CN106968888A - 一种小型风力机变桨装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种小型风力机变桨装置，主要包括驱动机构、传动组件、变桨组件、复位扭转弹簧、回转箱体、轮毂。所述驱动机构通过键联接与传动组件相连，所述传动组件通过锥齿轮传动与变桨组件相连，所述变桨组件通过螺钉与回转箱体连接，所述复位扭转弹簧一端与传动轴相连接，另一端固定在回转箱体上。本装置具有柔性调节桨距角的功能，提高了风能利用率，同时增强了变桨稳定性和同步性。

Description

一种小型风力机变桨装置
技术领域
本发明涉及一种小型风力机变桨装置，属于风力机技术领域。
背景技术
风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。小型水平轴定桨距风力机的功率随着风速和风向变化而变化。近年来，小型风力机变桨技术得到了迅速发展。目前，小型风力机控制功率的方法有：（1）通过尾舵风轮倾斜等方式改变风轮迎风面积；（2）对于离网型风力机可以改变电负荷大小；（3）采用摩擦式等机械限速装置；（4）采用改变叶片桨距的方式。其中改变叶片桨距方式主要有利用伺服电机控制或液压***驱动实现变桨和机械式变桨。需要额外增加驱动***的变桨方式，对于小型风力机来说成本较高，结构复杂。现有的机械式变桨方式有离心锤变桨，偏心式变桨等。这些变桨技术，通常是各桨叶轴单独变桨，变桨的同步性较差，且当风速瞬时减小时，没有缓冲，容易产生复位冲击，变桨的平稳性与可靠性较差。
发明内容
本发明的目的在提供一种新型小型风力机变桨装置，以满足小型水平轴风力机同步平稳变桨需求。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是:
本发明的小型风力机变桨装置主要包括驱动机构、传动组件、变桨组件、复位扭转弹簧、回转箱体、轮毂，所述驱动机构通过键联接与传动组件相连；所述传动组件通过主动锥齿轮和从动锥齿轮与变桨组件相连；所述变桨组件通过螺钉与回转箱体连接；所述复位扭转弹簧一端与传动轴相连接，另一端固定在回转箱体上；所述轮毂与回转箱体通过螺栓固定连接；所述驱动机构包括3个驱动单元，各驱动单元沿轮毂旋转方向呈环形均匀分布，运动互不干涉；所述驱动单元包括滑块、导杆、套筒、调整螺母、挡块、挡圈、螺钉和连杆；所述滑块安装在导杆上，并通过关节螺栓与连杆一端铰接，滑块下端安装套筒及调整螺母；所述连杆的另一端，通过关节螺栓与连接盘铰接；所述传动组件包括传动轴、轴承、轴承套杯、键、主动锥齿轮和3个从动锥齿轮；所述传动轴通过轴承安装在轴承套杯中，轴承套杯通过螺钉固定在回转箱体上；所述主动锥齿轮通过键与传动轴连接，并与3个从动锥齿轮发生无干涉啮合；所述变桨组件由3个变桨单元组成，各变桨单元包括桨叶轴、轴承、轴承座、锥齿轮；所述桨叶轴通过轴承安装在轴承座中，一端通过法兰安装叶片，另一端通过键连接锥齿轮；所述轴承座通过螺钉与回转箱体连接，沿轮毂旋转方向呈环形均匀分布。
进一步地，本发明所述连接盘开设三个沿轮毂旋转方向均匀分布的铰接孔，中间开设安装孔并设有键槽。
进一步地，本发明所述导杆与支架固定连接，各导杆沿轮毂旋转方向呈环形均匀分布，导杆靠近支架的一端带有螺纹。
进一步地，本发明所述调整螺母上端与套筒固定连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、所述的驱动机构和复位扭转弹簧，具有柔性调节的功能，当风速瞬间减小时，滑块由于惯性不会立即弹回，而是在外端停留一段时间，能够在风速波动时，保证了变桨的稳定性；
2、所述的驱动机构所产生的动力用作变桨驱动力，通过锥齿轮传动统一变桨，从源头上，保证了变桨的同步性，避免了变桨不同步引起的不平衡，***平衡性能较好；
3、所述的调整螺母可以改变滑块的初始位置，实现启动力矩可调，使叶片转动到合适的角度，获得较大的启动力矩；
4、所述的滑块行程可逆，叶片桨距角可以实现可逆变换，风速较高时，风轮转速较高，在离心力的作用下，滑块沿导杆往外滑动，通过连杆使连接盘旋转，从而改变叶片的迎风角度，达到限速的目的，风速降低时，风轮转速降低，离心力减小，复位扭转弹簧推动连接盘反向转动，调整叶片迎角，提高风能的利用率。
附图说明
图1是本发明的小型风力机变桨装置的主视图。
图2是本发明的小型风力机变桨装置的左视图。
图中：1、螺钉，2、挡圈，3、挡块，4、滑块，5、套筒，6、连杆，7、螺钉，8、键，9、连接盘，10、关节螺栓，11、支架，12、调整螺母，13、导杆，14、回转箱体，15、复位扭转弹簧，16、传动轴，17、轴承，18、轴承套杯，19、键，20、主动锥齿轮，21、轮毂，22、螺栓，23、从动锥齿轮，24、轴承座，25、键，26、螺钉，27、桨叶轴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明专利进行进一步描述。
如图1、2所示，本发明小型风力机变桨装置主要包括驱动机构、传动组件、变桨组件、复位扭转弹簧15、回转箱体14、轮毂21。驱动机构通过键8联接与传动组件相连。传动组件通过主动锥齿轮20和从动锥齿轮23与变桨组件相连。变桨组件通过螺钉26与回转箱体14固定连接。复位扭转弹簧15一端与传动轴16相连接，另一端固定在回转箱体14上。轮毂21与回转箱体14通过螺栓22固定连接。
驱动机构包括3个驱动单元，各驱动单元沿轮毂旋转方向呈环形均匀分布，运动互不干涉。驱动单元包括滑块4、导杆13、套筒5、调整螺母12、挡块3、挡圈2、螺钉1和连杆6。滑块4安装在导杆13上，并通过关节螺栓10与连杆6铰接，在滑块4的下端安装套筒5及调整螺母12，以调节滑块4的初始位置。连杆6的另一端，通过关节螺栓10与连接盘9铰接。
传动组件包括传动轴16、轴承17、轴承套杯18、键19、主动锥齿轮20和3个从动锥齿轮23。传动轴16通过轴承17安装在轴承套杯18中。主动锥齿轮20通过键19与传动轴16连接，并与3个从动锥齿轮23发生无干涉啮合，将变桨动力同步传递到变桨组件。
变桨组件由3个变桨单元组成，各变桨单元包括桨叶轴27、轴承、轴承座24、从动锥齿轮23。桨叶轴27通过轴承安装在轴承座24中，一端通过法兰安装叶片，另一端通过键25连接从动锥齿轮23。轴承座通过螺钉26与回转箱体14连接，沿轮毂旋转方向呈环形均匀分布。
本发明装置的具体工作过程为：当风速低于切入风速时，调节螺母12调节滑块4的初始位置，使叶片转动到合适的角度，风力机获得较大的启动力矩；当风轮启动，风速逐渐增大时，滑块4沿导杆13往外滑动，通过连杆6使连接盘9旋转，在键8的作用下，带动传动轴16的转动，使复位扭转弹簧15发生变形，同时通过主动锥齿轮20和从动锥齿轮23啮合，把动力传送到各桨叶轴27，从而改变叶片的迎风角度，复位扭转弹簧15产生的反力与变桨力平衡，保证额定风速下风力机3个叶片工作在同一较佳迎角，保持较大功率输出，且保持***平衡；当风速超出额定风速时，滑块4沿导杆13往外继续滑动，叶片桨距角进一步改变，可以限制风轮的驱动力矩，进而限制风轮转速的进一步提高，保证风力机的安全；当风速逐渐减小时，复位扭转弹簧15推动连接盘9反向转动，调整叶片迎角，提高风能的利用率。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (4)

