專利名稱：葉輪機械變槳裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種風力發電裝置，尤其涉及一種用于風力發電機的葉輪變槳裝置。
背景技術：
目前，可再生能源日益減少，同時給環境造成了嚴重的破壞，我國對新能源的發展非常重視，風能是其中一個重要的部分。在中小型風力發電機中，一般把葉片固定在輪轂上，其槳距角不變，這種風機一般效率較低，同時抵抗大風能力較差。目前，有部分廠家使用變槳技術實現對風能的最大利用，但是存在機械變槳系統易磨損，可靠性低等缺點，容易造成破壞。電控變槳系統有穩定性差,成本高,故障源多等缺點。
發明內容
本發明的目的是針對以上技術的不足，提供一種新型的葉輪機械變槳裝置，從而克服現有技術的部分或全部缺陷。為實現上述目的，本發明所采取的技術方案是本發明風力發電機葉輪機械變槳裝置包括離心動力機構、變槳機構、連接盤、中間拉桿、復位彈簧、輪轂和定位塊；所述離心動力機構由至少兩個離心單元組成，每個離心單元包括離心塊、傳力片和連接片；在每個離心單元中，離心塊與傳力片固定連接，傳力片與連接片通過關節螺栓連接；各離心單元的傳力片分別通過關節螺栓安裝在輪轂上，各離心單元的連接片分別通過關節螺栓安裝在連接盤上，各離心單元沿輪轂的旋轉方向呈環形分布且各離心單元在運動時互不干涉；所述變槳機構由至少兩個變槳單元組成，每個變槳單元包括葉片拉桿、力臂片、葉片軸、葉片和固定盤；在每個變槳單元中，葉片軸插入到輪轂的葉片安裝孔中，固定盤與輪轂固定連接，葉片軸置于固定盤和輪轂之間，并且葉片軸與輪轂能夠相對轉動；力臂片固定安裝在葉片軸的根部，葉片軸的頂部與葉片固定連接；葉片拉桿的一端通過關節螺栓與連接盤連接，葉片拉桿的另一端通過關節螺栓與力臂片相連；各變槳單元沿輪轂的旋轉方向呈環形分布；所述復位彈簧套在中間拉桿上，復位彈簧的一端壓在輪轂的外側面上，復位彈簧的另一端固定有帶內螺紋孔的定位塊，所述定位塊與中間拉桿的加工有外螺紋的一端螺紋連接，中間拉桿的另一端與連接盤固定連接；復位彈簧與各離心單元的離心塊分位于輪轂的兩側。進一步地，本發明所述離心單元和/或各所述變槳單元沿輪轂的旋轉方向呈環形均勻分布。進一步地，本發明所述輪轂上開設有兩個以上第一離心單元安裝孔，各第一離心單元安裝孔沿輪轂的旋轉方向呈環形分布，各所述離心單元的傳力片分別安裝于對應的第一離心單元安裝孔上。進一步地，本發明各所述離心單元的傳力片分別通過相應的安裝座安裝于對應的第一離心單元安裝孔上。進一步地，本發明所述連接盤上開設有兩個以上第二離心單元安裝孔，各第二離心單元安裝孔沿輪轂的旋轉方向呈環形分布，各所述變槳單元的葉片拉桿分別安裝于對應的第二離心單元安裝孔上。與現有技術相比，本發明的有益效果是本發明的連接盤與中間拉桿固定，同時與各變槳單元的葉片拉桿連接，工作時中間拉桿帶動連接盤作軸向移動，使各變槳單元的葉片拉桿的軸向位移相等，進而使各變槳單元的力臂片轉角相等，這樣可保證所有的葉片迎風角度一致；結構包含至少兩個離心單元，旋轉時可以產生足夠的離心力，同時離心單元均勻分布使整個結構平衡。當離心塊隨著輪轂轉動時，產生偏離軸心的離心力，離心力通過傳動片和傳力桿拉動連接盤，連接盤使復位彈簧發生變形，同時帶動所有變槳單元，從而改變所有葉片的迎風角度。