CN209838594U - 风力发电机桨叶助力装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及风力发电辅助设备技术领域，具体地说是一种风力发电机桨叶助力装置。现有的水平轴三叶风力发电机可利用的有效风速范围较窄，普遍存在停机时间长、年利用小时数偏低的问题。本实用新型技术方案包括设置在风力发电机桨叶端部的仓口及仓门、助动风机、第一控制机构、第二控制机构；助动风机通过横轴装配在桨叶的腔内，助动风机的扇叶与其主轴铰接连接；工作状态下助动风机由第二控制机构驱动绕横轴的轴线翻转，使助动风机扇叶由桨叶仓口伸出，并通过第一控制机构驱动实现扇叶展开及收折。本实用新型的有益效果：当风速低于有效风速范围下限时，通过位于桨叶端部的助动风机推动风力发电机叶轮转动，延长了发电机运转时长。

Description

风力发电机桨叶助力装置

技术领域

本实用新型涉及风力发电辅助设备技术领域，具体地说是一种风力发电机桨叶助力装置。

背景技术

风力发电机利用自然风能驱动叶轮带动发电机组运转，将风能转化为机械能发电，具有节能、环保、无污染等特点，已被广泛应用。常见的风力发电机大多为水平轴三叶片形式叶轮，安装在杆塔顶端，这类风力发电机受结构的限制，其输出功率与叶片的扫风面积及自然风力密切相关，通过加长叶片长度来增加叶片的扑风面积，虽然可以提高了发电机的额定输出功率，但整机的自身高度、重量、体积均随之增加，使其对风速有一定要求，例如1.5MW的风机单叶片长度大约为45米，可利用的有效风速（风机切入风速为3～4m/s，切出风速为25m/s，切入与切出风速之间为有效风速）范围较窄，风速低于3 m/s只得被迫停机，这类风力发电机普遍存在停机时间长，年利用小时数偏低（一般仅为2000～3000小时左右）的问题，风机的实际工作时间大多不足全年的1/3。

发明内容

针对以上问题，本实用新型提供一种风力发电机桨叶助力装置，在自然风力低于有效风速下限时，通过安装在叶片外端的助力扇叶，推动风机叶轮转动，延长了发电机运转时长。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种风力发电机桨叶助力装置：包括设置在风力发电机桨叶自由端的仓口、装配于仓口的仓门、助动风机、用于助动风机扇叶收放的第一控制机构、用于助动风机翻转的第二控制机构；

所述助动风机的机座设有横轴，机座通过横轴装配在风力发电机桨叶空腔内的支撑框架上；

助动风机的扇叶与助动风机的主轴铰接连接，助动风机的主轴设有第一控制机构，所述的第一控制机构与助动风机的扇叶连接并驱动扇叶展开及收折；

所述助动风机的机座与风力发电机桨叶内部的支撑框架间装配有第二控制机构，工作状态下第二控制机构驱动助动风机绕横轴的轴线转动，使助动风机扇叶由风力发电机桨叶的仓口伸出；

所述的仓口或仓门设有用于助动风机主轴伸出风力发电机桨叶的槽型通道。

进一步，所述的第一控制机构包括用于控制扇叶收放的伸缩轴、以及控制伸缩轴运动的第一动力单元；

助动风机的主轴设有中空通道，所述的主轴前端设有扇叶支架，主轴末端与助动风机的电机连接；所述的伸缩轴插装在主轴的中空通道内，伸缩轴两端伸出主轴并与主轴同轴装配；伸缩轴与主轴通过花键连接配合并可沿主轴轴向滑动；

助动风机的各扇叶根部固定有控制臂，控制臂的自由端设有滑块或滑轮；伸缩轴的前端设有与助动风机扇叶位置相对应的卡位滑槽，伸缩轴末端与控制伸缩轴运动的第一动力单元连接；

助动风机扇叶呈放射状布设，扇叶根部与扇叶支架铰接连接，控制臂自由端的滑块或滑轮与伸缩轴的卡位滑槽卡接配合，并可沿卡位滑槽滑动。

进一步，所述的卡位滑槽与伸缩轴轴线垂直。

优选的，控制伸缩轴运动的所述第一动力单元采用电力推杆，伸缩轴末端装有一组推力轴承，电力推杆的两端分别与推力轴承的轴承座及助动风机的机座连接。

进一步，所述的槽型通道设有用于封闭该槽型通道的活动挡板。

优选的，所述的第二控制机构采用一组蜗轮蜗杆副。

进一步，所述横轴端部与风力发电机桨叶的支撑框架可转动连接配合，蜗轮及蜗杆分别装配在横轴及风力发电机桨叶腔内的支撑框架上。

进一步，所述横轴的端部设有一可绕横轴轴线转动的滑动架，风力发电机桨叶腔内的支撑框架上设有导轨，滑动架与导轨滑动配合使滑动架可趋近或远离仓口；蜗轮与横轴固定连接，蜗杆及蜗杆的驱动装置装配在滑动架上。

