專利名稱：主動變漿風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主動變漿風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
風(fēng)能作來可再生、綠色環(huán)保能源，是我國目前發(fā)展的主要新能源之一。在風(fēng)力發(fā)電中，由于自然界的風(fēng)速不穩(wěn)定，為了提高風(fēng)能的利用率，多葉片的大中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般采用電動變漿距的控制技術(shù)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)(以下簡稱風(fēng)機(jī))的變槳系統(tǒng)的所有部件都安裝在輪轂上。風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時所有部件都隨輪轂以一定的速度旋轉(zhuǎn)。變槳系統(tǒng)通過控制葉片的角度來控制風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制風(fēng)機(jī)的輸出功率，并能夠通過空氣動力制動的方式使風(fēng)機(jī)安全停機(jī)。風(fēng)機(jī)的葉片(根部)通過變槳軸承與輪轂相連，每個葉片都要有自己的相對獨(dú)立的電控同步的變槳驅(qū)動系統(tǒng)。變槳驅(qū)動系統(tǒng)通過一個小齒輪與變槳軸承內(nèi)齒嚙合聯(lián)動。風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行期間，當(dāng)風(fēng)速超過機(jī)組額定風(fēng)速時(風(fēng)速在12m/s到25m/s之間時)，為了控制功率輸出變槳角度限定在O度到30度之間(變槳角度根據(jù)風(fēng)速的變化進(jìn)行自動調(diào)整)，通過控制葉片的角度使風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速保持恒定。任何情況引起的停機(jī)都會使葉片順槳到90度位置(執(zhí)行緊急順槳命令時葉片會順槳到91度限位位置)。變槳系統(tǒng)有時需要由備用電池供電進(jìn)行變槳操作(比如變槳系統(tǒng)的主電源供電失效后)，因此變槳系統(tǒng)必須配備備用電池以確保機(jī)組發(fā)生嚴(yán)重故障或重大事故的情況下可以安全停機(jī)(葉片順槳到91度限位位置)。此外還需要一個冗余限位開關(guān)(用于95度限位)，在主限位開關(guān)(用于91度限位)失效時確保變槳電機(jī)的安全制動。每個變槳驅(qū)動系統(tǒng)都配有一個絕對值編碼器安裝在電機(jī)的非驅(qū)動端(電機(jī)尾部)，還配有一個冗余的絕對值編碼器安裝在葉片根部變槳軸承內(nèi)齒旁，它通過一個小齒輪與變槳軸承內(nèi)齒嚙合聯(lián)動記錄變槳角度。風(fēng)機(jī)主控接收所有編碼器的信號，而變槳系統(tǒng)只應(yīng)用電機(jī)尾部編碼器的信號，只有當(dāng)電機(jī)尾部編碼器失效時風(fēng)機(jī)主控才會控制變槳系統(tǒng)應(yīng)用冗余編碼器的信號。
對于多葉片的大中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，一般采用電動變漿距的控制技術(shù)遇大風(fēng)甚至臺風(fēng)時，軸端帶外齒輪的變漿伺服電機(jī)直接驅(qū)動葉片變漿軸承的內(nèi)齒輪來調(diào)整葉片的漿距角，通過安裝在伺服電機(jī)上的測量漿距角的編碼器及變漿控制系統(tǒng)來控制葉片的漿距角，從而達(dá)到發(fā)電功率穩(wěn)定輸出或停機(jī)；電動變漿的控制系統(tǒng)機(jī)構(gòu)中的執(zhí)行驅(qū)動源一般是變漿伺服電機(jī)，通常也是安裝在機(jī)頭輪轂上，使機(jī)頭輪轂體積很大、機(jī)頭部位重量很重，葉輪的轉(zhuǎn)動慣量很大，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度影響很大；電動變漿控制系統(tǒng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，其制造、安裝難度大，故障多，成本較高。