專利名稱：基于風壓的風力機變槳距調(diào)速裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于風力發(fā)電機的調(diào)節(jié)控制裝置，涉及一種基于風壓的風力機變槳距調(diào)速
裝置。
背景技術：
風力機是把自然風能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，由于風速和風向在不斷的變化，因而風 力機的轉(zhuǎn)速和輸出功率也在變化。為了保障供電質(zhì)量和機組運轉(zhuǎn)工作的穩(wěn)定安全性，必須 對風能的隨意性作額定區(qū)域調(diào)節(jié)限定。為了控制風力機的轉(zhuǎn)速，以便保持輸出功率的穩(wěn)定 和保護風輪與發(fā)電機免受過高轉(zhuǎn)速的損壞。目前，小型風力機一般采用以下方式控制轉(zhuǎn)速 (1)改變風輪受風面積(風輪倒偏式、風輪上斜式、尾舵軸倒斜式)；(2)改變風力機軸摩擦 阻力(風大，增加摩擦力；風小，減小摩擦阻力)；(3)改變?nèi)~片槳距(利用葉片自動調(diào)節(jié)槳 距、利用飛錘調(diào)節(jié)槳距、利用電機驅(qū)動調(diào)節(jié)槳距、利用推拉桿調(diào)整槳距)；(4)改變負荷大小 (對于獨立供電的風力機組，可使用此法)等?，F(xiàn)在技術中的調(diào)速機構較多，其中一種是利 用離心力迫使槳葉繞葉柄轉(zhuǎn)過一個角度，以改變槳葉的沖角而變更槳葉阻力與升力的稱之 為變槳距調(diào)速法；該種機構采用柱型彈簧與道軌套筒配套結(jié)構，當風速高槳葉離心力大時， 以彈簧產(chǎn)生彈力變形進行調(diào)速；該種結(jié)構在使用雙槳葉工作，特別是使用雙羽型槳葉時，隨 風力變化的應變能力特性差，難以很快接受風能(或風輪功率)與風速之立方成正比的變 化要求，實用中不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種結(jié)構簡單、效果好的基于風 壓的風力機變槳距調(diào)速裝置，用以實現(xiàn)風力機的轉(zhuǎn)速控制調(diào)節(jié)。 本發(fā)明的內(nèi)容是一種基于風壓的風力機變槳距調(diào)速裝置，其特征是包括外殼 (3)，一端位于外殼(3)中并通過前軸承座(2)和后軸承座(5)與外殼(3)連接、另一端固 定連接有輪轂連接板(11)的轉(zhuǎn)動軸(IO)，套在外殼(3)內(nèi)的轉(zhuǎn)動軸(10)上、一端與外殼 (3)固定連接、另一端與轉(zhuǎn)動軸(10)固定連接的扭力彈簧(4)，通過螺栓與前軸承座(2) — 端外殼(3)固定連接的法蘭(8)，通過螺栓與后軸承座(5) —端外殼(3)固定連接的端蓋 (6)，以及與法蘭(8)固定連接的葉片連接板(1)。前軸承座(2)和后軸承座(5)可保證外 殼(3)與轉(zhuǎn)動軸(10)之間的相對靈活的轉(zhuǎn)動。 本發(fā)明的內(nèi)容中所述葉片連接板(1)上有與葉片(即槳葉)固定連接的2-4個 連接葉片用條形孔(9)，用于連接葉片、使葉片軸偏離轉(zhuǎn)動軸(10)軸心，從而保證葉片的偏 心力對轉(zhuǎn)動軸(10)產(chǎn)生足夠大的扭矩。 本發(fā)明的內(nèi)容中所述法蘭(8)通過螺栓與外殼(3)連接的孔為條形孔(12)，可 用于調(diào)整槳葉的安裝角度。 本發(fā)明的工作原理為由于風力機葉片(或稱槳葉)的氣動中心軸與轉(zhuǎn)槳裝置的 轉(zhuǎn)動中心軸有一偏心距，所以槳葉在風力推動下使葉輪轉(zhuǎn)動的同時，由于偏心距的存在，葉片上的風壓同時也在轉(zhuǎn)槳裝置的筒體外殼上作用扭轉(zhuǎn)力矩，當風速增大超出一定值時，槳
