CN110030147B - 一种风力发电机双轴变桨全叶尖叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风力发电机双轴变桨全叶尖叶轮，解决了现有风力发电机叶轮变桨方式单一、机械强度和可靠性差，对风向风力变化的适应性差，风力利用率低，以及变桨部件容易损坏的问题。技术方案是：全叶尖叶轮采用横截面为V字型轮缘，轮缘顶部安装有密封板，内部形成有密封空腔，密封空腔内设置有变桨电机连接用于带动叶片横向转动的叶片支架，向下设置的限位滑块嵌入密封板表面的圆弧形导轨，密封空腔内还设置有用于带动叶片纵向翻转的电动推杆，其利用双轴变桨方式灵活调节叶片方向适应风力风向，并将主要变桨部件设置在轮缘内，提高可靠性和机械强度，增加了风力发电机工作效率。

Description

一种风力发电机双轴变桨全叶尖叶轮

技术领域

本发明涉及一种风力发电装置，特别是一种叶片全部设置于轮缘上的风力发电机双轴变桨全叶尖叶轮，适用于大型风力发电机在多种风力发电场所使用。

背景技术

目前，广泛应用的以风能为动力的大型水平轴风力发电装置，其叶轮大多采用传统轮毂上设置三个叶片的结构。这样的风电装置叶片少，对叶轮整体而言，扭矩就小，气动性能较差，这种传统叶片笨重，风轮中间阻风面积大，对于材质要求高，并且效率低、运输、吊装、制造成本高。

本发明人曾根据现有大型风力发电机存在的机械强度差、实施难度大、实用性差等问题，公开了公告号为CN100467862C的“抗强风风力发电机”，以便解决超大型叶片抗破坏性强风能力较差的缺陷。同时也对公开号为US005765990A的“用于产生电能的风轮”、公开号为DE20213062U1的“包含可组合装置的能源获取风力设备”等存在的叶片不适应大型风力发电机的问题， 为了解决上述问题，本发明人公开了公告号为CN103147926B的“全叶尖风力发电机”，技术方案主要采用的是双支撑水平轴方式，其水平轴叶轮组包括利用三角珩架连接两个外轮缘利用法兰与斜拉索牵引一个轮缘内侧构成的轮体，通过叶片变桨装置组装在轮体外轮缘上的叶片，以及固定在轮体外周凸出叶片高度的传动刹车一体圈，叶片变桨装置上的叶片底端采用铰链或铰接轴构成叶片铰接端，叶片上端作为活动支撑端与液压缸的活塞杆端铰接在一起，并通过活塞杆的伸缩完成叶片的变桨；其虽然改善了水平轴大型风力发电机叶片效率低，机械强度差、吊装难实施难度大的缺陷，但仍然存在以下缺陷：1、叶轮变桨方式单一，机械强度和可靠性差，对风向风力变化的适应性差，风力利用率低； 2、现有变桨部件全部暴露在外容易受到风雨及盐雾腐蚀，影响叶轮整体使用寿命。

综上所述，三叶片和全叶尖水平轴大型风力发电机普遍存在叶片利用率低，叶轮在旋转过程中产生风的阻力大，造成叶轮旋转效率低，适应风力变化能力差，变桨部件易损坏，可靠性差，工况要求高，工作效率低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种风力发电机双轴变桨全叶尖叶轮，解决了现有风力发电机叶轮变桨方式单一、机械强度和可靠性差，对风向风力变化的适应性差，风力利用率低的问题，以及变桨部件全部暴露在外容易受到风雨及盐雾腐损坏的问题。其叶轮设计合理，利用双轴变桨方式灵活调节叶片方向适应风力风向，并将主要变桨部件设置在轮缘内，提高可靠性和机械强度，增加风力发电机工作效率。

本发明采用的技术方案是：该风力发电机双轴变桨全叶尖叶轮包括设置在轮缘外部的全叶尖叶片，轮缘内侧端通过斜拉索与主轴法兰连接，技术要点是：所述全叶尖叶轮采用横截面为V字型轮缘，轮缘外侧的双端顶部安装有密封板，在轮缘与密封板之间形成有密封空腔，密封空腔内设置有变桨电机，变桨电机传动端穿过密封板中部通孔连接用于带动叶片横向转动的叶片支架，叶片支架通过上端带有的横向支撑杆与叶片根部铰接，叶片通过叶片支架全部安装在轮缘上，横向支撑杆两端部带有向下设置的限位滑块，限位滑块嵌入密封板表面的圆弧形导轨，导轨的弧度与叶片横向转动带动限位滑块移动的轨迹相同；在密封空腔内还设置有用于带动叶片纵向翻转的电动推杆，电动推杆牵引端利用叶片翻转连杆与叶片中部铰接；所述主轴法兰为双碟状法兰，双碟状法兰的碟形口外沿部分别朝向外侧，斜拉索连接双碟状法兰的碟形口外沿部。

所述叶片翻转连杆的上端与叶片中部通过杆端轴承连接，叶片翻转连杆的下端设置有中滑块，中滑块滑动设置在密封板的中间导轨内，电动推杆沿中间导轨导向方向设置在中间导轨下方，电动推杆牵引端连接中滑块下部。

