TW201346129A - 風力發電機葉片之變槳機構 - Google Patents

Abstract

本發明係為一種風力發電機葉片之變槳機構，其係藉由一滾珠螺桿之傳動而使一外框部移動，進而帶動一連接葉片之葉片支撐部以第一軸心為中心旋轉一預定角度，以達到調整葉片角度之目的；故，本發明兼具穩定性高及壽命長等優點及功效。

Description

風力發電機葉片之變槳機構

本發明係有關一種風力發電機葉片之變槳機構，特別是指一種具有滾珠螺桿之風力發電機葉片之變槳機構，其兼具穩定性高及壽命長等優點及功效。

如第十圖所示，中華民國公開編號第200925414之「風力發電機之葉片旋角驅動裝置及其驅動方法」係以一永磁式同步馬達驅動器91(Permanent Magnet Synchronous Motor Drive:PMSM Drive)對應於每一葉片92，該永磁式同步馬達驅動器91(PMSM Drive)的輸入電源為三相交流電源，用以接受一輪轂控制器93之命令對一交流旋角電動機94(ACPM)進行磁場導向控制，以驅動該交流旋角電動機94(ACPM)驅動對應之葉片92轉動至所要求旋角位置。

中華民國公開編號第200925414之「風力發電機之葉片旋角驅動裝置及其驅動方法」主要由馬達帶動來達到葉片92轉動，當該葉片92受到強風侵襲時，可能會產生跳齒現象；且當該交流旋角電動機94失效時，該葉片92可能不受控制而導致損壞。

如第十一圖所示，中華民國公開編號第201131073之「風力發電機之葉片螺距自動調整裝置」係包括一輪轂81，其具有一轂身811；至少三接合部82，係分設於該轂身811之周側；至少三葉片83，其結合於該輪轂81上，且三葉片83分別具有一長形葉身831，其特徵在於各該葉片83係分別得沿各該葉身831之長軸方向，各自相對於該轂身811於一伸出及一縮回位置間為線性之伸縮位移；以及至少三導部84，係分別設於一接合端832及所串接之接合部82間，各自具有呈相互嵌卡滑接之至少一長形滑槽841與至少一插體842，分設於該接合端832與該接合部82之相向端面間，並使該滑槽841之長軸相對於對應之葉身831長軸呈斜向，用以導引各該葉片83於伸縮位移之同時改變螺距角；至少三拘束件85(由拉縮彈簧構成)，係分設於彼此呈串接之接合端832與接合部82間，用以提供拉力以維持對應葉片83位於該縮回位置上。

中華民國公開編號第201131073之「風力發電機之葉片螺距自動調整裝置」利用離心力對該葉片83調整螺距角，其用以提供拉力以維持對應葉片83位於該縮回位置上之拉縮彈簧(即該拘束件85)，會隨使用時間產生疲勞現象，最後失去作用，而使其裝置失去功能。

因此，有必要研發新產品，以解決上述缺點及問題。

本發明之目的在於提供一種風力發電機葉片之變槳機構，其兼具穩定性高及壽命長等優點及功效，用以解決習知技術可能產生跳齒、損壞及彈簧疲勞等問題。

本發明解決上述問題之技術手段係提供一種風力發電機葉片之變槳機構，其包括：一機殼部，其上具有複數個葉片孔；複數個葉片支撐部，分別樞設於該葉片孔上而可沿一第一軸心偏轉；每一葉片支撐部係用以連接一葉片；複數組變槳控制部，每一變槳控制部係具有：一旋轉台，其具有一旋轉軸而樞設於該機殼部上；一支撐部驅動件，其係連結固定於該葉片支撐部上；一外框，其具有一外框樞接孔及一滾珠螺孔；該外框樞接孔係樞設於該支撐部驅動件；一滾珠螺桿組，其具有一滾珠螺桿、一對滾珠螺桿支撐部；該滾珠螺桿之兩端係樞接於該對滾珠螺桿支撐部上；該滾珠螺桿係穿過且設於該滾珠螺孔上；一馬達，其具有一動力輸出軸，用以連接及驅動該滾珠螺桿旋轉，進而使得該外框移動而帶動該葉片支撐部以該第一軸心為中心而旋轉一預定角度。