葉上的風壓增大，帶動風輪加速，但鑒于轉(zhuǎn)槳裝置的構造特點，轉(zhuǎn)槳裝置上作用的扭轉(zhuǎn)力矩
也增大，使葉片的迎風角度也改變，又減小了葉輪的推動力，使葉輪的轉(zhuǎn)速不能增大，因此，
在葉輪的葉片上就會產(chǎn)生大風速下有小迎角，小風速下有大迎角的效應，從而葉輪的轉(zhuǎn)速
得到有效的控制。與此同時扭力彈簧，隨著轉(zhuǎn)角的變化而變形，并隨著變形其彈力也隨著發(fā)
生變化，基本上是隨風變化而變化，葉片的迎風角度也能控制在相應的風速下，葉輪的轉(zhuǎn)速
也能得到控制，在風速低于限速值時，恢復變形力使偏轉(zhuǎn)消失，槳距恢復正常下的工作值。
從而實現(xiàn)變槳距調(diào)速，使其運轉(zhuǎn)穩(wěn)定工作可靠。 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有下列特點和有益效果 (1)采用本發(fā)明，槳葉(或稱葉片)隨風速變化而調(diào)整槳距成為自動的變槳距過 程，將風力產(chǎn)生的能量超過額定值部分轉(zhuǎn)換成扭力彈簧的變形能，槳葉從啟動迎角到超能 風力額定迎角有一定的變化范圍，扭力彈簧是在依據(jù)風力大小來調(diào)節(jié)和改變槳距，改變槳 葉迎角，從而實現(xiàn)變槳距調(diào)速、使風力機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定工作可靠；靈敏度高，工作轉(zhuǎn)速穩(wěn)定可靠， 微風下可以工作，不受風力貧乏地區(qū)限制，適用于各種功率的風力機上，強風力不超轉(zhuǎn)，增 大了自然風力可利用的范圍； (2)采用本發(fā)明，能實現(xiàn)預定的功能機組在低風速段的啟動力矩有大幅度增加，提 高這一風速段的風輪風力發(fā)電能力，可靠的調(diào)速功能實現(xiàn)平穩(wěn)的供電，還能極大地改善風 力機的整體受力情況，有利于風力發(fā)電機的整體設計，在起動前槳葉可處于阻風狀態(tài)，增大 的起動力矩提高了風力機的風輪葉片的啟動性能，比通常的風輪葉片的外形體積要小巧很 多，從而降低了葉片的生產(chǎn)成本，實現(xiàn)風力機的最大功率跟蹤功能，并且在低風速時照顧起 動，在大風速時實現(xiàn)調(diào)速，并在超大風速時實現(xiàn)設備安全； (3)零部件少、結(jié)構簡單，容易制造，重量輕、體積小，成本低，生產(chǎn)安裝使用方便， 實用性強。


圖1是本發(fā)明實施例結(jié)構示意圖；
圖2是圖1的左視結(jié)構示意圖；
圖3是圖1的右視結(jié)構示意圖；
圖4是圖1中法蘭的結(jié)構示意圖。 圖中l(wèi)-葉片連接板、2-前軸承座、3-外殼、4-扭力彈簧、5-后軸承座、6-端蓋、 7-螺栓、8_法蘭、9_連接葉片用條形孔、10-轉(zhuǎn)動軸、11-輪轂連接板、12-法蘭上條形孔。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。
實施例l:參見各附圖。 —種基于風壓的風力機變槳距調(diào)速裝置，其特征是主要由外殼3，一端位于外殼 3中并通過前軸承座2和后軸承座5與外殼3連接、另一端固定連接有輪轂連接板11的轉(zhuǎn) 動軸10，套在外殼3內(nèi)的轉(zhuǎn)動軸10上、一端與外殼3固定連接、另一端與轉(zhuǎn)動軸10固定連 接的扭力彈簧4，通過螺栓與前軸承座2 —端外殼3固定連接的法蘭8，通過螺栓與后軸承
4座5 —端外殼3固定連接的端蓋6，以及與法蘭8固定連接的葉片連接板1組成；所述前軸 承座2和后軸承座5可保證外殼3與轉(zhuǎn)動軸10之問的相對靈活的轉(zhuǎn)動；
