CN209818209U - 一种风力发电机组的变桨*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风力发电机组的变桨***，包括机舱壳、转轴、轮毂和叶片，轮毂外的端部安装有风力检测探头，叶片通过固定筒安装在轮毂上，每个叶片的下方分别安装有1组变桨机构，轮毂内安装有控制3组变桨机构动作的第二驱动机构；转轴上安装有套筒和第一驱动机构,套筒内设置有固定盘和活动盘，活动盘安装在转轴端部，活动盘的表面设置有多圈通讯金属片，固定盘的凹槽内放置有碳刷接触头，碳刷接触头与通讯金属片接触，且通讯金属片分别通过导电线与风力检测探头和第二驱动机构电相连，碳刷接触头通过导电线与控制器电相连。本***不仅可以实现对多个叶片的同步变桨，能够对不同风速进行适应性调节，且大幅的提高了变桨调节效果。

Description

一种风力发电机组的变桨***

技术领域

本实用新型属于风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电机组的变桨***。

背景技术

风力发电是通过将空气的动能转化为机械能，进而转化为电能，是目前新能源开发领域中发展最快和最具潜力的发展方向。由于风能作为一种间歇性能源，具有很大的随机性和不可控制性。为了提高风能的利用率，以及避免风速过高时，使得叶片的转速过快，造成损坏叶片、发电机、控制器等，风力发电机往往采用变桨技术，通过调整叶片与迎风的角度，达到发电功率稳定输出。变桨***作为大型风电机组控制***的核心部分之一，对机组安全、稳定、高效的运行具有十分重要的作用。在现有的技术中，风力发电机变桨距机构采用液压或电动驱动***，液压驱动***的关键部件为液压缸和螺旋螺母，其中液压方式多用于兆瓦级风力发电机变桨***，它的原理是通过比例阀进行控制，结构复杂、故障率高，且相应速度缓慢，不利用风力发电机的变桨调节；电动变桨***是每个叶片由一台电机和一台齿轮箱组成，其结构比较适合独立变桨，但是需要较大的轮毂空间，且变桨机构由于重量增加会引起主轴的载荷较大，进入影响主轴的使用寿命。因此，研制开发一种结构简单、控制方便、故障率低、能够实现对多个叶片同步变桨、且具有自锁功能的风力发电机组的变桨***是客观需要的。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、控制方便、故障率低、能够实现对多个叶片同步变桨、且具有自锁功能的风力发电机组的变桨***。

本实用新型的目的是这样实现的，包括机舱壳、转轴、轮毂和叶片，轮毂外的端部安装有风力检测探头，轮毂上均布安装有3个固定筒，叶片安装在固定筒内，每个所述叶片的下方分别安装有1组变桨机构，轮毂内安装有控制3组变桨机构动作的第二驱动机构，第二驱动机构包括第二驱动电机、主动轴和主动齿轮，转轴为空心轴，第二驱动电机安装在转轴内，主动轴水平安装在轮毂内，第二驱动电机通过联轴器与主动轴连接，主动齿轮安装在主动轴上 ；变桨机构包括变桨轴、从动齿轮、蜗轮和蜗杆，变桨轴水平转动安装在轮毂内，变桨轴与主动轴平行，从动齿轮安装在变桨轴上并与主动齿轮相啮合，蜗杆套装在变桨轴上，叶片的底部安装有连杆，连杆通过轴承座安装在固定筒内，蜗轮安装在连杆的底部并与蜗杆相啮合；

转轴上安装有套筒和驱动转轴转动的第一驱动机构,套筒内间隔设置有固定盘和活动盘，固定盘固定安装在套筒内，活动盘安装在伸入到套筒内的转轴端部，活动盘的表面同心设置有多圈通讯金属片，固定盘内设置有多个凹槽，凹槽内放置有碳刷接触头，碳刷接触头与通讯金属片接触，且通讯金属片分别通过导电线与风力检测探头和第二驱动电机电相连，碳刷接触头通过导电线与安装在机舱壳内的控制器电相连。

进一步的，第一驱动机构包括第一驱动电机、主动转轮和从动转轮，第一驱动电机固定安装在机舱壳内，所述主动转轮安装在第一驱动电机的主轴上，所述从动转轮安装在转轴上，所述主动转轮和从动转轮之间通过传动带连接，第一驱动电机通过导电线与控制器电连接。