本發明又提供一種風力發電機葉片之變槳機構，其包括：一機殼部，其上具有複數個葉片孔；複數個葉片支撐部，分別樞設於該葉片孔上而可沿一第一軸心偏轉；每一葉片支撐部係用以連接一葉片；複數組變槳控制部，每一變槳控制部係具有：一旋轉台，其具有一旋轉軸而樞設於該機殼部上；一支撐部驅動件，其係連結固定於該葉片支撐部上；一外框，其具有一外框樞接孔、一滾珠螺桿、一對滾珠螺桿支撐部及一對固定桿；該滾珠螺桿之兩端係樞設於該對滾珠螺桿支撐部上；一滾珠螺帽組，其具有一滾珠螺帽承座及一滾珠螺帽；該滾珠螺帽係樞設於該滾珠螺帽承座而可自由轉動但不會軸向位移，該滾珠螺帽上係設有一滾珠螺孔；該滾珠螺桿係穿過且設於該滾珠螺孔上；一馬達，其具有一動力輸出軸及一傳動件，該傳動件係被動力輸出軸帶動且用以連接及驅動該滾珠螺帽旋轉，進而使得該外框移動而帶動該葉片支撐部以該第一軸心為中心旋轉一預定角度。

本發明之上述目的與優點，不難從下述所選用實施例之詳細說明與附圖中，獲得深入瞭解。

茲以下列實施例並配合圖式詳細說明本發明於後：

如第一A至第三圖所示，其係為本發明之風力發電機葉片之變槳機構的第一實施例，其包括：一機殼部10、複數葉片支撐部20及複數組變槳控制部30。

關於該機殼部10，其上具有複數個葉片孔11。

複數個葉片支撐部20係分別樞設於該葉片孔11上而可沿一第一軸心X1偏轉；每一葉片支撐部20係用以連接一葉片10A。

每一變槳控制部30係具有：一旋轉台31、一支撐部驅動件32、一外框33、一滾珠螺桿組34及一馬達35。

該旋轉台31其具有一旋轉軸311而樞設於該機殼部10上；該支撐部驅動件32，其係連結固定於該葉片支撐部20上。

關於該外框33，其具有一外框樞接孔331及一滾珠螺孔30A；該外框樞接孔331係樞設於該支撐部驅動件32。

該滾珠螺桿組34係具有一滾珠螺桿30B、一對滾珠螺桿支撐部30C；該滾珠螺桿30B之兩端係樞接於該對滾珠螺桿支撐部30C上；該滾珠螺桿30B係穿過且設於該滾珠螺孔30A上。

而該馬達35係具有一動力輸出軸351，用以連接及驅動該滾珠螺桿30B旋轉，進而使得該外框33移動而帶動該葉片支撐部20以該第一軸心X1為中心旋轉一預定角度θ。

更詳細的說，在第一實施例中，該馬達35驅動該滾珠螺桿30B轉動後，該滾珠螺孔30A於該滾珠螺桿30B上之位置也會被帶動而改變，進而達到該外框33之移動，使該支撐部驅動件32帶動該葉片支撐部20以該第一軸心X1為中心而旋轉一預定角度θ。

如第四及第五圖所示，當該馬達35驅動該滾珠螺桿30B轉動並帶動該外框33往前移動時，該葉片支撐部20係以該第一軸心X1為中心而轉動一預定角度θ；當然，在該外框33之移動過程中，該旋轉台31也會以該旋轉軸311為軸心，隨著該葉片支撐部20之轉動而偏轉。

關於該葉片支撐部20，其係連結風力發電機之葉片10A；藉此，當該葉片支撐部20被帶動而旋轉一預定角度θ時，即可帶動該葉片10A改變槳距角。

如第六至第七圖所示，其係為本發明之風力發電機葉片之變槳機構的第二實施例，其包括：一機殼部10、複數個葉片支撐部20及複數組變槳控制部30。

關於該機殼部10，其上具有複數個葉片孔11。

複數個葉片支撐部20係分別樞設於該葉片孔11上而可沿一第一軸心X1偏轉；每一葉片支撐部20係用以連接一葉片10A。

每一變槳控制部30係具有：一旋轉台31、一支撐部驅動件32、一外框33、一滾珠螺帽組36及一馬達35。

該旋轉台31，其具有一旋轉軸311而樞設於該機殼部10上；該支撐部驅動件32，其係連結固定於該葉片支撐部20上。

關於該外框33，其具有一外框樞接孔331、一滾珠螺桿30B、一對滾珠螺桿支撐部30C及一對固定桿332；該滾珠螺桿30B之兩端係樞設於該對滾珠螺桿支撐部30C上。