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般采用葉片失速控制技術(shù)或偏航控制技術(shù)或重力錘被動變漿控制技術(shù)來提高風(fēng)機(jī)的安全性，由于受惡劣天氣環(huán)境影響，存在發(fā)電功率控制不穩(wěn)定、發(fā)電效率低、安全性較差、風(fēng)機(jī)壽命較短等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種主動變漿風(fēng)力，發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、成本低、穩(wěn)定性好。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種主動變漿風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括葉片、軸承、機(jī)頭輪轂、發(fā)電機(jī)組、機(jī)殼、變漿控制系統(tǒng)、電位計，所述的葉片與軸承相連接并安裝在機(jī)頭輪轂上，機(jī)頭輪轂安裝在發(fā)電機(jī)主軸上，由變漿控制系統(tǒng)控制主動變漿機(jī)構(gòu)驅(qū)動葉片轉(zhuǎn)動，所述的主動變漿機(jī)構(gòu)包括與葉片連接的軸承和曲柄、聯(lián)動桿、聯(lián)動盤、減震彈簧、帶自鎖的電動推桿和電位計，所述的電位計的輸出信號通過滑環(huán)與變漿控制系統(tǒng)連接，電動推桿作為主動變漿機(jī)構(gòu)的執(zhí)行驅(qū)動源安裝在發(fā)電機(jī)組上，發(fā)電機(jī)組安裝在機(jī)殼上；電位計安裝在電動推桿上；滑環(huán)安裝在回轉(zhuǎn)法蘭上，回轉(zhuǎn)法蘭通過回轉(zhuǎn)軸承安裝在機(jī)殼上；由曲柄、與曲柄連接的聯(lián)動桿、與聯(lián)動桿連接的聯(lián)動盤構(gòu)成聯(lián)動機(jī)構(gòu)，聯(lián)動盤滑動安裝在設(shè)有主軸中心孔的發(fā)電機(jī)主軸上，聯(lián)動盤與穿過電機(jī)主軸中心孔的電動推桿連接，聯(lián)動盤與機(jī)頭輪轂之間設(shè)減震彈簧。本發(fā)明的葉片裝有軸承，使葉片能轉(zhuǎn)動，變漿控制系統(tǒng)控制主動變漿機(jī)構(gòu)動作來驅(qū)動葉片轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)變漿。聯(lián)動機(jī)構(gòu)固定在機(jī)頭輪轂上，而電動推桿作為主動變漿機(jī)構(gòu)的執(zhí)行驅(qū)動源安裝相對葉片的發(fā)電機(jī)組一側(cè)，減小了機(jī)頭的體積和重量，葉輪的轉(zhuǎn)動慣量減小，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度影響減低；使發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、成本低、穩(wěn)定性好。在上述方案基礎(chǔ)上，所述的電動推桿包括與之連接的變漿推桿、推力軸承、檔圈和導(dǎo)桿，所述的變漿推桿分別與聯(lián)動盤、電動推桿連接、并從發(fā)電機(jī)主軸中心孔穿過；所述的推力軸承安裝在變漿推桿和電動推桿上的導(dǎo)桿及檔圈上，其中，檔圈與導(dǎo)桿連接。在上述方案基礎(chǔ)上，所述電動推桿上的導(dǎo)桿連接電位計上的滑塊，導(dǎo)桿伸縮動作依次通過檔圈、推力軸承、變漿推桿、聯(lián)動盤、聯(lián)動桿、曲柄使葉片變漿或回漿，同時，導(dǎo)桿帶動電位計上的滑塊動作，電位計發(fā)出的信號通過滑環(huán)傳給變漿控制系統(tǒng)，變漿控制系統(tǒng)通過電位計發(fā)出的輸出信號來確定葉片變漿的位置以及變漿角度的大小，使聯(lián)動盤在發(fā)電機(jī)主軸上滑動。本發(fā)明的工作原理是電動推桿能自鎖，當(dāng)風(fēng)小或風(fēng)力平穩(wěn)葉片不需要變漿時，主動變漿機(jī)構(gòu)的電動推桿處于自鎖靜止?fàn)顟B(tài)，使葉片相對機(jī)頭輪轂處于靜止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)風(fēng)變大導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組發(fā)電量超過額定功率或風(fēng)變小導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組發(fā)電量小于額定功率葉片需要變漿或回漿時，主動變漿機(jī)構(gòu)的電動推桿開始工作，電動推桿上的導(dǎo)桿伸縮動作依次通過檔圈、推力軸承、變漿推桿、聯(lián)動盤、聯(lián)動桿、曲柄使葉片變漿或回漿，同時電動推桿上的導(dǎo)桿與電位計上的滑塊是連接的，從而帶動電位計上的滑塊動作，電位計發(fā)出的信號通過滑環(huán)傳給變漿控制系統(tǒng)，變漿控制系統(tǒng)通過電位計發(fā)出的輸出信號來確定葉片變漿的位置以及變漿角度的大?。