所述葉片連接板l上有與葉片(即槳葉)固定連接的2個連接葉片用條形孔9，用 于連接葉片、使葉片軸偏離轉(zhuǎn)動軸IO軸心，從而保證葉片的偏心力對轉(zhuǎn)動軸IO產(chǎn)生足夠大 的扭矩； 所述法蘭8通過螺栓與外殼3連接的孔為條形孔12，可用于調(diào)整槳葉的安裝角度。
安裝使用時，葉片連接板1通過螺栓連接風力機的槳葉的根部；輪轂連接板11通 過螺栓連接風力機的輪轂。 工作時，在風力作用下，該裝置既整體旋轉(zhuǎn)、葉片連接板1及法蘭8和外殼3等也 可以相對于轉(zhuǎn)動軸IO作一定角度的轉(zhuǎn)動；當風速超過機組運轉(zhuǎn)額定值時，槳葉轉(zhuǎn)動使彈簧 變形(轉(zhuǎn)動軸10的轉(zhuǎn)動依據(jù)風壓在葉片上產(chǎn)生的對葉片軸向的扭矩驅(qū)動，通過扭力彈簧4 的扭力來控制葉片轉(zhuǎn)動的角度，以不同的彈簧變形力控制隨意風速下葉片迎風角度，在相 應的風速下完成槳距的調(diào)整和穩(wěn)定風力機葉輪的轉(zhuǎn)速)，槳距變化的同時保持機組運轉(zhuǎn)正 常，保障了機組供電的質(zhì)量。 調(diào)速原理是將風力對葉片產(chǎn)生的壓力轉(zhuǎn)換成對葉片軸上扭力彈簧的變形能，從 而使槳葉(或稱葉片)隨風速變化而調(diào)整槳距成為自動的變槳距過程。扭力彈簧是依據(jù)風 力大小來改變槳葉迎角，調(diào)節(jié)和改變槳距，實現(xiàn)變槳距調(diào)速。槳葉與風向的迎角，從最大啟 動迎角到最小迎角有一定的變化范圍。 本發(fā)明不限于上述實施例，本發(fā)明內(nèi)容所述均可實施并具有所述良好效果。
權利要求
一種基于風壓的風力機變槳距調(diào)速裝置，其特征是包括外殼(3)，一端位于外殼(3)中并通過前軸承座(2)和后軸承座(5)與外殼(3)連接、另一端固定連接有輪轂連接板(11)的轉(zhuǎn)動軸(10)，套在外殼(3)內(nèi)的轉(zhuǎn)動軸(10)上、一端與外殼(3)固定連接、另一端與轉(zhuǎn)動軸(10)固定連接的扭力彈簧(4)，通過螺栓與前軸承座(2)一端外殼(3)固定連接的法蘭(8)，通過螺栓與后軸承座(5)一端外殼(3)固定連接的端蓋(6)，以及與法蘭(8)固定連接的葉片連接板(1)。
2. 按權利要求1所述的基于風壓的風力機變槳距調(diào)速裝置，其特征是所述葉片連接 板(1)上有與葉片固定連接的2-4個連接葉片用條形孔(9)。
3. 按權利要求1或2所述的基于風壓的風力機變槳距調(diào)速裝置，其特征是所述法蘭 (8)通過螺栓與外殼(3)連接的孔為條形孔(12)。
全文摘要
一種基于風壓的風力機變槳距調(diào)速裝置，其特征是包括外殼，一端位于外殼中并通過前軸承座和后軸承座與外殼連接、另一端固定連接有輪轂連接板的轉(zhuǎn)動軸，套在外殼內(nèi)的轉(zhuǎn)動軸上、一端與外殼固定連接、另一端與轉(zhuǎn)動軸固定連接的扭力彈簧，通過螺栓與前軸承座一端外殼固定連接的法蘭，通過螺栓與后軸承座一端外殼固定連接的端蓋，以及與法蘭固定連接的葉片連接板。采用本發(fā)明，葉片隨風速變化而調(diào)整槳距成為自動的變槳距過程，從而實現(xiàn)變槳距調(diào)速，風力機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定工作可靠，靈敏度高，工作轉(zhuǎn)速穩(wěn)定可靠，微風下可以工作，不受風力貧乏地區(qū)限制，適用于各種功率的風力機上。
文檔編號F03D7/04GK101793230SQ201010140100
公開日2010年8月4日 申請日期2010年4月7日 優(yōu)先權日2010年4月7日
發(fā)明者姚勇, 王汝恒, 陳國平 申請人:西南科技大學