CN115750207B - 一种风电机组防超速偏航提升装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电机组防超速偏航提升装置，包括塔杆，塔杆的顶部转动安装有轮舱，轮舱的正面转动安装有叶轮毂，叶轮毂的外壁设置有三个叶片，叶轮毂和叶片之间设置有连接组件，叶轮毂的内部设置有同步驱动组件，同步驱动组件包括集成齿轮盘和两个伺服电机，集成齿轮盘转动设置于叶轮毂的内部，叶片的一端固定安装有传动轴，传动轴和集成齿轮盘之间设置有连接齿轮，集成齿轮盘和叶轮毂之间设置有制动组件。本发明利用叶轮毂、三个叶片、连接组件和同步驱动组件的配合使用，从而伺服电机带动集成齿轮盘转动，就可以使集成齿轮盘带动三个叶片同步转动，从而同步改变叶片的角度，从而避免出现三个叶片角度调节不同的情况。

Description

一种风电机组防超速偏航提升装置

技术领域

本发明涉及风电机组领域，特别涉及一种风电机组防超速偏航提升装置。

背景技术

风力发电机是把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电，风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度，便可以开始发电，风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。

随着风力发电不断地发展，机组设备的安全稳定运行受到了广泛关注，其中风力发电机组在故障触发时，机组能安全顺利地停机对风电机组的安全尤为重要，如果风电机组出现故障不能及时收奖，叶轮将以最大迎风面不断吸收风能，那么由于惯性，叶轮转速将持续上升，甚至在大风情况下超过机组额定转速，机组处于极度危险的运行状态，甚至会导致风电机组飞车、叶片断裂、发生倒塌事故。

目前风电机组防止机组超速主要依靠变桨控制来进行的，当叶轮转速超过额定转速时，变桨系统控制叶片收桨从而减小机组风能吸收，降低叶轮转速，在改变叶片的角度时，通常是伺服电机与齿轮和齿轮圈的配合使用，改变叶片的角度，且多个叶片由单独利用伺服电机驱动，这样不仅增加风力发电机的生产成本，且单独控制叶片旋转改变其角度，会出现多个叶片改变的角度出现偏差，进而导致多个叶片受力不均，进而加快其损耗的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风电机组防超速偏航提升装置，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：一种风电机组防超速偏航提升装置，包括：

塔杆，所述塔杆的顶部转动安装有轮舱，所述轮舱的正面转动安装有叶轮毂，所述叶轮毂的外壁设置有三个叶片；

所述叶轮毂和叶片之间设置有连接组件，所述叶轮毂的内部设置有同步驱动组件，所述同步驱动组件用于带动三个叶片进行同步角度调节。

优选的，所述同步驱动组件包括集成齿轮盘和两个伺服电机，所述集成齿轮盘转动设置于叶轮毂的内部，所述叶片的一端固定安装有传动轴，所述传动轴和集成齿轮盘之间设置有连接齿轮，所述集成齿轮盘和叶轮毂之间设置有制动组件，所述制动组件用于对集成齿轮盘进行位置限定。

优选的，所述集成齿轮盘包括基底圆环，所述基底圆环的正面固定连接有第一齿轮圈，所述连接齿轮固定套接于传动轴外壁的一端，所述连接齿轮与第一齿轮圈啮合连接，所述基底圆环的内部固定套接有第二齿轮圈，所述伺服电机的输出端传动连接有传动齿轮，传动齿轮与第二齿轮圈啮合连接。

优选的，两个所述伺服电机固定连接于叶轮毂内壁的两侧，所述传动轴外壁的另一端固定套接有连接法兰，所述连接法兰的一侧呈环形阵列设置有多个第三固定螺栓，所述连接法兰通过第三固定螺栓与叶片固定连接。

优选的，所述基底圆环的外壁滑动套接有多个连接件，所述连接件的一侧对称转动嵌设有滚珠，所述滚珠的一侧与基底圆环相贴合，所述连接件的另一侧固定连接有安装板，所述安装板一侧的顶部和底部均设置有两个第二固定螺栓，所述安装板通过第二固定螺栓与叶轮毂固定连接。

优选的，所述制动组件包括直线电机，所述直线电机固定安装于叶轮毂的内部，所述直线电机的承载平台固定连接有连接板，所述连接板的一端固定连接有限位板，所述限位板的一侧固定连接有多个限位卡齿，所述限位卡齿的外壁与第二齿轮圈滑动卡接。

