CN114135442B

CN114135442B - 一种风电机组的变桨控制系统

Info

Publication number: CN114135442B
Application number: CN202111237739.0A
Authority: CN
Inventors: 毛江; 王良友; 李文伟; 刘洁; 杨张斌; 向欣; 过亮; 蔡国洋; 刘剑
Original assignee: China Three Gorges Corp; Nari Technology Co Ltd
Current assignee: China Three Gorges Corp; Nari Technology Co Ltd
Priority date: 2021-10-22
Filing date: 2021-10-22
Publication date: 2023-06-16
Anticipated expiration: 2041-10-22
Also published as: CN114135442A

Abstract

本发明公开了一种风电机组的变桨控制系统，包括变桨单元，其包括固定筒、沿所述固定筒圆周分布的叶片，所述固定筒内部中空设置，所述固定筒侧壁设置有三个均匀分布的第一通孔，所述叶片设置有叶片轴，所述叶片轴穿过所述第一通孔嵌入到固定筒内部；发电单元包括固定杆、设置在所述固定杆顶部的发电机，所述发电机包括输入轴，所述输入轴与所述固定筒同轴且固定连接；本发明针对小型的风电机组，在进行变桨调节时，通过电动扳手即可调节叶片的偏转角度，调节方便快捷。

Description

一种风电机组的变桨控制系统

技术领域

本发明涉及风力发电领域，尤其是一种风电机组的变桨控制系统。

背景技术

风能作为可再生、绿色环保能源，已经成为当前可利用的主要能源之一。在风里发电过程中，由于自然界的风速变化无常，为了提高风能的利用率，风力发电机往往采用变桨技术，遇到大风甚至台风时，通过调整风叶与迎风的夹角达到发电功率稳定输出；变桨风力发电机基本上都是采用铰连接结构，铰接处一般都需要加润滑油脂，否则铰连接易磨损。目前现有的变桨装置大多结构比较复杂、大风下稳定性差、叶轮变桨频繁；少数采用电动控制变桨技术，其制造成本高、维修不方便，对风力发电机存在相当大的影响。当风力发电机运行一段时间后，风力发电机内的润滑油脂会损耗，需要添加润滑油脂进行润滑，增加了风力发电机的保养难度。

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。

鉴于上述和/或现有技术中所存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明所要解决的技术问题是目前现有的变桨装置大多结构比较复杂、大风下稳定性差、叶轮变桨频繁；少数采用电动控制变桨技术，其制造成本高、维修不方便，对风力发电机存在相当大的影响。当风力发电机运行一段时间后，风力发电机内的润滑油脂会损耗，需要添加润滑油脂进行润滑，增加了风力发电机的保养难度。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种风电机组的变桨控制系统，包括，变桨单元，包括固定筒、沿所述固定筒圆周分布的叶片，所述固定筒内部中空设置，所述固定筒侧壁设置有三个均匀分布的第一通孔，所述叶片设置有叶片轴，所述叶片轴穿过所述第一通孔嵌入到固定筒内部；

发电单元，包括固定杆、设置在所述固定杆顶部的发电机，所述发电机包括输入轴，所述输入轴与所述固定筒同轴且固定连接。

作为本发明所述风电机组的变桨控制系统的一种优选方案，其中：所述固定筒内设置有第一隔板和第二隔板，所述第一隔板与第二隔板位于叶片轴的两侧，所述第一隔板与第二隔板之间设置有滑块，所述滑块设置有贯穿的第二通孔，所述叶片轴嵌入所述第二通孔内，所述滑块的两个端面分别与第一隔板、第二隔板的端面滑动连接。

作为本发明所述风电机组的变桨控制系统的一种优选方案，其中：所述第二通孔内侧面设置有圆台，所述叶片轴侧面设置有螺旋槽，所述圆台嵌入所述螺旋槽内；

所述叶片轴与第一通孔接触的部分设置有环形凸台，所述第一通孔设置有对应的环形槽，所述环形凸台嵌入所述环形槽内。

作为本发明所述风电机组的变桨控制系统的一种优选方案，其中：所述第一隔板与滑块接触的一面设置有沿径向的滑槽，所述滑块设置有导向凸台，所述导向凸台嵌入所述滑槽内；所述第二隔板设置有沿径向延伸且贯穿的长槽，所述滑块一端面设置有销轴，所述销轴穿过所述长槽。

