CN201953567U - 一种风力发电机组及其变桨机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风力发电机组的变桨机构，包括安装在所述风力发电机组的叶片上的驱动盘(21)，和安装于所述风力发电机组的轮毂(25)、并带动所述驱动盘转动的动力元件，还包括丝杠(22)；所述动力元件为正反转电机(23)，所述丝杠的丝杠本体(221)和螺母(222)两者中的一者与所述正反转电机传动连接，其另一者与所述驱动盘固定连接。这样，由于上述结构仅通过正反转电机驱动丝杠即能够实现风机的变桨，结构较为简单；同时，其不通过液压驱动的方式实现变桨，也就不存在液压系统漏油的现象，无需定期进行换油等维护工作，降低了风机设备的维护和检修成本。本实用新型还公开了一种包括上述变桨机构的风力发电机组。

Description

一种风力发电机组及其变桨机构

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，特别涉及一种用于风力发电机组的变桨机构。本实用新型还涉及一种包括上述变桨机构的风力发电机组。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，电能对经济建设和人们生活的影响越来越大，而风力发电作为多种发电方式中的一种也越来越受到人们的重视。

风力发电就是利用风力发电机组，把风的动能转变成机械能，再由发电机把机械能转化为电能输送到电网上。

请参考图1，图1为现有技术中一种典型的风力发电机组的结构示意图。

如图1所示，现有技术中的风力发电机组包括风轮13、机舱12和塔架11，工作过程中，风作用在风轮13的叶片131上，产生气动扭矩，叶片131的根部将扭矩传递给轮毂，进而带动主轴、变速箱内的齿轮以及发电机的旋转轴旋转，产生电能，塔架11支撑机舱12达到所需要的高度，其上安置发电机和控制器之间的动力电缆、控制和通信电缆，还装有供操作人员上下机舱的扶梯。

风力发电是将风机叶片迎风扫掠面积内截获的风能转化成电能过程。在风力发电过程中，风轮叶片迎风面与风速的夹角(即桨距角)的大小直接影响到风机对风能的吸收，当桨距角达到某一定值时风能的吸收效率最高，因此，为了使风轮在低风速时具有最佳吸收率，高风速时不吸收超过发电机能力的风能，就需要通过变桨机构随着风速的变化而实现风机变桨。

一种典型的变桨机构为液压变桨机构。液压变桨机构是利用液压缸作为原动机，通过推动固定于变桨轴承内圈的偏心块推动桨叶旋转的一种变桨机构，液压缸的一端固定安装于风机叶片的轮毂上，另一端固定安装于回转支承的内圈，从而通过液压缸的伸缩实现桨距角的改变。然而，由于液压的特点，变桨控制过程较为复杂，同时存在潜在的漏油问题，为了避免液压系统漏出的废油进入风机内部，影响电气设备的工作和腐蚀电线，需要定期对风机系统进行维护，并且需要对液压系统定期换油，从而大大增加了风机设备的维护和检修成本。

因此，如何避免变桨机构需要定期进行换油等定期维护工作，降低风机设备的维护和检修成本，就成为本领域技术人员亟须解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种变桨机构，其无需定期进行换油等维护工作，降低了风机设备的维护和检修成本。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述变桨机构的风力发电机组。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种风力发电机组的变桨机构，包括安装在所述风力发电机组的叶片上的驱动盘，和安装于所述风力发电机组的轮毂、并带动所述驱动盘转动的动力元件，还包括可伸缩的丝杠，且所述的丝杆的两端分别与所述驱动盘和所述动力元件固定连接。

优选地，所述动力元件为正反转电机，所述丝杠的丝杠本体和螺母两者中的一者与所述正反转电机传动连接，其另一者与所述驱动盘固定连接。

优选地，所述螺母与所述正反转电机传动连接，所述丝杠本体的一端与所述驱动盘固定连接。

优选地，所述丝杠本体的一端与所述驱动盘的外周固定连接。

优选地，还包括连杆，所述连杆的一端与所述螺母固定连接，其另一端与所述驱动盘固定连接；所述丝杠本体与所述正反转电机传动连接，所述螺母通过所述连杆与所述驱动盘固定连接。