优选的，所述直线电机的一端固定连接有第一固定块，所述第一固定块的一侧固定连接有第一限位杆，所述连接板的一端开设有限位槽，所述第一限位杆外壁的一端与限位槽的内腔滑动套接，所述限位槽内腔的一侧滑动套接有第一限位弹簧，所述第一限位弹簧位于第一限位杆的一端。

优选的，所述限位板一侧的两边侧均固定连接有第二限位杆，所述第二限位杆的外壁滑动套接有第二固定块，所述第二固定块固定安装于叶轮毂的内部，所述第二限位杆的一端固定连接有限位块，所述第二限位杆的外壁滑动套接有第二限位弹簧，所述第二限位弹簧位于限位板和第二固定块之间。

优选的，所述连接组件包括安装圆盘，所述安装圆盘的外壁与叶轮毂转动连接，所述叶片外壁的一端与叶轮毂转动连接，所述叶片的一端呈环形阵列固定连接有多个连接螺杆，所述连接螺杆的外壁与安装圆盘滑动穿插套接，所述连接螺杆的外壁螺纹套接有两个固定螺母。

优选的，所述叶轮毂的内部设置有三个固定圆盘，所述固定圆盘与安装圆盘相对应，所述固定圆盘的内壁呈环形阵列设置有多个第一固定螺栓，所述固定圆盘通过第一固定螺栓与叶轮毂固定连接，所述安装圆盘的两侧均设置有平面轴承。

本发明的技术效果和优点：

(1)本发明利用叶轮毂、三个叶片、连接组件和同步驱动组件的配合使用，同步驱动组件包括集成齿轮盘、伺服电机和传动轴，从而伺服电机带动集成齿轮盘转动，就可以使集成齿轮盘带动三个叶片同步转动，从而同步改变叶片的角度，从而避免出现三个叶片角度调节不同的情况；

(2)本发明利用集成齿轮盘和制动组件的配合使用，制动组件包括直线电机、连接板、限位板和限位卡齿，从而直线电机通过连接板带动限位板移动，使限位卡齿与集成齿轮盘卡接时，就可以对集成齿轮盘进行位置限定，进而使三个叶片工作时角度的稳定性；

(3)本发明利用连接板和限位板的设置方式，连接板的一端设置有第一限位杆和第一限位弹簧，限位板的一侧设置有两个第二限位杆和两个第二限位弹簧，第一限位杆和第二限位杆可以保证限位板和限位卡齿对集成齿轮盘位置限定的稳定性，且第一限位弹簧和第二限位弹簧可以提高限位卡齿对集成齿轮盘卡接的稳定性；

(4)本发明利用集成齿轮盘的设置方式，集成齿轮盘包括基底圆环、第一齿轮圈和第二齿轮圈，并且在多个连接件的作用下，集成齿轮盘可以稳定的转动连接于叶轮毂的内部，且在两个伺服电机和两个传动齿轮的作用下，可以提高集成齿轮盘转动受力时的稳定性。

附图说明

图1为本发明叶轮毂正面内部结构示意图。

图2为本发明正面结构示意图。

图3为本发明图1中A处放大结构示意图。

图4为本发明图1中B处放大结构示意图。

图5为本发明图1中C处放大结构示意图。

图6为本发明连接件整体结构示意图。

图中：1、塔杆；2、轮舱；3、叶轮毂；4、叶片；5、连接组件；51、安装圆盘；52、连接螺杆；53、固定螺母；54、固定圆盘；55、第一固定螺栓；56、平面轴承；6、同步驱动组件；61、集成齿轮盘；611、基底圆环；612、第一齿轮圈；613、第二齿轮圈；614、连接件；615、滚珠；616、安装板；617、第二固定螺栓；62、传动轴；63、连接齿轮；64、连接法兰；65、第三固定螺栓；66、伺服电机；67、传动齿轮；7、制动组件；71、直线电机；72、连接板；73、限位板；74、限位卡齿；75、第一固定块；76、第一限位杆；77、第一限位弹簧；78、第二限位杆；79、第二固定块；710、限位块；711、第二限位弹簧。