當葉輪轉速減小時，復位彈簧起到復位作用，復位彈簧的彈性力可推動連接盤向反方向移動，從而使葉片的迎風角恢復。在整個過程中，葉片的迎風角都能隨風速的變化而變化，這樣可以使葉輪在每個風速下都處于較好的迎風角，確保了風力發電機運行的安全、穩定、高效。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行進一步描述。圖1發明葉輪機械變槳裝置的結構 圖2是離心單元的結構示意 圖3是變槳單元的結構示意 圖4是輪轂的結構示意 圖5是葉輪機械變槳裝置的內部結構示意圖(局部)；
圖6是連接盤的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明葉輪機械變槳裝置包括離心動力機構、變槳機構、連接盤3、復位彈簧4、中間拉桿5、輪轂15和定位塊2。如圖2所示，離心動力機構由至少兩個離心單元組成，離心單元在輪轂15上沿輪轂15的旋轉方向呈環形均勻分布，各離心單元運行時互不干涉。每個離心單元由離心塊6、傳力片7和連接片8組成，離心塊6與傳力片7固定連接，傳力片7和連接片8通過關節螺栓16連接，關節螺栓16保證傳力片7和連接片8之間可以相對轉動。各離心單元的傳力片7可分別通過相應的安裝座17安裝于對應的第一離心單元安裝孔上19。如圖1所示，各個離心單元的傳力片7通過關節螺栓16與已經固定在輪轂15上的安裝座17連接，與不同傳力片7相連接的安裝座17互不相同。其中，安裝座17通過螺紋連接的方式或焊接的方式固定在輪轂15的第一離心單元安裝孔19上，優選地，第一離心單元安裝孔19在輪轂上沿輪轂15的旋轉方向呈環形均勻分布。如圖6所示，連接盤3開設有多個第二離心單元安裝孔22，優選地，各第二離心單元安裝孔22在連接盤
3上沿輪轂15的旋轉方向呈環形均勻分布；第二離心單元安裝孔22與離心單元--對應，
即連接盤3在各第二離心單元安裝孔22處一一對應地與一個離心單元的連接片8通過關節螺栓16連接(參見圖1和圖2)。如圖3所示，變槳機構由至少兩個變槳單元組成，每個變槳單元由固定盤18、力臂片10、葉片拉桿9、葉片軸11和一個葉片I組成。如圖4所示，輪轂15上沿周向間隔的有多個葉片安裝孔13(圖4中示例性地示出了 3個葉片安裝孔13)。結合圖3和圖4所示，將葉片軸11插入到對應的葉片安裝孔13中，葉片軸11和葉片安裝孔13之間可以相對轉動；再將固定盤18通過螺栓固定在輪轂15上，使葉片軸11置于固定盤18和輪轂15之間；力臂片10用螺栓固定在葉片軸11的根部，葉片I用螺栓固定在葉片軸11的頂部；葉片拉桿9的一端通過關節螺栓16與連接盤3連接，葉片拉桿9的另一端則通過關節螺栓16與力臂片10相連。如圖6所示，連接盤3開設有變槳單元安裝孔21，在連接盤3上呈環形均勻分布，變槳單元安裝孔21的數量與變槳單元的數量相等。復位彈簧4套在中間拉桿5上；并且，復位彈簧4的一端壓在輪轂15的外側面上，復位彈簧4的另一端固定有帶內螺紋孔的定位塊2，定位塊2與中間拉桿5的加工有外螺紋的一端螺紋連接，中間拉桿5的另一端則與連接盤3固定連接，復位彈簧4與各離心單元的離心塊分位于輪轂15的兩側。如圖6所示，連接盤3的中心還開設有中間拉桿安裝孔20。由于各傳力片7與輪轂15之間，各傳力片7與連接盤3之間，連接盤3與各葉片拉桿9之間，力臂片10與對應的葉片拉桿9之間均通過關節螺栓16連接，因此它們之間可以相對轉動。