进一步，所述的滑动架与装配在风力发电机桨叶内部支撑框架上的第二动力单元连接，驱动滑动架沿导轨运动。

优选的，所述的第二动力单元采用电力推杆或液压顶杆。

本实用新型的有益效果是：本装置在风力发电机的叶轮桨叶端部，设置一辅助内藏式助动风机，风力发电机在正常运转状态下，助动风机收入发电机桨叶仓内；当风速低于有效风速范围下限（即风速小于3m/s）时，自动释放并启动助动风机，使发电机保持正常运转，以增加发电机运行时长。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行详细说明。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的结构示意图；

图3为本实用新型实施例1助动风机的工作状态图；

图4为本实用新型实施例1助动风机扇叶收回的状态图；

图5为本实用新型实施例2的结构示意图。

具体实施方式

图中：1、风力发电机桨叶，1a、仓口，2、仓门，3、扇叶，4、控制臂，5、主轴，5a、扇叶支架，6、伸缩轴，6a、卡位滑槽，7、机座，8、横轴，9a、蜗轮，9b、蜗杆，10、第一动力单元，11、推力轴承，12、导轨，13、滑动架，14、第二动力单元。

实施例1

从图1～图2可知，本实用新型的技术方案包括设置在风力发电机桨叶1自由端的仓口1a、仓门2、助动风机、用于助动风机收放扇叶3的第一控制机构、用于助动风机翻转的第二控制机构；所述的仓门2与仓口1a铰接连接，并通过连杆及伺服电机控制其开合；

所述助动风机的机座7设有横轴8，机座7通过横轴8装配在风力发电机桨叶1空腔内的支撑框架上。

助动风机的扇叶3与助动风机的主轴5铰接连接，助动风机的主轴5设有第一控制机构，所述的第一控制机构与助动风机的扇叶3连接，并驱动控制扇叶3展开及收折。

本实施例中，所述的第一控制机构包括用于扇叶收放的伸缩轴6、以及控制伸缩轴运动的第一动力单元10；

助动风机的主轴5设有中空通道，所述的主轴5前端设有扇叶支架5a，主轴5末端通过齿轮组或皮带与装配在机座7上的电机（即助动风机的主电机）输出轴连接；所述的伸缩轴6插装在主轴5的中空通道内，伸缩轴6的两端伸出主轴并与主轴5同轴装配；伸缩轴6通过与主轴5通过花键连接配合，且伸缩轴可沿主轴轴向滑动。

助动风机的各扇叶3根部固定有控制臂4，控制臂4的自由端设有滑块或滑轮；

伸缩轴6的前端设有与助动风机扇叶位置相对应的卡位滑槽6a，卡位滑槽6a与伸缩轴轴线垂直；伸缩轴6末端与控制伸缩轴运动的第一动力单元10连接；扇叶3呈放射状均布，扇叶3的根部与扇叶支架5a铰接连接，使扇叶3及控制臂4分别位于扇叶与扇叶支架铰接点的两侧形成杠杆结构；控制臂4自由端的滑块或滑轮与卡位滑槽6a卡接配合，并可沿卡位滑槽滑动。

伸缩轴6沿主轴5轴线向前滑动时，其前端的卡位滑槽6a推顶控制臂4端部滑块或滑轮，使滑块或滑轮沿卡位滑槽6a槽口滑动，带动控制臂6摆动，在杠杆作用下扇叶3向四周张开，如图3所示；伸缩轴反向运动时，可带动扇叶回收，见图4。

所述助动风机的机座7与风力发电机桨叶1内的支撑框架间装配有第二控制机构。

所述风力发电机桨叶的仓门2或仓口1a边缘设有用于助动风机主轴5伸出风力发电机桨叶的槽型通道，并设有用于封闭该槽型通道的活动挡板；活动挡板可通过连杆或滑道安装在风力发电机桨叶内壁，并由伺服电机带动。

作为一种优选方案，所述的第二控制机构采用一组蜗轮蜗杆副；蜗杆9b及控制蜗杆的驱动电机安装在风力发电机桨叶支撑框架上，蜗轮9a固定连接在横轴上，并与蜗杆啮合；所述横轴8的端部与风力发电机桨叶1的支撑框架可转动连接配合。

作为另一优选方案，控制伸缩轴运动的所述第一动力单元10采用电力推杆，伸缩轴6末端装有一组推力轴承，电力推杆的壳体固定在助动风机的机座7上，电力推杆的活动杆端部与推力轴承的轴承座11或轴承架连接。

当风速低于3m/s（超出有效风速范围）时，需启动助动风机助力；打开仓门2，第二控制机构带动横轴8及机座7绕横轴的轴线转动，使助动风机翻转至主轴5与风力发电机桨叶1的轴线垂直，扇叶3伸出仓口1a，关闭仓门，此时主轴5由槽型通道伸出风力发电机桨叶（见图2）；启动第一动力单元10的电力推杆驱动伸缩轴6前伸，拨动扇叶张开，使助动风机进入工作状态。当风速满足发电机运转条件时，上述过程反向操作，将助动风机收入风力发电机桨叶腔内，关闭仓门，并通过活动挡板将槽型通道封闭。

