设置在减速轴26其上的多个摩擦轮28会在减速轴26带动下与设置在防护环罩9上的摩擦外层27进行接触，摩擦轮28与摩擦外层27之间的摩擦，会进一步的降低主轴的转动速度；
与此同时设置在减速轴26上的锥齿轮组件会带动风扇轴32进行转动，设置在风扇轴32上集风风扇31会被带动进行转动，集风风扇31在转动时，产生的风力会经输风管29输送到摩擦环8处，并最终输送到摩擦环8与摩擦减速环4之间的摩擦位置处，实现对驱动主轴1处的摩擦进行有效散热，从而避免长时间摩擦造成的驱动主轴1过热情况发生，有效延长主轴的使用寿命，并且集风风扇31在进行转动时，空气的阻力也会进一步地降低主轴的转动速度，从而快速实现对驱动主轴的快速卸荷降速。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种垂直轴风力发电机卸荷装置，包括风力发电机的驱动主轴(1)和安装盘(2)，其特征在于，所述驱动主轴(1)外侧壁固定连接有固定驱动环(3)，所述固定驱动环(3)通过电磁控制组件连接有呈倾斜设置的摩擦减速环(4)，所述安装盘(2)上设置有伺服控制电机(5)，所述伺服控制电机(5)通过传动移动组件连接有移动盘(6)，所述移动盘(6)上转动连接有卸荷减速环(7)，所述卸荷减速环(7)端部固定连接有摩擦环(8)，所述摩擦环(8)内壁设置有摩擦件，所述卸荷减速环(7)外侧壁设置有多个辅助减速组件，所述移动盘(6)外侧壁固定连接有防护环罩(9)，所述防护环罩(9)上开设有多个散热口(10)，所述散热口(10)内设置有作用在摩擦环(8)上的散热组件，所述散热组件通过联动件与辅助减速组件连接。
2.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机卸荷装置，其特征在于，所述电磁控制组件包括套设在驱动主轴(1)外侧壁上的磁性盘(11)，所述固定驱动环(3)上设置有电磁环(12)，所述固定驱动环(3)侧壁固定连接有多个T型限制柱(13)，所述磁性盘(11)上开设有多个与T型限制柱(13)相适配的限制口，所述磁性盘(11)通过套设在T型限制柱(13)上的回复弹簧与固定驱动环(3)连接；
所述固定驱动环(3)套设在驱动主轴(1)外侧壁上，所述固定驱动环(3)外侧壁开设有多个配合口(14)，所述磁性盘(11)上固定连接有贯穿固定驱动环(3)向外延伸的驱动柱(15)。
3.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机卸荷装置，其特征在于，所述传动移动组件包括转动连接在安装盘(2)上的外齿环(16)，所述伺服控制电机(5)输出端固定连接有与外齿环(16)啮合连接的驱动齿轮(17)，所述安装盘(2)上转动连接有丝杠螺母环(18)，所述丝杠螺母环(18)端部固定连接有斜齿轮(19)，所述外齿环(16)内壁固定连接有与斜齿轮(19)啮合连接的斜齿环(21)，所述丝杠螺母环(18)螺纹连接有调节丝杠柱(20)，所述调节丝杠柱(20)端部与移动盘(6)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机卸荷装置，其特征在于，所述摩擦件由多个呈倾斜设置的扇形摩擦叶(22)组成，所述扇形摩擦叶(22)端部连接有L型安装件(24)，所述摩擦环(8)上设置有供L型安装件(24)进行安装的U型安装件(23)，所述U型安装件(23)上设置有多个紧固螺栓。
5.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机卸荷装置，其特征在于，所述辅助减速组件包括固定连接在卸荷减速环(7)外侧壁的固定齿环(25)，所述移动盘(6)上固定连接有减速轴(26)，所述减速轴(26)外侧壁固定连接有与固定齿环(25)啮合连接的外齿轮(34)，所述防护环罩(9)内侧壁固定连接有摩擦外层(27)，所述减速轴(26)外侧壁固定连接有与摩擦外层(27)啮合连接的摩擦轮(28)。
6.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机卸荷装置，其特征在于，所述散热组件包括设置在散热口(10)上的集风罩(30)，所述散热口(10)内壁固定连接有输风管(29)，位于输风管(29)内的所述摩擦环(8)上密集开设有散热孔，所述散热口(10)内设置有集风风扇(31)。
7.根据权利要求5所述的一种垂直轴风力发电机卸荷装置，其特征在于，所述联动件包括与集风风扇(31)固定连接的风扇轴(32)，所述风扇轴(32)通过锥齿轮组件与减速轴(26)实现传动连接。
8.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机卸荷装置，其特征在于，所述安装盘(2)上固定连接有连接侧座(33)，所述连接侧座(33)上开设有供安装螺栓进行连接的螺栓孔。
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| CN101482097A (zh) * | 2009-01-21 | 2009-07-15 | 严强 | 一种用于垂直轴风力发电机的制动系统及其制动方法 |
| CN104088755A (zh) * | 2013-04-01 | 2014-10-08 | 青岛博峰风力发电机有限公司 | 垂直轴风力发电机卸荷装置 |
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2021
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