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。

本发明提供了如图1-6所示的一种风电机组防超速偏航提升装置，包括：

塔杆1，塔杆1的顶部转动安装有轮舱2，轮舱2的正面转动安装有叶轮毂3，叶轮毂3的背面固定连接有输出轴，轮舱2的内部安装有发电机，输出轴的一端与发电机连接，从而在风力的作用下三个叶片4带动叶轮毂3转动，输出轴就可以带动轮舱2内部的发电机转动工作发电，且输出轴的外壁设置有集电滑环，集电滑环可以为直线电机71和伺服电机66的电源连接线提供电源，避免直接连接电源线时，叶轮毂3转动，对电源线造成拉断，叶轮毂3的外壁设置有三个叶片4，叶轮毂3和叶片4之间设置有连接组件5，叶轮毂3的内部设置有同步驱动组件6，同步驱动组件6用于带动三个叶片4进行同步角度调节。

同步驱动组件6包括集成齿轮盘61和两个伺服电机66，集成齿轮盘61转动设置于叶轮毂3的内部，叶片4的一端固定安装有传动轴62，传动轴62和集成齿轮盘61之间设置有连接齿轮63，集成齿轮盘61和叶轮毂3之间设置有制动组件7，制动组件7用于对集成齿轮盘61进行位置限定，制动组件7可以提高叶片4与叶轮毂3静止时的稳定性。

集成齿轮盘61包括基底圆环611，基底圆环611的正面固定连接有第一齿轮圈612，连接齿轮63固定套接于传动轴62外壁的一端，连接齿轮63与第一齿轮圈612啮合连接，从而在两个伺服电机66和两个传动齿轮67的作用下，第二齿轮圈613可以带动基底圆环611和第一齿轮圈612转动，而第一齿轮圈612可以同步带动三个连接齿轮63和三个传动轴62转动，三个传动轴62有可以同步带动三个叶片4转动，从而改变叶片4相对叶轮毂3的倾斜角度，避免叶片4带动叶轮毂3转动的速度过载，导致风力发电机组出现损坏，基底圆环611的内部固定套接有第二齿轮圈613，伺服电机66的输出端传动连接有传动齿轮67，传动齿轮67与第二齿轮圈613啮合连接，两个伺服电机66固定连接于叶轮毂3内壁的两侧，传动轴62外壁的另一端固定套接有连接法兰64，连接法兰64的一侧呈环形阵列设置有多个第三固定螺栓65，连接法兰64通过第三固定螺栓65与叶片4固定连接，基底圆环611的外壁滑动套接有多个连接件614，连接件614的一侧对称转动嵌设有滚珠615，连接件614可以对基底圆环611进行位置限定，使其处于叶轮毂3内部转动，滚珠615可以减小基底圆环611转动时受到的摩擦力，滚珠615的一侧与基底圆环611相贴合，连接件614的另一侧固定连接有安装板616，安装板616一侧的顶部和底部均设置有两个第二固定螺栓617，安装板616通过第二固定螺栓617与叶轮毂3固定连接，且松动取下第二固定螺栓617，就可以对多个连接件614进行拆卸，从而就可以对集成齿轮盘61进行拆卸维护。

制动组件7包括直线电机71，直线电机71固定安装于叶轮毂3的内部，直线电机71的承载平台固定连接有连接板72，连接板72的一端固定连接有限位板73，限位板73的一侧固定连接有多个限位卡齿74，限位卡齿74的外壁与第二齿轮圈613滑动卡接，直线电机71可以带动连接板72运动，进而改变限位板73和多个限位卡齿74的位置，进而实现对集成齿轮盘61制动，从而保证多个叶片4工作时角度的稳定性。

直线电机71的一端固定连接有第一固定块75，第一固定块75的一侧固定连接有第一限位杆76，连接板72的一端开设有限位槽，第一限位杆76外壁的一端与限位槽的内腔滑动套接，限位槽内腔的一侧滑动套接有第一限位弹簧77，第一限位弹簧77位于第一限位杆76的一端，限位板73一侧的两边侧均固定连接有第二限位杆78，第二限位杆78的外壁滑动套接有第二固定块79，第二固定块79固定安装于叶轮毂3的内部，直线电机71和第二固定块79均通过连接块和连接螺栓与叶轮毂3安装，对连接螺栓拆卸之后，就可以对制动组件7进行拆卸，第二限位杆78的一端固定连接有限位块710，第二限位杆78的外壁滑动套接有第二限位弹簧711，第二限位弹簧711位于限位板73和第二固定块79之间，第一限位弹簧77和第二限位弹簧711可以给限位板73一个弹力，从而提高限位板73带动多个限位卡齿74与第二齿轮圈613卡接的稳定性，且第一限位杆76和第二限位杆78可以提高限位板73的稳定性。