作为本发明所述风电机组的变桨控制系统的一种优选方案，其中：所述第二隔板圆心位置设置有中心轴，所述中心轴转动连接有转动盘，所述中心轴穿过转动盘的部分连接有固定凸台；所述转动盘设置有斜槽，所述斜槽区分为第一端A和第二端B，所述斜槽距离转动盘中心的位置自第一端A至第二端B增大，所述斜槽与转动盘的径向不重合，所述销轴的末端嵌入斜槽内。

作为本发明所述风电机组的变桨控制系统的一种优选方案，其中：所述转动盘连接有延伸轴，所述延伸轴端部设置有调节端，所述调节端为六棱凸台。

作为本发明所述风电机组的变桨控制系统的一种优选方案，其中：所述转动盘上设置有第一端面齿轮，所述固定筒远离发电单元的一端开口设置有端盖，所述端盖设置有六棱孔，所述端盖与转动盘之间设置有第二端面齿轮，所述第二端面齿轮连接有限位凸台，所述限位凸台穿过六棱孔与六棱孔间隙配合，所述第二端面齿轮与端盖之间设置有弹簧，所述第二端面齿轮能够与第一端面齿轮啮合并限制转动盘的转动；所述限位凸台设置有贯穿的第三通孔，所述调节端穿过第三通孔。

作为本发明所述风电机组的变桨控制系统的一种优选方案，其中：所述限位凸台的侧面设置有贯穿的通槽，所述通槽沿轴向延伸，所述端盖的端面设置有沿径向延伸的导向槽，所述导向槽为T型槽，所述导向槽滑动连接有滑动块，所述滑动块的横截面为T型，所述滑动块嵌入导向槽内，所述滑动块设置有斜面，所述滑动块形成楔形，所述斜面与通槽的侧边接触。

作为本发明所述风电机组的变桨控制系统的一种优选方案，其中：所述端盖外设置有转动环，所述转动环设置有六边孔，所述滑动块端部与六边孔侧面接触。

本发明的有益效果：针对小型的风电机组，在进行变桨调节时，通过电动扳手即可调节叶片的偏转角度，调节方便快捷。

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为本发明提供的一种实施例所述的风电机组的变桨控制系统的风力发电机的示意图；

图2为本发明提供的一种实施例所述的风电机组的变桨控制系统中固定筒内部的结构示意图；

图3为本发明提供的一种实施例所述的风电机组的变桨控制系统中转动盘的结构示意图；

图4为本发明提供的一种实施例所述的风电机组的变桨控制系统中第二端面齿轮的结构示意图；

图5为本发明提供的一种实施例所述的风电机组的变桨控制系统中变桨单元的剖面结构示意图；

图6为本发明提供的一种实施例所述的风电机组的变桨控制系统中变桨单元中滑动块的原理示意图；

图7为本发明提供的一种实施例所述的风电机组的变桨控制系统中变桨单元中转动环的原理示意图；

图8为本发明提供的一种实施例所述的风电机组的变桨控制系统中变桨单元中变桨单元的爆炸图。

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，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

再其次，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。

实施例

参照图1～8，本实施例提供了一种风电机组的变桨控制系统，包括变桨单元100，包括固定筒101、沿固定筒101圆周分布的叶片102，固定筒101为圆筒形，叶片102均匀分布有3个，固定筒101内部中空设置，固定筒101侧壁设置有三个均匀分布的第一通孔101a，叶片102设置有叶片轴102a，叶片轴102a穿过第一通孔101a嵌入到固定筒101内部；叶片轴102a在第一通孔101a内能够转动，进而调节叶片102的角度。

进一步的，还包括发电单元200，包括固定杆201、设置在固定杆201顶部的发电机202，固定杆201固定安装在地面，发电机202包括输入轴202a，输入轴202a与固定筒101同轴且固定连接，即变桨单元100的整体带动输入轴202a选择。

其中，固定筒101内设置有第一隔板101c和第二隔板103，第一隔板101c和第二隔板103平行设置，第一隔板101c与第二隔板103位于叶片轴102a的两侧，第一隔板101c与第二隔板103之间设置有滑块104，滑块104能够沿着径向滑动，滑块104设置有贯穿的第二通孔104a，叶片轴102a嵌入第二通孔104a内，滑块104的两个端面分别与第一隔板101c、第二隔板103的端面滑动连接。