該滾珠螺帽組36係具有一滾珠螺帽承座361及一滾珠螺帽362；該滾珠螺帽362係樞設於該滾珠螺帽承座361而可自由轉動但不會軸向位移，該滾珠螺帽362上係設有一滾珠螺孔30A；該滾珠螺桿30B係穿過且設於該滾珠螺孔30A上。

而該馬達35係具有一動力輸出軸351及一傳動件352，該傳動件352係被動力輸出軸351帶動且用以連接及驅動該滾珠螺帽362旋轉，進而使得該外框33移動而帶動該葉片支撐部20以該第一軸心X1為中心旋轉一預定角度θ。

更詳細的說，在第二實施例中，該馬達35驅動該滾珠螺帽362轉動後，該滾珠螺孔30A之轉動係會帶動該滾珠螺桿30B進行軸向移動，進而達到該外框33之移動，使該支撐部驅動件32帶動該葉片支撐部20以該第一軸心X1為中心而旋轉一預定角度θ。

如第八及第九圖所示，當該馬達35驅動該滾珠螺帽362轉動並帶動該外框33往前移動時，該葉片支撐部20係以該第一軸心X1為中心而轉動一預定角度θ。

關於該滾珠螺帽362，其係具有一樞轉部362A及一連動部362B；該樞轉部362A係樞設於該滾珠螺帽承座361而可自由轉動但不會軸向位移，而該連動部362B則是被該馬達35之連動件352所連動。

由上述說明可知，本發明利用該滾珠螺桿30B之傳動設計，使該葉片支撐部20轉動來達到變槳之目的，具有高速、高精密度及高可靠之特點；另外，當該葉片10A受到侵襲時，因該滾珠螺桿30B有「自鎖」功能，不會產生一般馬達傳動之跳齒現象。

綜上所述，本發明之優點及功效可歸納為：

[1]穩定性高。中華民國公開編號第200925414之「風力發電機之葉片旋角驅動裝置及其驅動方法」主要由馬達帶動來達到葉片92轉動，當該葉片92受到強風侵襲時，可能會產生跳齒現象，且當該交流旋角電動機94失效時，該葉片92可能不受控制而導致損壞；而本發明利用滾珠螺桿進行傳動，其具有高速、高精度及高可靠之特點，故，在受到強風侵襲時具有自鎖功能，可避免跳齒及損壞，具有穩定性高之優點。

[2]壽命長。中華民國公開編號第201131073之「風力發電機之葉片螺距自動調整裝置」利用離心力對該葉片83調整螺距角，其用以提供拉力以維持對應葉片83位於該縮回位置上之拉縮彈簧(即該拘束件85)，會隨使用時間產生疲勞現象，最後失去作用，而使其裝置失去功能；而本發明採用滾珠螺桿來達到驅動，具有高速、高精度及高可靠之特點，不易損壞且彈簧之疲勞現象，故，可使用壽命較長。