宦?lián)動盤與發(fā)電機(jī)主軸是小間隙配合，使聯(lián)動盤能在發(fā)電機(jī)主軸上滑動，減震彈簧能使葉輪平穩(wěn)工作、減輕對主動變漿機(jī)構(gòu)零部件的機(jī)械沖擊。在上述方案基礎(chǔ)上，所述的電位計為獨(dú)立安裝，或與電動推桿合為一個整體。本發(fā)明主動變漿風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、穩(wěn)定性好的特點(diǎn),通過電動推桿來控制葉片變漿角度，從而實現(xiàn)葉片主動變漿；利用電動推桿的自鎖功能，在小風(fēng)或風(fēng)力平穩(wěn)時電動推桿不需要供電，能使葉片處于平穩(wěn)狀態(tài)，可以節(jié)省能源；同時主動變漿的執(zhí)行驅(qū)動源沒有裝在機(jī)頭輪轂上，有效減輕機(jī)頭部位的重量、減輕葉輪的轉(zhuǎn)動慣量，從而提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度；裝有電位計，通過變漿控制系統(tǒng)使葉片主動變漿更加平穩(wěn)、有度，能有效提高風(fēng)力發(fā)機(jī)的發(fā)電效率、安全性、穩(wěn)定性及運(yùn)行壽命。


圖1本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要部份結(jié)構(gòu)示意 圖2本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)初始安裝狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)剖視示意 圖3本發(fā)明的電動推桿安裝結(jié)構(gòu)示意 圖4本發(fā)明的葉片變漿90°后風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)剖示 圖5本發(fā)明的葉片初始安裝位置示意 圖6本發(fā)明的葉片變漿后位置結(jié)構(gòu)示意 圖7本發(fā)明的葉片變漿90°后位置結(jié)構(gòu)示意 圖8本發(fā)明的電位計與電動推桿初始安裝位置示意 圖9本發(fā)明的葉片變漿后電位計與電動推桿安裝位置示意 圖中標(biāo)號
I一葉片； 2—曲柄；3—聯(lián)動桿；
4—聯(lián)動盤； 5—發(fā)電機(jī)主軸；51—主軸中心孔；
6—軸承； 7—減震彈簧；8—機(jī)頭輪轂；
9 —發(fā)電機(jī)組；10 —機(jī)殼； 11 —電動推桿；
12—滑環(huán)； 13—回轉(zhuǎn)軸承；14—回轉(zhuǎn)法蘭；
15—變漿控制系統(tǒng)；16—變漿推桿；
17—檔圈； 18—推力軸承；19—電位計；
20—滑塊； 21—導(dǎo)桿。
具體實施例方式如圖1本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要部份結(jié)構(gòu)示意圖和圖2本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)初始安裝狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)剖視示意圖所示，一種主動變漿風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括葉片1、軸承6、機(jī)頭輪轂8、發(fā)電機(jī)組9、機(jī)殼10、變漿控制系統(tǒng)15、電位計19，所述的葉片I與軸承6相連接并安裝在機(jī)頭輪轂8上，機(jī)頭輪轂8安裝在發(fā)電機(jī)主軸5上，其中
由變漿控制系統(tǒng)15控制主動變漿機(jī)構(gòu)驅(qū)動葉片I轉(zhuǎn)動，所述的主動變漿機(jī)構(gòu)包括與葉片I連接的軸承6和曲柄2、聯(lián)動桿3、聯(lián)動盤4、減震彈簧7、帶自鎖的電動推桿11和電位計19，所述的電位計19的輸出信號通過滑環(huán)12與變漿控制系統(tǒng)15連接，電動推桿11作為主動變漿機(jī)構(gòu)的執(zhí)行驅(qū)動源安裝在發(fā)電機(jī)組9上，發(fā)電機(jī)組9安裝在機(jī)殼10上，電位計19安裝在電動推桿11上，滑環(huán)12安裝在回轉(zhuǎn)法蘭14上，回轉(zhuǎn)法蘭14通過回轉(zhuǎn)軸承13安裝在機(jī)殼10上，由曲柄2、與曲柄2連接的聯(lián)動桿3、與聯(lián)動桿3連接的聯(lián)動盤4構(gòu)成聯(lián)動機(jī)構(gòu)，聯(lián)動盤4滑動安裝在設(shè)有主軸中心孔51的發(fā)電機(jī)主軸5上，即與發(fā)電機(jī)主軸5是小間隙配合，聯(lián)動盤4與穿過電機(jī)主軸中心孔51的電動推桿11連接，聯(lián)動盤4與機(jī)頭輪轂8之間設(shè)減震彈簧7。