连接组件5包括安装圆盘51，安装圆盘51的外壁与叶轮毂3转动连接，叶片4外壁的一端与叶轮毂3转动连接，叶片4的一端呈环形阵列固定连接有多个连接螺杆52，连接螺杆52的外壁与安装圆盘51滑动穿插套接，连接螺杆52的外壁螺纹套接有两个固定螺母53，叶轮毂3的内部设置有三个固定圆盘54，固定圆盘54与安装圆盘51相对应，固定圆盘54的内壁呈环形阵列设置有多个第一固定螺栓55，固定圆盘54通过第一固定螺栓55与叶轮毂3固定连接，固定圆盘54可以对安装圆盘51进行位置限定，从而保证安装圆盘51在叶轮毂3内部转动的稳定性，安装圆盘51的两侧均设置有平面轴承56，平面轴承56可以提高安装圆盘51带动叶片4转动的稳定性。

伺服电机66和直线电机71分别通过外接的伺服电机开关和直线电机开关与外部电源电性连接。

本发明工作原理：当对叶轮毂3和三个叶片4安装的时候，首先利用多个连接件614将基底圆环611、第一齿轮圈612和第二齿轮圈613安装在叶轮毂3的内部，即将连接件614滑动套接在基底圆环611的外壁，然后在利用安装板616和第二固定螺栓617将连接件614固定在叶轮毂3的内部，从而完成集成齿轮盘61的安装，然后对叶片4安装，将叶片4一端的连接螺杆52与叶轮毂3内部的安装圆盘51滑动穿插套接，并且利用两个固定螺母53对其固定，从而在平面轴承56和固定圆盘54的作用下，叶片4和安装圆盘51就可以相对叶轮毂3转动，然后使三个叶片4处于同一角度，再利用连接法兰64和第三固定螺栓65将传动轴62与叶片4的一端固定连接，并且此时传动轴62外壁一端的连接齿轮63与基底圆环611上的第一齿轮圈612啮合连接，然后对两个伺服电机66进行安装，使伺服电机66输出端的传动齿轮67与基底圆环611上的第二齿轮圈613啮合连接，最后对制动组件7安装即可，然后将叶轮毂3安装在塔杆1上的轮舱2上即可。

当三个叶片4带动叶轮毂3转动，从而叶轮毂3通过输出轴将动力传输到轮舱2内部的发电机上，从而使发电机转动工作发电，当叶片4带动叶轮毂3转动的速度超载时，就可以对叶片4的角度进行改变；

从而在对三个叶片4的角度进行改变时，首先直线电机71通过连接板72带动限位板73和多个限位卡齿74与第二齿轮圈613分离，解除集成齿轮盘61的限定，然后伺服电机66通电带动传动齿轮67转动，从而两个传动齿轮67通过第二齿轮圈613带动基底圆环611和第一齿轮圈612转动，第一齿轮圈612通过三个连接齿轮63和三个传动轴62转动，进而使三个叶片4旋转，改变其工作角度，直至三个叶片4的角度调节完成之后，伺服电机66停止工作，直线电机71通过连接板72带动限位板73和多个限位卡齿74与第二齿轮圈613卡接，进而对集成齿轮盘61进行位置限定，并且在第一限位杆76、第一限位弹簧77、第二限位杆78和第二限位弹簧711的作用下，限位板73可以带动多个限位卡齿74与第二齿轮圈613保持稳定的卡接状态。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种风电机组防超速装置，包括：

塔杆(1)，所述塔杆(1)的顶部转动安装有轮舱(2)，所述轮舱(2)的正面转动安装有叶轮毂(3)，所述叶轮毂(3)的外壁设置有三个叶片(4)；

其特征在于：所述叶轮毂(3)和叶片(4)之间设置有连接组件(5)，所述叶轮毂(3)的内部设置有同步驱动组件(6)，所述同步驱动组件(6)用于带动三个叶片(4)进行同步角度调节；