1.一种小型风力机变桨装置，其特征在于：它主要包括驱动机构、传动组件、变桨组件、复位扭转弹簧、回转箱体、轮毂；所述驱动机构通过键联接与传动组件相连；所述传动组件通过主动锥齿轮和从动锥齿轮与变桨组件相连；所述变桨组件通过螺钉与回转箱体连接；所述复位扭转弹簧一端与传动轴相连接，另一端固定在回转箱体上；所述轮毂与回转箱体通过螺栓固定连接；
所述驱动机构包括3个驱动单元，各驱动单元沿轮毂旋转方向呈环形均匀分布，运动互不干涉；所述各驱动单元包括滑块、导杆、套筒、调整螺母、挡块、挡圈、螺钉和连杆；所述滑块安装在导杆上，并通过关节螺栓与连杆一端铰接，滑块下端安装套筒及调整螺母；所述连杆的另一端，通过关节螺栓与连接盘铰接；
所述传动组件包括传动轴、轴承、轴承套杯、键、主动锥齿轮和3个从动锥齿轮；所述传动轴通过轴承安装在轴承套杯中，轴承套杯通过螺钉固定在回转箱体上；所述主动锥齿轮通过键与传动轴连接，并与3个从动锥齿轮发生无干涉啮合；
所述变桨组件由3个变桨单元组成，各变桨单元包括桨叶轴、轴承、轴承座、直齿锥齿轮；所述桨叶轴通过轴承安装在轴承座中，一端通过法兰安装叶片，另一端通过键连接锥齿轮；所述轴承座通过螺钉与回转箱体连接，沿轮毂旋转方向呈环形均匀分布。
2.根据权利要求1所述的小型风力机变桨装置，其特征在于：所述连接盘开设三个沿轮毂旋转方向均匀分布的铰接孔，中间开设安装孔并设有键槽。
3.根据权利要求1所述的小型风力机变桨装置，其特征在于：所述导杆与支架固定连接，各导杆沿轮毂旋转方向呈环形均匀分布，导杆靠近支架的一端带有螺纹。
4.根据权利要求1所述的小型风力机变桨装置，其特征在于：所述调整螺母上端与套筒固定连接。
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