以上僅是藉由較佳實施例詳細說明本發明，對於該實施例所做的任何簡單修改與變化，皆不脫離本發明之精神與範圍。

由以上詳細說明，可使熟知本項技藝者明瞭本發明的確可達成前述目的，實已符合專利法之規定，爰提出發明專利申請。

10．．．機殼部

10A．．．葉片

11．．．葉片孔

20．．．葉片支撐部

30．．．變槳控制部

30A．．．滾珠螺孔

30B．．．滾珠螺桿

30C．．．滾珠螺桿支撐部

31．．．旋轉台

311．．．旋轉軸

32．．．支撐部驅動件

33．．．外框

331．．．外框樞接孔

332．．．固定桿

34．．．滾珠螺桿組

35．．．馬達

351．．．動力輸出軸

352．．．傳動件

36．．．滾珠螺帽組

361．．．滾珠螺帽承座

362．．．滾珠螺帽

362A．．．樞轉部

362B．．．連動部

θ．．．預定角度

X1．．．第一軸心

91．．．永磁式同步馬達驅動器

92．．．葉片

93．．．輪轂控制器

94．．．交流旋角電動機

81．．．輪轂

811．．．轂身

82．．．接合部

83．．．葉片

831．．．長形葉身

832．．．接合端

84．．．導部

841．．．滑槽

85．．．拘束件

第一A圖係本發明之風力發電機葉片之變槳機構之外觀示意圖

第一B圖係本發明之機殼部之示意圖

第二圖係本發明之變槳控制部之示意圖

第三圖係本發明之變槳控制部之分解示意圖

第四圖係本發明之作動過程一之示意圖

第五圖係本發明之作動過程二之示意圖

第六圖係本發明之第二實施例之示意圖

第七圖係本發明之第二實施例之分解示意圖

第八圖係本發明之第二實施例之作動過程一之示意圖

第九圖係本發明之第二實施例之作動過程二之示意圖

第十圖係習知技術一之示意圖

第十一圖係習知技術二之示意圖

20．．．葉片支撐部

30．．．變槳控制部

30A．．．滾珠螺孔

30B．．．滾珠螺桿

30C．．．滾珠螺桿支撐部

31．．．旋轉台

311．．．旋轉軸

32．．．支撐部驅動件

33．．．外框

331．．．外框樞接孔

34．．．滾珠螺桿組

35．．．馬達

351．．．動力輸出軸

X1．．．第一軸心

Claims (3)

1. 一種風力發電機葉片之變槳機構，其包括：一機殼部，其上具有複數個葉片孔；複數個葉片支撐部，分別樞設於該葉片孔上而可沿一第一軸心偏轉；每一葉片支撐部係用以連接一葉片；複數組變槳控制部，每一變槳控制部係具有：一旋轉台，其具有一旋轉軸而樞設於該機殼部上；一支撐部驅動件，其係連結固定於該葉片支撐部上；一外框，其具有一外框樞接孔及一滾珠螺孔；該外框樞接孔係樞設於該支撐部驅動件；一滾珠螺桿組，其具有一滾珠螺桿、一對滾珠螺桿支撐部；該滾珠螺桿之兩端係樞接於該對滾珠螺桿支撐部上；該滾珠螺桿係穿過且設於該滾珠螺孔上；一馬達，其具有一動力輸出軸，用以連接及驅動該滾珠螺桿旋轉，進而使得該外框移動而帶動該葉片支撐部以該第一軸心為中心旋轉一預定角度。
2. 一種風力發電機葉片之變槳機構，其包括：一機殼部，其上具有複數個葉片孔；複數個葉片支撐部，分別樞設於該葉片孔上而可沿一第一軸心偏轉；每一葉片支撐部係用以連接一葉片；複數組變槳控制部，每一變槳控制部係具有：一旋轉台，其具有一旋轉軸而樞設於該機殼部上；一支撐部驅動件，其係連結固定於該葉片支撐部上；一外框，其具有一外框樞接孔、一滾珠螺桿、一對滾珠螺桿支撐部及一對固定桿；該滾珠螺桿之兩端係樞設於該對滾珠螺桿支撐部上；一滾珠螺帽組，其具有一滾珠螺帽承座及一滾珠螺帽；該滾珠螺帽係樞設於該滾珠螺帽承座而可自由轉動但不會軸向位移，該滾珠螺帽上係設有一滾珠螺孔；該滾珠螺桿係穿過且設於該滾珠螺孔上；一馬達，其具有一動力輸出軸及一傳動件，該傳動件係被動力輸出軸帶動且用以連接及驅動該滾珠螺帽旋轉，進而使得該外框移動而帶動該葉片支撐部以該第一軸心為中心旋轉一預定角度。
3. 如申請專利範圍第2項所述之風力發電機葉片之變槳機構，其中，該滾珠螺帽係具有一樞轉部及一連動部；該樞轉部係樞設於該滾珠螺帽承座而可自由轉動但不會軸向位移，而該連動部則是被該馬達之連動件所連動。