进一步的，固定盘一侧的套筒内固定安装有缓冲盘，缓冲盘与固定盘之间安装有多根弹性缓冲杆。

进一步的，套筒内固定安装有轴承环，活动盘转动安装在轴承环内。

本实用新型的优点在于：本实用新型设置的第二驱动机构和变桨机构采用齿轮转动以及蜗轮蜗杆的传动方式，一方面采用较小的驱动力矩就能实现叶片的变桨距动作，另一方面，由于蜗轮螺杆具有自锁特性，可以保证叶片在风力的作用下不会顺桨，在进行变桨时不需要额外的限位机构就能实现对叶片进行自锁；另外，通过设置的固定盘、活动盘和风力检测探头，能够实现对变桨机构和第二驱动机构进行合理的自动控制，通过设置简单合理的控制***就可以实现对多个叶片的同步变桨，不仅能够对不同风速进行适应性调节，提高叶片对不同风速的适应性，而且大幅的的提高了变桨调节效果，进一步的增加了风力发电机的运行稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为图1的A-A视图；

图中:1-控制器,2-导电线,3-套筒,4-缓冲盘,5-机舱壳,6-弹性缓冲杆,7-固定盘,8-轴承环,9-转轴,10-从动齿轮,11-轴承座,12-叶片,13-固定筒,14-蜗杆,15-轮毂,16-变桨轴，17-主动轴,18-风力检测探头,19-主动齿轮,20-联轴器,21-第二驱动电机,22-第一驱动电机，23-主动转轮，24-活动盘, 25-通讯金属片,26-碳刷接触头,27-凹槽, 28-从动转轮，29-蜗轮。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变更或改进，均属于本实用新型的保护范围。

如图1～2所示,本实用新型包括包括机舱壳5、转轴9、轮毂15和叶片12，机舱壳5、转轴9、轮毂15和叶片12采用现有风力发电机组的现有结构即可,轮毂15外的端部安装有风力检测探头18，风力检测探头18用于监测风电场的风速和风向,所述轮毂15上均布安装有3个固定筒13，所述叶片12安装在固定筒13内，每个所述叶片12的下方分别安装有1组变桨机构，所述轮毂15内安装有控制3组变桨机构动作的第二驱动机构，利用第二驱动机构控制变桨机构动作,从而实现对叶片12进行变桨,所述第二驱动机构包括第二驱动电机21、主动轴17和主动齿轮19，所述转轴9为空心轴，所述第二驱动电机21安装在转轴9内，所述主动轴17水平安装在轮毂15内，所述第二驱动电机21通过联轴器20与主动轴17连接，所述主动齿轮19安装在主动轴17上；所述变桨机构包括变桨轴16、从动齿轮10、蜗轮29和蜗杆14，所述变桨轴16水平转动安装在轮毂15内，所述变桨轴16与主动轴17平行，所述从动齿轮10安装在变桨轴16上并与主动齿轮19相啮合，所述蜗杆14套装在变桨轴16上，所述叶片12的底部安装有连杆，所述连杆通过轴承座11安装在固定筒13内，所述蜗轮29安装在连杆的底部并与蜗杆14相啮合；

第二驱动机构控制变桨机构的工作过程是：第二驱动电机21在外部电源的带动下转动，第二驱动电机21的输出轴带动主动轴17和主动齿轮19转动，使得三组变桨机构的三个从动齿轮10同时转动，并带动变桨轴16及蜗杆14转动，同时每组变桨机构的蜗杆14最终带动相应的蜗轮29转动，从而实现三个叶片12的变桨动作，使得叶片12的叶距角可以在180°范围内调节，采用齿轮传动和蜗轮蜗杆来实现变桨工作，一方面采用较小的驱动力矩就能实现叶片12的变桨距动作，另一方面，由于蜗轮螺杆具有自锁特性，可以保证叶片12在风力的作用下不会顺桨，在进行变桨时不需要额外的限位机构就能实现对叶片12进行自锁。

所述转轴9上安装有套筒3和驱动转轴9转动的第一驱动机构, 所述套筒3内间隔设置有固定盘7和活动盘24，所述固定盘7固定安装在套筒3内，所述活动盘24安装在伸入到套筒3内的转轴9端部，所述活动盘24的表面同心设置有多圈通讯金属片25，所述固定盘7内设置有多个凹槽27，所述凹槽27内放置有碳刷接触头26，所述碳刷接触头26与通讯金属片25接触，且通讯金属片25分别通过导电线2与风力检测探头18和第二驱动电机21电相连，所述碳刷接触头26通过导电线与安装在机舱壳5内的控制器1电相连，通过控制器1控制第一驱动机构和第二驱动机构动作，一是能实现变桨的自动化控制，二是能够对变桨角度进行精确的控制，有利于提高变桨的效果，控制器10硬件采用现有常规技术即可；在变桨的过程中，活动盘24随着转轴9一起转动，固定盘7固定在套筒3内，通过碳刷接触头26与通讯金属片25的旋转摩擦，让风力检测探头18能够通过碳刷接触头26与通讯金属片25实现电连接，这样通过风力检测探头18的监测数据，通过控制器1就可以实现对多个叶片12的同步变桨，该结构不仅能够对不同风速进行适应性调节，提高叶片12对不同风速的适应性，而且大幅的的提高了变桨调节效果，其自动化程度较高。