第二通孔104a内侧面设置有圆台104b，叶片轴102a侧面设置有螺旋槽102b，圆台104b嵌入螺旋槽102b内；因此当第二通孔104a沿径向移动时，圆台104b相对的在螺旋槽102b内移动，即带动叶片轴102a转动；其中叶片轴102a与第一通孔101a接触的部分设置有环形凸台102c，第一通孔101a设置有对应的环形槽101b，环形凸台102c嵌入环形槽101b内，环形凸台102c与环形槽101b的配合限制叶片轴102a的轴向偏移，较佳的在连接处采用轴承连接。

进一步的，第一隔板101c与滑块104接触的一面设置有沿径向的滑槽101d，滑块104设置有导向凸台104c，导向凸台104c嵌入滑槽101d内，便于滑块104的移动；第二隔板103设置有沿径向延伸且贯穿的长槽103a，滑块104一端面设置有销轴104d，销轴104d穿过长槽103a，长槽103a同样也均匀设置有3个。

进一步的，第二隔板103圆心位置设置有中心轴103b，中心轴103b转动连接有转动盘105，转动盘105为圆形盘，其中心位置设置有孔，中心轴103b穿过转动盘105的部分连接有固定凸台103c，固定凸台103c限制转动盘105的轴向偏移；转动盘105设置有斜槽105a，其中斜槽105a区分为第一端A和第二端B，斜槽105a距离转动盘105中心的位置自第一端A至第二端B增大，斜槽105a与转动盘105的径向不重合，销轴104d的末端嵌入斜槽105a内。所以当转动盘105转动时，斜槽105a与长槽103a相重合的位置就沿径向移动，而斜槽105a与长槽103a相重合的位置即为销轴104d的位置，即当转动盘105转动时，通过一系列的联动，带动销轴104d、滑块104、叶片移动，进而调节叶片102的偏转角度。

进一步的，转动盘105连接有延伸轴105b，延伸轴105b端部设置有调节端105c，调节端105c为六棱凸台，于是可通过扳手操作调节端105c，进而转动转动盘105，也可使用电动扳手进行操作。

其中，为了对叶片的偏转角度进行固定，转动盘105上设置有第一端面齿轮105d，固定筒101远离发电单元200的一端开口设置有端盖106，端盖106设置有六棱孔106a，端盖106与转动盘105之间设置有第二端面齿轮107，第二端面齿轮107在端盖106与转动盘105之间能够沿着轴向移动，当第二端面齿轮107靠近第一端面齿轮105d时，两个齿轮啮合，将会限制第一端面齿轮105d的转动；第二端面齿轮107连接有限位凸台107a，限位凸台107a穿过六棱孔106a与六棱孔106a间隙配合，六棱孔106a与限位凸台107a的配合限制第二端面齿轮107的周向偏移。

其中，第二端面齿轮107与端盖106之间设置有弹簧108，弹簧108为压力弹簧，在不操作的情况下，弹簧108推动第二端面齿轮107与第一端面齿轮105d啮合；第二端面齿轮107能够与第一端面齿轮105d啮合并限制转动盘105的转动；限位凸台107a设置有贯穿的第三通孔107b，调节端105c穿过第三通孔107b。

进一步的，限位凸台107a的侧面设置有贯穿的通槽107c，通槽107c沿轴向延伸，端盖106的端面设置有沿径向延伸的导向槽106b，导向槽106b为T型槽，导向槽106b滑动连接有滑动块109，滑动块109的横截面为T型，于是滑动块109与导向槽106b的配合使滑动块109仅能够沿径向滑动，而不能沿轴向偏移，因为导向槽106b的形状与滑动块109卡合。

滑动块109嵌入导向槽106b内，滑动块109设置有斜面109a，斜面109a使滑动块109形成一个坡面，滑动块109形成楔形，斜面109a与通槽107c的侧边接触，于是当滑动块109向圆心处移动时，斜面109a将推动限位凸台107a沿轴向移动，并且使第二端面齿轮107远离第一端面齿轮105d，此时第一端面齿轮105d解除限制，可通过电动扳手进行调节；调节完成后，在弹簧108的作用下第二端面齿轮107复位再次对第一端面齿轮105d进行限位。

较佳的，端盖106外设置有转动环110，转动环110设置有六边孔110a，滑动块109端部与六边孔110a侧面接触，因为六边孔110a的侧面从横截面上看，侧面上的点距离圆心的距离是变化的，因此通过转动环110的旋转来调节滑动块109的位置，当滑动块109垂直于六边孔110a的侧面时，滑动块109推动限位凸台107a沿轴向移动使第二端面齿轮107远离第一端面齿轮105d，当滑动块109处于六边孔110a两个侧面的相交处时，此时滑动块109距离圆心最远，第二端面齿轮107对第一端面齿轮105d的转动进行限制，桨距和叶片的偏转角度处于固定状态。