如圖4所示，輪轂15包括輪轂基體14，輪轂基體14的中心開有中心軸孔，在輪轂基體14上沿輪轂15的旋轉方向間隔的有葉片安裝孔13,從而使葉片安裝孔13沿輪轂15的旋轉方向呈環形均勻分布；并且,各葉片安裝孔13的中心軸線與輪轂基體14的中心軸孔的中心軸線相互垂直；在輪轂基體14上還沿輪轂15的旋轉方向間隔地開設有第一離心單元安裝孔19，第一離心單元安裝孔19沿輪轂15的旋轉方向呈環形均勻分布，并且，各第一離心單元安裝孔19的中心軸線與輪轂基體14的中心軸孔的中心軸線相互平行。輪轂基體14上還設有輪轂加強筋12。在圖4中所示的是有三個葉片I的風力發電機的輪轂15，輪轂15也相應的有3個葉片安裝孔13。在圖5中示例地給出了其中一個離心動力單元與一個變槳單元的安裝關系示意圖。圖6為連接盤3的結構示意圖，如圖6所示，在連接盤3的中心開有中間拉桿連接孔20，中間拉桿連接孔20的中心軸線與輪轂基體14的中心軸孔的中心軸線相互平行；在連接盤3上沿著中間拉桿連接孔20的外圓周開有多個變槳單元連接孔21和第二離心單元連接孔22，其中，各變槳單元連接孔21分布在各第二離心單元連接孔22的外圍。參看圖1至圖6，各變槳單元連接孔21和各第二離心單元連接孔22的中心軸線與輪轂基體14的中心軸孔的中心軸線相互平行，各變槳單元連接孔21和各第二離心單元連接孔22沿輪轂15的旋轉方向呈環形均勻分布，最終使各離心單元和各變槳單元沿輪轂15的旋轉方向呈環形均勻分布。本發明的機械變槳裝置工作原理是利用離心力驅動葉片軸11轉動，而風速的變化會導致葉輪轉速的變化，從而改變離心力，進而改變迎風角。具體工作過程為當風速低于切入風速時葉片I處于初始槳距角，此時葉片I可以產生較大的啟動力矩，有利于低風速啟動；葉輪啟動后，隨著轉速增加時，離心動力機構產生變槳源動力，當離心塊6隨著輪轂15轉動，產生偏離軸心的離心力，離心力通過傳動片7和傳力桿8拉動連接盤3，連接盤3使復位彈簧4發生變形，同時由連接盤3帶動變槳機構的所有變槳單元，使葉片I迅速處于較佳的迎風角，這樣可以保證額定風速以下風機的輸出功率，連接盤3同時與各變槳單元的葉片拉桿9連接，工作時中間拉桿5帶動連接盤3軸向移動，使各變槳單元的葉片拉桿9的軸向位移相等，進而使各變槳單元的力臂片10轉角相等，這樣可保證所有的葉片I迎風角度一致；結構包含至少兩個離心單元，旋轉時可以產生足夠的離心力，同時離心單元均勻分布使整個結構平衡。當超過額定風速時，葉輪轉速小幅提高，進一步改變槳距角，此時可以限制葉輪的驅動力矩，從而限制了轉速的進一步提高，使整個結構安全。當葉輪轉速減小時，復位彈簧4起到復位作用，彈簧的彈性力推動連接盤3向反方向移動，從而使葉片I的迎風角恢復。整個過程，葉片I迎風角都能隨風速的變化而變化，這樣可以使葉輪在每個風速下都處于較好的迎風角。本發明整體結構簡單，響應即時；可以實現低風速時有較佳的啟動角，額定風速時使葉輪處于最佳尖速比，高風速時限速；整個關節結構使用耐磨關節軸承，使用壽命長，確保了風力發電機運行的安全、穩定、高效。
權利要求