葉片I裝有軸承6，使葉片I能作轉(zhuǎn)動，變漿控制系統(tǒng)15控制主動變漿機(jī)構(gòu)動作來驅(qū)動葉片I轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)變漿。如圖2和圖3本發(fā)明的電動推桿安裝結(jié)構(gòu)示意圖所示，所述的電動推桿11包括與之連接的變漿推桿16、推力軸承18、檔圈17和導(dǎo)桿21，所述的變漿推桿16分別與聯(lián)動盤4、電動推桿11連接、并從主軸中心孔51穿過；所述的推力軸承18安裝在變漿推桿16、電動推桿11上的導(dǎo)桿21及檔圈17上，其中，檔圈17與導(dǎo)桿21連接，該電動推桿能自鎖。如圖8本發(fā)明的電位計與電動推桿初始安裝位置示意圖和圖9本發(fā)明的葉片變漿后電位計與電動推桿安裝位置示意圖所示，所述電動推桿11上的導(dǎo)桿21連接電位計19上的滑塊20，導(dǎo)桿21伸縮動作依次通過檔圈17、推力軸承18、變漿推桿16、聯(lián)動盤4、聯(lián)動桿3、曲柄2使葉片I變漿或回漿，同時，導(dǎo)桿21帶動電位計19上的滑塊20動作，電位計19發(fā)出的信號通過滑環(huán)12傳給變漿控制系統(tǒng)15，變漿控制系統(tǒng)15通過電位計19發(fā)出的輸出信號來確定葉片I變漿的位置以及變漿角度的大小，使聯(lián)動盤4在發(fā)電機(jī)主軸5上滑動。圖8中電動推桿的長度為D，圖9中導(dǎo)桿伸縮位移后長度為D+H。所述的電位計19為獨(dú)立安裝，或與電動推桿11合為一個整體。如圖1至圖9所示，當(dāng)風(fēng)小發(fā)電機(jī)組9沒有達(dá)到額定功率，葉片I處于初始安裝狀態(tài)如圖2，主動變漿機(jī)構(gòu)的電動推桿11處于自鎖初始安裝位置，聯(lián)動盤4與發(fā)電機(jī)主軸5的端面有一定的空隙L ;當(dāng)風(fēng)變大導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組9發(fā)電量超過額定功率或風(fēng)變小導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組9發(fā)電量小于額定功率葉片I需要變漿或回漿時，主動變漿機(jī)構(gòu)的電動推桿11開始工作，電動推桿11上的導(dǎo)桿21在工作驅(qū)動力作用下伸縮位移，依次通過檔圈17、推力軸承18、變漿推桿16、聯(lián)動盤4、聯(lián)動桿3、曲柄2來驅(qū)動葉片I變漿或回漿，同時電動推桿11上的導(dǎo)桿21與電位計19上的滑塊20是連接的，從而帶動電位計19上的滑塊20動作，電位計19發(fā)出的輸出信號通過滑環(huán)12傳給變漿控制系統(tǒng)15，變漿控制系統(tǒng)15通過電位計19發(fā)出的信號來確定葉片I變漿的位置以及變漿角度的大??；當(dāng)大風(fēng)葉片I變漿b角度后發(fā)電機(jī)功率趨向平穩(wěn)，葉片I停止變漿時，主動變漿機(jī)構(gòu)的電動推桿11停止工作，此時電動推桿11的導(dǎo)桿21行程為H，聯(lián)動盤4與發(fā)電機(jī)主軸5的端面有一定的空隙距離增加到L+H，如圖4所示；當(dāng)遇特大風(fēng)或風(fēng)力發(fā)電機(jī)需要檢修，風(fēng)力發(fā)電機(jī)需要停機(jī)時，將葉片I變漿角度b調(diào)到最大，一般是90°如圖7，同時電動推桿11的工作行程H也達(dá)到最大值；聯(lián)動盤4與發(fā)電機(jī)主軸5滑動間隙是小間隙配合，使聯(lián)動盤5能在發(fā)電機(jī)主軸5上平穩(wěn)滑動，通過聯(lián)動桿3、曲柄2使多組葉片I能同步動作；減震彈簧7能使葉輪平穩(wěn)工作、減輕對主動變漿機(jī)構(gòu)零部件的機(jī)械沖擊。
權(quán)利要求