本实施中，针对小型的风电机组，在进行变桨调节时，通过电动扳手即可调节叶片的偏转角度，调节方便快捷。

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

1.一种风电机组的变桨控制系统，其特征在于：包括，

变桨单元（100），包括固定筒（101）、沿所述固定筒（101）圆周分布的叶片（102），所述固定筒（101）内部中空设置，所述固定筒（101）侧壁设置有三个均匀分布的第一通孔（101a），所述叶片（102）设置有叶片轴（102a），所述叶片轴（102a）穿过所述第一通孔（101a）嵌入到固定筒（101）内部；

发电单元（200），包括固定杆（201）、设置在所述固定杆（201）顶部的发电机（202），所述发电机（202）包括输入轴（202a），所述输入轴（202a）与所述固定筒（101）同轴且固定连接；

所述固定筒（101）内设置有第一隔板（101c）和第二隔板（103），所述第一隔板（101c）与第二隔板（103）位于叶片轴（102a）的两侧，所述第一隔板（101c）与第二隔板（103）之间设置有滑块（104），所述滑块（104）设置有贯穿的第二通孔（104a），所述叶片轴（102a）嵌入所述第二通孔（104a）内，所述滑块（104）的两个端面分别与第一隔板（101c）、第二隔板（103）的端面滑动连接；

所述第二通孔（104a）内侧面设置有圆台（104b），所述叶片轴（102a）侧面设置有螺旋槽（102b），所述圆台（104b）嵌入所述螺旋槽（102b）内；

所述叶片轴（102a）与第一通孔（101a）接触的部分设置有环形凸台（102c），所述第一通孔（101a）设置有对应的环形槽（101b），所述环形凸台（102c）嵌入所述环形槽（101b）内；

所述第一隔板（101c）与滑块（104）接触的一面设置有沿径向的滑槽（101d），所述滑块（104）设置有导向凸台（104c），所述导向凸台（104c）嵌入所述滑槽（101d）内；所述第二隔板（103）设置有沿径向延伸且贯穿的长槽（103a），所述滑块（104）一端面设置有销轴（104d），所述销轴（104d）穿过所述长槽（103a）；

所述第二隔板（103）圆心位置设置有中心轴（103b），所述中心轴（103b）转动连接有转动盘（105），所述中心轴（103b）穿过转动盘（105）的部分连接有固定凸台（103c）；所述转动盘（105）设置有斜槽（105a），所述斜槽（105a）区分为第一端（A）和第二端（B），所述斜槽（105a）距离转动盘（105）中心的位置自第一端（A）至第二端（B）增大，所述斜槽（105a）与转动盘（105）的径向不重合，所述销轴（104d）的末端嵌入斜槽（105a）内；

所述转动盘（105）连接有延伸轴（105b），所述延伸轴（105b）端部设置有调节端（105c），所述调节端（105c）为六棱凸台；

所述转动盘（105）上设置有第一端面齿轮（105d），所述固定筒（101）远离发电单元（200）的一端开口设置有端盖（106），所述端盖（106）设置有六棱孔（106a），所述端盖（106）与转动盘（105）之间设置有第二端面齿轮（107），所述第二端面齿轮（107）连接有限位凸台（107a），所述限位凸台（107a）穿过六棱孔（106a）与六棱孔（106a）间隙配合，所述第二端面齿轮（107）与端盖（106）之间设置有弹簧（108），所述第二端面齿轮（107）能够与第一端面齿轮（105d）啮合并限制转动盘（105）的转动；所述限位凸台（107a）设置有贯穿的第三通孔（107b），所述调节端（105c）穿过第三通孔（107b）；

所述限位凸台（107a）的侧面设置有贯穿的通槽（107c），所述通槽（107c）沿轴向延伸，所述端盖（106）的端面设置有沿径向延伸的导向槽（106b），所述导向槽（106b）为T型槽，所述导向槽（106b）滑动连接有滑动块（109），所述滑动块（109）的横截面为T型，所述滑动块（109）嵌入导向槽（106b）内，所述滑动块（109）设置有斜面（109a），所述滑动块（109）形成楔形，所述斜面（109a）与通槽（107c）的侧边接触。

2.根据权利要求1所述的风电机组的变桨控制系统，其特征在于：所述端盖（106）外设置有转动环（110），所述转动环（110）设置有六边孔（110a），所述滑动块（109）端部与六边孔（110a）侧面接触。