优选地，所述连杆与所述驱动盘的外周固定连接。

优选地，所述丝杠为滚珠丝杠。

优选地，所述丝杠本体的具有螺纹面部分的材料为轴承钢。

优选地，所述丝杠本体上的螺纹面通过滚压形成。

优选地，所述正反转电机为变频电机。

本实用新型还提供一种风力发电机组，包括叶片和安装于所述叶片上的变桨机构，所述变桨机构为如上述任一项所述的变桨机构。

本实用新型所提供的风力发电机组的变桨机构，包括安装在所述风力发电机组的叶片上的驱动盘，和安装于所述风力发电机组的轮毂、并带动所述驱动盘转动的动力元件，还包括丝杠；所述动力元件为正反转电机，所述丝杠的丝杠本体和螺母两者中的一者与所述正反转电机传动连接，其另一者与所述驱动盘固定连接。当风机需要变桨时，正反转电机正转，驱动与正反转电机传动连接的螺母或者丝杠本体运动，从而带动螺母在丝杠本体的轴向上沿第一直线方向运动，以带动驱动盘向第一转动方向转动，实现风机在某一方向上的变桨；相应地，正反转风机反转时，可以带动螺母在丝杠本体的轴向上沿第二直线方向运动，以带动驱动盘向第二转动方向转动，从而实现风机在另一方向上的变桨。这样，由于上述结构仅通过正反转电机驱动丝杠即能够实现风机的变桨，结构较为简单；同时，其不通过液压驱动的方式实现变桨，也就不存在液压系统漏油的现象，无需定期进行换油等维护工作，降低了风机设备的维护和检修成本。

在一种优选的实施方式中，本实用新型所提供的变桨机构还包括连杆，所述连杆的一端与所述螺母固定连接，其另一端与所述驱动盘固定连接；所述丝杠本体与所述正反转电机传动连接，所述螺母通过所述连杆与所述驱动盘固定连接。这样，正反装电机驱动丝杠本体转动，从而带动其上的螺母沿丝杠本体的轴向运动，已实现风机变桨，电机驱动丝杠本体的运动较为方便，且驱动精确性较高，从而保证了风机变桨的角度精确性。

在另一种优选的实施方式中，本实用新型所提供的丝杠为滚珠丝杠。为了保证风机变桨的角度精确性，丝杠本体与螺母需要采用配合较为紧密的形式。丝杠为滚珠丝杠能够显著降低丝杠本体和螺母之间的摩擦阻力，减小丝杠本体和螺母的磨损，延长丝杠的使用寿命。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的风力发电机组的结构示意图；

图2为本实用新型所提供的风力发电机组的变桨机构一种具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种变桨机构，其无需定期进行换油等维护工作，降低了风机设备的维护和检修成本。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述变桨机构的风力发电机组。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型的方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图2，图2为本实用新型所提供的风力发电机组的变桨机构一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的风力发电机组的变桨机构包括驱动盘21、动力元件和丝杠22，其中，驱动盘21安装在风力发电机组的叶片上，动力元件安装于风力发电机组的轮毂25上，动力元件带动驱动盘21转动，上述动力元件为正反转电机23，丝杠22包括丝杠本体221和螺母222，丝杠本体221和螺母222两者中的一者与正反转电机23传动连接，其另一者与驱动盘21固定连接。

上述丝杠22可以为滚珠丝杠。为了保证风机变桨的角度精确性，丝杠本体221与螺母222需要采用配合较为紧密的形式。丝杠22为滚珠丝杠能够显著降低丝杠本体221和螺母222之间的摩擦阻力，减小丝杠本体221和螺母222的磨损，延长丝杠22的使用寿命。显然地，丝杠22也不局限于滚珠丝杠，其也可以为本领域中常规使用的其他形式的丝杠。

丝杠本体221的具有螺纹面部分的材料可以为轴承钢，由于在变桨机构的工作过程中，丝杠本体221的螺纹面部分经常摩擦，轴承钢具有较高的耐磨性和强度，能够提高丝杠22的使用寿命。显然地，螺纹面部分的材料也不局限于轴承钢，其也可以为具有较好耐磨性的其他金属材料，例如各种合金材料等。丝杠本体221也不局限于仅是螺纹面部分的材料为轴承钢，也可以令丝杠本体221整个的材料都是轴承钢材料。

丝杠本体221上的螺纹面可以通过滚压的形式一次加工形成，以便保证螺纹面的强度。显然地，螺纹面也不局限于为滚压形成，其也可以通过本领域中常规使用的其他加工方式形成，例如铣削加工或者车削加工等方式。

上述正反转电机23可以为变频电机，变频电机为本领域中使用较为广泛的正反转电机23，且其工作性能较为稳定。显然地，上述正反转电机23也不局限于变频电机，其也可以为其他形式的电机，只要具备正转和反转功能即可。