所述同步驱动组件(6)包括集成齿轮盘(61)和两个伺服电机(66)，所述集成齿轮盘(61)转动设置于叶轮毂(3)的内部，所述叶片(4)的一端固定安装有传动轴(62)，所述传动轴(62)和集成齿轮盘(61)之间设置有连接齿轮(63)，所述集成齿轮盘(61)和叶轮毂(3)之间设置有制动组件(7)，所述制动组件(7)用于对集成齿轮盘(61)进行位置限定；

所述制动组件(7)包括直线电机(71)，所述直线电机(71)固定安装于叶轮毂(3)的内部，所述直线电机(71)的承载平台固定连接有连接板(72)，所述连接板(72)的一端固定连接有限位板(73)，所述限位板(73)的一侧固定连接有多个限位卡齿(74)，所述限位卡齿(74)的外壁与第二齿轮圈(613)滑动卡接，所述直线电机(71)的一端固定连接有第一固定块(75)，所述第一固定块(75)的一侧固定连接有第一限位杆(76)，所述连接板(72)的一端开设有限位槽，所述第一限位杆(76)外壁的一端与限位槽的内腔滑动套接，所述限位槽内腔的一侧滑动套接有第一限位弹簧(77)，所述第一限位弹簧(77)位于第一限位杆(76)的一端，所述限位板(73)一侧的两边侧均固定连接有第二限位杆(78)，所述第二限位杆(78)的外壁滑动套接有第二固定块(79)，所述第二固定块(79)固定安装于叶轮毂(3)的内部，所述第二限位杆(78)的一端固定连接有限位块(710)，所述第二限位杆(78)的外壁滑动套接有第二限位弹簧(711)，所述第二限位弹簧(711)位于限位板(73)和第二固定块(79)之间。

2.根据权利要求1所述的一种风电机组防超速装置，其特征在于，所述集成齿轮盘(61)包括基底圆环(611)，所述基底圆环(611)的正面固定连接有第一齿轮圈(612)，所述连接齿轮(63)固定套接于传动轴(62)外壁的一端，所述连接齿轮(63)与第一齿轮圈(612)啮合连接，所述基底圆环(611)的内部固定套接有第二齿轮圈(613)，所述伺服电机(66)的输出端传动连接有传动齿轮(67)，传动齿轮(67)与第二齿轮圈(613)啮合连接。

3.根据权利要求2所述的一种风电机组防超速装置，其特征在于，两个所述伺服电机(66)固定连接于叶轮毂(3)内壁的两侧，所述传动轴(62)外壁的另一端固定套接有连接法兰(64)，所述连接法兰(64)的一侧呈环形阵列设置有多个第三固定螺栓(65)，所述连接法兰(64)通过第三固定螺栓(65)与叶片(4)固定连接。

4.根据权利要求2所述的一种风电机组防超速装置，其特征在于，所述基底圆环(611)的外壁滑动套接有多个连接件(614)，所述连接件(614)的一侧对称转动嵌设有滚珠(615)，所述滚珠(615)的一侧与基底圆环(611)相贴合，所述连接件(614)的另一侧固定连接有安装板(616)，所述安装板(616)一侧的顶部和底部均设置有两个第二固定螺栓(617)，所述安装板(616)通过第二固定螺栓(617)与叶轮毂(3)固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种风电机组防超速装置，其特征在于，所述连接组件(5)包括安装圆盘(51)，所述安装圆盘(51)的外壁与叶轮毂(3)转动连接，所述叶片(4)外壁的一端与叶轮毂(3)转动连接，所述叶片(4)的一端呈环形阵列固定连接有多个连接螺杆(52)，所述连接螺杆(52)的外壁与安装圆盘(51)滑动穿插套接，所述连接螺杆(52)的外壁螺纹套接有两个固定螺母(53)。

6.根据权利要求5所述的一种风电机组防超速装置，其特征在于，所述叶轮毂(3)的内部设置有三个固定圆盘(54)，所述固定圆盘(54)与安装圆盘(51)相对应，所述固定圆盘(54)的内壁呈环形阵列设置有多个第一固定螺栓(55)，所述固定圆盘(54)通过第一固定螺栓(55)与叶轮毂(3)固定连接，所述安装圆盘(51)的两侧均设置有平面轴承(56)。