为了保证转轴的运行稳定性，优选地，所述第一驱动机构包括第一驱动电机22、主动转轮23和从动转轮28，第一驱动电机22固定安装在机舱壳5内，所述主动转轮23安装在第一驱动电机22的主轴上，所述从动转轮28安装在转轴9上，所述主动转轮23和从动转轮28之间通过传动带连接，第一驱动电机22通过导电线2与控制器1电连接，控制器1控制第一驱动电机22转动，第一驱动电机22带动主动转轮28转动，主动转轮28通过传动带带动从动转轮28转动，进而带动转轴9转动。

进一步的，所述固定盘7一侧的套筒3内固定安装有缓冲盘4，所述缓冲盘4与固定盘7之间安装有多根弹性缓冲杆6，缓冲盘上的碳刷接触头26使用一段时间后，会存在磨损现象，通过弹性缓冲杆6发生弹性恢复支撑碳刷接触头26与通讯金属片25能继续保持较好的通讯接触。

进一步的，为了能够保证通讯金属片25与碳刷接触头26的良好接触，所述套筒3内固定安装有轴承环8，所述活动盘24转动安装在轴承环8内，活动盘24在轴承环8内转动，不会发生转动过程中脱落、偏移的情况。

Claims (4)

1.一种风力发电机组的变桨***，包括机舱壳（5）、转轴（9）、轮毂（15）和叶片（12），其特征在于：所述轮毂（15）外的端部安装有风力检测探头（18），所述轮毂（15）上均布安装有3个固定筒（13），所述叶片（12）安装在固定筒（13）内，每个所述叶片（12）的下方分别安装有1组变桨机构，所述轮毂（15）内安装有控制3组变桨机构动作的第二驱动机构，所述第二驱动机构包括第二驱动电机（21）、主动轴（17）和主动齿轮（19），所述转轴（9）为空心轴，所述第二驱动电机（21）安装在转轴（9）内，所述主动轴（17）水平安装在轮毂（15）内，所述第二驱动电机（21）通过联轴器（20）与主动轴（17）连接，所述主动齿轮（19）安装在主动轴（17）上 ；所述变桨机构包括变桨轴（16）、从动齿轮（10）、蜗轮（29）和蜗杆（14），所述变桨轴（16）水平转动安装在轮毂（15）内，所述变桨轴（16）与主动轴（17）平行，所述从动齿轮（10）安装在变桨轴（16）上并与主动齿轮（19）相啮合，所述蜗杆（14）套装在变桨轴（16）上，所述叶片（12）的底部安装有连杆，所述连杆通过轴承座（11）安装在固定筒（13）内，所述蜗轮（29）安装在连杆的底部并与蜗杆（14）相啮合；

所述转轴（9）上安装有套筒（3）和驱动转轴（9）转动的第一驱动机构, 所述套筒（3）内间隔设置有固定盘（7）和活动盘（24），所述固定盘（7）固定安装在套筒（3）内，所述活动盘（24）安装在伸入到套筒（3）内的转轴（9）端部，所述活动盘（24）的表面同心设置有多圈通讯金属片（25），所述固定盘（7）内设置有多个凹槽（27），所述凹槽（27）内放置有碳刷接触头（26），所述碳刷接触头（26）与通讯金属片（25）接触，且通讯金属片（25）分别通过导电线（2）与风力检测探头（18）和第二驱动电机（21）电相连，所述碳刷接触头（26）通过导电线与安装在机舱壳（5）内的控制器（1）电相连。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组的变桨***，其特征在于：所述第一驱动机构包括第一驱动电机（22）、主动转轮（23）和从动转轮（28），第一驱动电机（22）固定安装在机舱壳（5）内，所述主动转轮（23）安装在第一驱动电机（22）的主轴上，所述从动转轮（28）安装在转轴（9）上，所述主动转轮（23）和从动转轮（28）之间通过传动带连接，第一驱动电机（22）通过导电线（2）与控制器（1）电连接。

3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组的变桨***，其特征在于：所述固定盘（7）一侧的套筒（3）内固定安装有缓冲盘（4），所述缓冲盘（4）与固定盘（7）之间安装有多根弹性缓冲杆（6）。

4.根据权利要求1所述的一种风力发电机组的变桨***，其特征在于：所述套筒（3）内固定安装有轴承环（8），所述活动盘（24）转动安装在轴承环（8）内。