当风机需要变桨时，正反转电机23正转，驱动与正反转电机23传动连接的螺母222或者丝杠本体221运动，从而带动螺母222在丝杠本体221的轴向上沿第一直线方向运动，以带动驱动盘21向第一转动方向转动，实现风机在某一方向上的变桨；相应地，正反转风机反转时，可以带动螺母222在丝杠本体221的轴向上沿第二直线方向运动，以带动驱动盘21向第二转动方向转动，从而实现风机在另一方向上的变桨。这样，由于上述结构仅通过正反转电机23驱动丝杠22即能够实现风机的变桨，结构较为简单；同时，其不通过液压驱动的方式实现变桨，也就不存在液压系统漏油的现象，无需定期进行换油等维护工作，降低了风机设备的维护和检修成本。

丝杠22可以通过其螺母222与正反转电机23传动连接，此时，丝杠本体221的一端与驱动盘21固定连接，正反转电机23带动螺母222旋转，从而令螺母222在丝杠本体221上移动，也相当于丝杠本体221相对于螺母222运动，从而带动驱动盘21转动。

丝杠本体221的一端与驱动盘21的外周固定连接，这样，丝杠本体221移动相同的轴向距离时，驱动盘21转动过的距离是最大的，从而提高了变桨机构的变桨效率。显然地，丝杠本体221的一端也不局限于与驱动盘21的外周固定连接，也可以与驱动盘21的其他位置固定连接。

变桨机构还可以包括连杆24，连杆24的一端与螺母222固定连接，其另一端与驱动盘21固定连接；丝杠本体221与正反转电机23传动连接，螺母222通过连杆24与驱动盘21固定连接；这样，正反转电机驱动丝杠本体221转动，从而带动其上的螺母222沿丝杠本体221的轴向运动，以实现风机变桨，电机驱动丝杠本体221的运动较为方便，且驱动精确性较高，从而保证了风机变桨的角度精确性。

连杆24可以与驱动盘21的外周固定连接。

除了上述变桨机构，本实用新型还提供了一种包括上述变桨机构的风力发电机组，该风力发电机组的其他各部分结构请参考现有技术，在此不再赘述。

以上对本实用新型所提供的风力发电机组及其变桨机构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种风力发电机组的变桨机构，包括安装在所述风力发电机组的叶片上的驱动盘(21)，和安装于所述风力发电机组的轮毂(25)、并带动所述驱动盘(21)转动的动力元件，其特征在于，还包括可伸缩的丝杠(22)，且所述的丝杆(22)的两端分别与所述驱动盘(21)和所述动力元件固定连接。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组的变桨机构，其特征在于，所述动力元件为正反转电机(23)，所述丝杠(22)的丝杠本体(221)和螺母(222)两者中的一者与所述正反转电机(23)传动连接，其另一者与所述驱动盘(21)固定连接。

3.根据权利要求2所述的风力发电机组的变桨机构，其特征在于，所述螺母(222)与所述正反转电机(23)传动连接，所述丝杠本体(221)的一端与所述驱动盘(21)固定连接。

4.根据权利要求3所述的风力发电机组的变桨机构，其特征在于，所述丝杠本体(221)的一端与所述驱动盘(21)的外周固定连接。

5.根据权利要求2所述的风力发电机组的变桨机构，其特征在于，还包括连杆(24)，所述连杆(24)的一端与所述螺母(222)固定连接，其另一端与所述驱动盘(21)固定连接；所述丝杠本体(221)与所述正反转电机(23)传动连接，所述螺母(222)通过所述连杆(24)与所述驱动盘(21)固定连接。

6.根据权利要求5所述的风力发电机组的变桨机构，其特征在于，所述连杆(24)与所述驱动盘(21)的外周固定连接。

7.根据权利要求1至6任一项所述的风力发电机组的变桨机构，其特征在于，所述丝杠(22)为滚珠丝杠。

8.根据权利要求2至6任一项所述的风力发电机组的变桨机构，其特征在于，所述丝杠本体(221)的具有螺纹面部分的材料为轴承钢。

9.根据权利要求2至6任一项所述的风力发电机组的变桨机构，其特征在于，所述丝杠本体(221)上的螺纹面通过滚压形成。

10.根据权利要求2至6任一项所述的风力发电机组的变桨机构，其特征在于，所述正反转电机(23)为变频电机。

11.一种风力发电机组，包括叶片和安装于所述叶片上的变桨机构，其特征在于，所述变桨机构为权利要求1至10任一项所述的变桨机构。

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