实施例2

从图5可知，本实施例与实施例1的不同之处在于，所述横轴8的端部设有一可绕横轴轴线转动的滑动架13，风力发电机桨叶腔内的支撑框架上设有导轨12；所述的滑动架13与导轨12滑动配合，使滑动架13可沿导轨运动趋近或远离桨叶仓口1a；所述的蜗轮9a与横轴8固定连接，蜗杆9b及其驱动装置均装配在滑动架13上。

所述的滑动架13与装配在风力发电机桨叶支撑框架上的第二动力单元14连接，驱动滑动架沿导轨运动。优选的，所述的第二动力单元14采用电力推杆或液压顶杆。

本实施例方案可用于截面较窄的桨叶，在助动风机回收状态下，可沿导轨将助动风机移动至桨叶中部空间较大的位置。

本实施例的其他技术特征与实施例1相同。

以上借助较佳的实施例对本实用新型技术方案进行的详细说明是示意性的而非形式上的限制。本领域的技术人员在阅读本实用新型说明书的基础上，可以对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，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种风力发电机桨叶助力装置，其特征在于：包括设置在风力发电机桨叶自由端的仓口、装配于仓口的仓门、助动风机、用于助动风机扇叶收放的第一控制机构、用于助动风机翻转的第二控制机构；

所述助动风机的机座设有横轴，机座通过横轴装配在风力发电机桨叶空腔内的支撑框架上；

助动风机的扇叶与助动风机的主轴铰接连接，助动风机的主轴设有第一控制机构，所述的第一控制机构与助动风机的扇叶连接并驱动扇叶展开及收折；

所述助动风机的机座与风力发电机桨叶内部的支撑框架间装配有第二控制机构，工作状态下第二控制机构驱动助动风机绕横轴的轴线转动，使助动风机扇叶由风力发电机桨叶的仓口伸出；

所述的仓口或仓门设有用于助动风机主轴伸出风力发电机桨叶的槽型通道。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机桨叶助力装置，其特征在于：所述的第一控制机构包括用于控制扇叶收放的伸缩轴、以及控制伸缩轴运动的第一动力单元；

助动风机的主轴设有中空通道，所述的主轴前端设有扇叶支架，主轴末端与助动风机的电机连接；所述的伸缩轴插装在主轴的中空通道内，伸缩轴两端伸出主轴并与主轴同轴装配；伸缩轴与主轴通过花键连接配合并可沿主轴轴向滑动；

助动风机的各扇叶根部固定有控制臂，控制臂的自由端设有滑块或滑轮；伸缩轴的前端设有与助动风机扇叶位置相对应的卡位滑槽，伸缩轴末端与控制伸缩轴运动的第一动力单元连接；

助动风机扇叶呈放射状布设，扇叶根部与扇叶支架铰接连接，控制臂自由端的滑块或滑轮与伸缩轴的卡位滑槽卡接配合，并可沿卡位滑槽滑动。

3.根据权利要求2所述的一种风力发电机桨叶助力装置，其特征在于：所述的卡位滑槽与伸缩轴轴线垂直。

4.根据权利要求2所述的一种风力发电机桨叶助力装置，其特征在于：控制伸缩轴运动的所述第一动力单元采用电力推杆，伸缩轴末端装有一组推力轴承，电力推杆的两端分别与推力轴承的轴承座及助动风机的机座连接。

5.根据权利要求1所述的一种风力发电机桨叶助力装置，其特征在于：所述的槽型通道设有用于封闭该槽型通道的活动挡板。

6.根据权利要求1所述的一种风力发电机桨叶助力装置，其特征在于：所述的第二控制机构采用一组蜗轮蜗杆副。

7.根据权利要求6所述的一种风力发电机桨叶助力装置，其特征在于：所述横轴端部与风力发电机桨叶的支撑框架可转动连接配合，蜗轮及蜗杆分别装配在横轴及风力发电机桨叶腔内的支撑框架上。

8.根据权利要求6所述的一种风力发电机桨叶助力装置，其特征在于：所述横轴的端部设有一可绕横轴轴线转动的滑动架，风力发电机桨叶腔内的支撑框架上设有导轨，滑动架与导轨滑动配合使滑动架可趋近或远离仓口；蜗轮与横轴固定连接，蜗杆及蜗杆的驱动装置装配在滑动架上。

9.根据权利要求8所述的一种风力发电机桨叶助力装置，其特征在于：所述的滑动架与装配在风力发电机桨叶内部支撑框架上的第二动力单元连接，驱动滑动架沿导轨运动。

10.根据权利要求9所述的一种风力发电机桨叶助力装置，其特征在于：所述的第二动力单元采用电力推杆或液压顶杆。