本发明具有的积极效果是：由于本发明的全叶尖叶轮采用横截面为V字型轮缘，轮缘外侧的双端顶部安装有密封板，形成有密封空腔，因此能够在密封空腔内设置有变桨装置，对主要变桨装置进行保护，减少变桨装置受到风雨及盐雾腐损坏，延迟使用寿命；采用变桨电机和叶片支架铰接叶片，且通过叶片支架的横向支撑杆设置限位滑块嵌入密封板表面的圆弧形导轨，能够使叶片沿圆弧形导轨横向转动，防止脱离轨道；通过设置电动推杆与叶片中部铰接，能够使叶片纵向翻转，形成了灵活可靠的双轴变桨机构，并增加了叶片的支撑强度，提高了可靠性和使用寿命；相对于三叶片式叶轮减少了现有形状轮缘在旋转过程中产生风的阻力大，起到了提高工作效率的作用；因此，其适应风力变化能力强，可靠性高，有效的提高了叶轮的工作效率。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是图1的A部放大图；

图3是图2的B-B向剖视图；

图4是本发明密封板的圆弧形导轨示意图。

图中序号说明：1叶片、2密封板、3轮缘、4斜拉索、5碟状法兰、6主轴、7叶轮、8变桨电机、9电动推杆、10通孔、11圆弧形导轨、12限位滑块、13横向支撑杆、14杆端轴承、15叶片翻转连杆、16叶片支架、17中滑块、18中间导轨。

具体实施方式

根据图1～4详细说明本发明的具体结构，实施例如图1至2所示，一种风力发电机双轴变桨全叶尖叶轮，叶轮7由叶尖形成的叶片1全部设置于轮缘3外部组成，轮缘采用横截面为V字型轮缘3形成的叶轮，轮缘外侧的双端顶部安装有密封板2，在轮缘与密封板之间形成有密封空腔，密封空腔内设置有变桨电机8和电动推杆9。如图2至4所示，变桨电机8传动端穿过密封板2中部通孔10连接用于带动叶片1横向转动的叶片支架16，变桨电机8传动杆穿过密封板的通孔10并可转动，叶片支架16通过上端带有的横向支撑杆13与叶片1根部通过铰链铰接，叶片1通过叶片支架16全部安装在轮缘3外部，横向支撑杆13两端部带有向下设置的限位滑块12，限位滑块嵌入密封板表面的圆弧形导轨11，圆弧形导轨为设置在密封板表面两侧以密封板中线为对称两接近半圆环的弧形导轨，的弧度与叶片横向转动带动限位滑块移动的轨迹相同，由于叶轮圆周设置有多个叶片，因此一个一片下方对应的密封板部位略带弧度；限位滑块在圆弧形导轨的高度方向含有间隙，因此叶片能够在变桨电机的驱动下转动，并通过限位滑块和弧形导轨限制，正反转动方向为小于90度。在密封空腔内还设置有用于带动叶片纵向翻转的电动推杆，电动推杆牵引端利用叶片翻转连杆与叶片中部铰接，作为进一步改进，具体为：叶片翻转连杆的上端与叶片中部通过杆端轴承连接，叶片翻转连杆的下端设置有中滑块，中滑块滑动设置在密封板的中间导轨内，电动推杆牵引端连接中滑块下部。由于采用杆端轴承结构，使叶片在变桨电机带动横向转动的同时，也能在电动推杆的推拉作用完成由垂直向下方向闭合的纵向翻转动作，形成了纵向和横向的双轴转动结构。双碟状法兰5的碟形口分别朝向外侧（图1的左、右两侧），斜拉索4与碟状法兰5外翻沿固定连接，该碟状法兰起到了改变斜向支撑角度，并缩短了常规连接法兰的长度，因此能够缩短使用的主轴的长度。

综上所述实现本发明的目的。

Claims (1)

1.一种风力发电机双轴变桨全叶尖叶轮，它包括：设置在轮缘外部的全叶尖叶片，轮缘内侧端通过斜拉索与主轴法兰连接，其特征在于：所述全叶尖叶轮采用横截面为V字型轮缘，轮缘外侧的双端顶部安装有密封板，在轮缘与密封板之间形成有密封空腔，密封空腔内设置有变桨电机，变桨电机传动端穿过密封板中部通孔连接用于带动叶片横向转动的叶片支架，叶片支架通过上端带有的横向支撑杆与叶片根部铰接，叶片通过叶片支架全部安装在轮缘上，横向支撑杆两端部带有向下设置的限位滑块，限位滑块嵌入密封板表面的圆弧形导轨，导轨的弧度与叶片横向转动带动限位滑块移动的轨迹相同；在密封空腔内还设置有用于带动叶片纵向翻转的电动推杆，电动推杆牵引端利用叶片翻转连杆与叶片中部铰接；所述主轴法兰为双碟状法兰，双碟状法兰的碟形口外沿部分别朝向外侧，斜拉索连接双碟状法兰的碟形口外沿部；

所述叶片翻转连杆的上端与叶片中部通过杆端轴承连接，叶片翻转连杆的下端设置有中滑块，中滑块滑动设置在密封板的中间导轨内，电动推杆沿中间导轨导向方向设置在中间导轨下方，电动推杆牵引端连接中滑块下部。