1.一種風力發電機葉輪機械變槳裝置，其特征是包括離心動力機構、變槳機構、連接盤、中間拉桿、復位彈簧、輪轂和定位塊；所述離心動力機構由至少兩個離心單元組成，每個離心單元包括離心塊、傳力片和連接片；在每個離心單元中，離心塊與傳力片固定連接，傳力片與連接片通過關節螺栓連接； 各離心單元的傳力片分別通過關節螺栓安裝在輪轂上，各離心單元的連接片分別通過關節螺栓安裝在連接盤上，各離心單元沿輪轂的旋轉方向呈環形分布且各離心單元在運動時互不干涉；所述變槳機構由至少兩個變槳單元組成，每個變槳單元包括葉片拉桿、力臂片、葉片軸、葉片和固定盤；在每個變槳單元中，葉片軸插入到輪轂的葉片安裝孔中，固定盤與輪轂固定連接，葉片軸置于固定盤和輪轂之間，并且葉片軸與輪轂能夠相對轉動；力臂片固定安裝在葉片軸的根部，葉片軸的頂部與葉片固定連接；葉片拉桿的一端通過關節螺栓與連接盤連接，葉片拉桿的另一端通過關節螺栓與力臂片相連；各變槳單元沿輪轂的旋轉方向呈環形分布；所述復位彈簧套在中間拉桿上，復位彈簧的一端壓在輪轂的外側面上，復位彈簧的另一端固定有帶內螺紋孔的定位塊，所述定位塊與中間拉桿的加工有外螺紋的一端螺紋連接，中間拉桿的另一端與連接盤固定連接；復位彈簧與各離心單元的離心塊分位于輪轂的兩側。
2.根據權利要求1所述的風力發電機葉輪機械變槳裝置，其特征是各所述離心單元和/或各所述變槳單元沿輪轂的旋轉方向呈環形均勻分布。
3.根據權利要求1或2所述的風力發電機葉輪機械變槳裝置，其特征是所述輪轂上開設有兩個以上第一離心單元安裝孔，各第一離心單元安裝孔沿輪轂的旋轉方向呈環形分布，各所述離心單元的傳力片分別安裝于對應的第一離心單元安裝孔上。
4.根據權利要求3所述的風力發電機葉輪機械變槳裝置，其特征是各所述離心單元的傳力片分別通過相應的安裝座安裝于對應的第一離心單元安裝孔上。
5.根據權利要求1或2所述的風力發電機葉輪機械變槳裝置，其特征是所述連接盤上開設有兩個以上第二離心單元安裝孔，各第二離心單元安裝孔沿輪轂的旋轉方向呈環形分布，各所述變槳單元的葉片拉桿分別安裝于對應的第二離心單元安裝孔上。
6.根據權利要求3所述的風力發電機葉輪機械變槳裝置，其特征是所述連接盤上開設有兩個以上第二離心單元安裝孔，各第二離心單元安裝孔沿輪轂的旋轉方向呈環形分布，各所述變槳單元的葉片拉桿分別安裝于對應的第二離心單元安裝孔上。
7.根據權利要求4所述的風力發電機葉輪機械變槳裝置，其特征是所述連接盤上開設有兩個以上第二離心單元安裝孔，各第二離心單元安裝孔沿輪轂的旋轉方向呈環形分布，各所述變槳單元的葉片拉桿分別安裝于對應的第二離心單元安裝孔上。
全文摘要
本發明公開了一種風力發電機葉輪機械變槳裝置。它包括連接盤、中間拉桿、復位彈簧、輪轂、定位塊、由至少兩個離心單元組成的離心動力機構和由至少兩個變槳單元組成的變槳機構；各離心單元包括離心塊、傳力片和連接片；各離心單元分別與輪轂、連接盤連接，各離心單元沿輪轂的旋轉方向呈環形分布且各離心單元在運動時互不干涉；各變槳單元包括葉片拉桿、力臂片、葉片軸、葉片和固定盤，各變槳單元分別與輪轂、連接盤安裝在一起，各變槳單元的葉片沿輪轂的旋轉方向呈環形分布；復位彈簧套在中間拉桿上，復位彈簧的一端壓在輪轂的外側面上，復位彈簧的另一端通過帶內螺紋孔的定位塊與中間拉桿的一端螺紋連接，中間拉桿的另一端與連接盤固定連接。
文檔編號F03D7/00GK102996345SQ20121057375
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者陳波 申請人:浙江理工大學