1.一種主動變漿風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括葉片(I)、軸承(6)、機(jī)頭輪轂(8)、發(fā)電機(jī)組(9)、機(jī)殼(10 )、變漿控制系統(tǒng)(15 )、電位計(19 )，所述的葉片(I)與軸承(6 )相連接并安裝在機(jī)頭輪轂(8 )上，機(jī)頭輪轂(8 )安裝在發(fā)電機(jī)主軸(5 )上，其特征在于由變漿控制系統(tǒng)(15 )控制主動變漿機(jī)構(gòu)驅(qū)動葉片(I)轉(zhuǎn)動，所述的主動變漿機(jī)構(gòu)包括與葉片(I)連接的軸承(6 )和曲柄(2)、聯(lián)動桿(3)、聯(lián)動盤(4)、減震彈簧(7)、帶自鎖的電動推桿(11)和電位計(19)，所述的電位計(19)的輸出信號通過滑環(huán)(12)與變漿控制系統(tǒng)(15)連接，電動推桿(11)作為主動變漿機(jī)構(gòu)的執(zhí)行驅(qū)動源安裝在發(fā)電機(jī)組(9)上，發(fā)電機(jī)組(9)安裝在機(jī)殼(10)上，電位計(19)安裝在電動推桿(11)上，滑環(huán)(12)安裝在回轉(zhuǎn)法蘭(14)上，回轉(zhuǎn)法蘭(14)通過回轉(zhuǎn)軸承(13)安裝在機(jī)殼(10)上，由曲柄(2)、與曲柄(2)連接的聯(lián)動桿(3)、與聯(lián)動桿(3)連接的聯(lián)動盤(4)構(gòu)成聯(lián)動機(jī)構(gòu)，聯(lián)動盤(4)滑動安裝在設(shè)有主軸中心孔(51)的發(fā)電機(jī)主軸(5)上，聯(lián)動盤(4)與穿過電機(jī)主軸中心孔(51)的電動推桿(11)連接，聯(lián)動盤(4)與機(jī)頭輪轂(8)之間設(shè)減震彈簧(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動變漿風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述的電動推桿(11)包括與之連接的變漿推桿(16)、推力軸承(18)、檔圈(17)和導(dǎo)桿(21)，所述的變漿推桿(16) 分別與聯(lián)動盤(4)、電動推桿(11)連接、并從發(fā)電機(jī)主軸中心孔(51)穿過；所述的推力軸承 (18)安裝在變漿推桿(16)、電動推桿(11)上的導(dǎo)桿(21)及檔圈(17)上，其中，檔圈(17)與導(dǎo)桿(21)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的主動變漿風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述電動推桿(11) 上的導(dǎo)桿(21)連接電位計(19)上的滑塊(20)，導(dǎo)桿(21)伸縮動作依次通過檔圈(17)、推力軸承(18)、變漿推桿(16)、聯(lián)動盤(4)、聯(lián)動桿(3)、曲柄(2)使葉片(I)變漿或回漿，同時， 導(dǎo)桿(21)帶動電位計(19)上的滑塊(20)動作，電位計(19)發(fā)出的信號通過滑環(huán)(12)傳給變漿控制系統(tǒng)(15)，變漿控制系統(tǒng)(15)通過電位計(19)發(fā)出的輸出信號來確定葉片(I) 變漿的位置以及變漿角度的大小，使聯(lián)動盤(4)在發(fā)電機(jī)主軸上滑動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的主動變漿風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述的電位計(19)為獨(dú)立安裝，或與電動推桿(11)合為一個整體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種主動變漿風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由變漿控制系統(tǒng)控制主動變漿機(jī)構(gòu)驅(qū)動葉片轉(zhuǎn)動，主動變漿機(jī)構(gòu)中由與葉片連接的曲柄、與曲柄連接的聯(lián)動桿、與聯(lián)動桿連接的聯(lián)動盤構(gòu)成聯(lián)動機(jī)構(gòu)，聯(lián)動盤滑動安裝在設(shè)有主軸中心孔的發(fā)電機(jī)主軸上，聯(lián)動盤與穿過電機(jī)主軸中心孔的電動推桿連接，聯(lián)動盤與機(jī)頭輪轂之間設(shè)減震彈簧，帶自鎖的電動推桿作為主動變漿機(jī)構(gòu)的執(zhí)行驅(qū)動源安裝在發(fā)電機(jī)組上，電位計安裝在電動推桿上，所述的電位計的輸出信號通過滑環(huán)與變漿控制系統(tǒng)連接。具有機(jī)頭重量減小，減輕葉輪的轉(zhuǎn)動慣量，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度；葉片主動變漿更加平穩(wěn)有度，提高了發(fā)電效率、安全性、穩(wěn)定性及運(yùn)行壽命。
文檔編號F03D7/04GK102996346SQ201210587880
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者王一鳴, 斯哲華 申請人:寧波錦浪新能源科技有限公司