專利名稱：葉輪機(jī)械變槳裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電裝置，尤其涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉輪變槳裝置。
背景技術(shù)：
目前，可再生能源日益減少，同時給環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，我國對新能源的發(fā)展非常重視，風(fēng)能是其中一個重要的部分。在中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，一般把葉片固定在輪轂上，其槳距角不變，這種風(fēng)機(jī)一般效率較低，同時抵抗大風(fēng)能力較差。目前，有部分廠家使用變槳技術(shù)實現(xiàn)對風(fēng)能的最大利用，但是存在機(jī)械變槳系統(tǒng)易磨損，可靠性低等缺點(diǎn)，容易造成破壞。電控變槳系統(tǒng)有穩(wěn)定性差,成本高,故障源多等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對以上技術(shù)的不足，提供一種新型的葉輪機(jī)械變槳裝置，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的部分或全部缺陷。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪機(jī)械變槳裝置包括離心動力機(jī)構(gòu)、變槳機(jī)構(gòu)、連接盤、中間拉桿、復(fù)位彈簧、輪轂和定位塊；所述離心動力機(jī)構(gòu)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(guān)節(jié)螺栓連接；各離心單元的傳力片分別通過關(guān)節(jié)螺栓安裝在輪轂上，各離心單元的連接片分別通過關(guān)節(jié)螺栓安裝在連接盤上，各離心單元沿輪轂的旋轉(zhuǎn)方向呈環(huán)形分布且各離心單元在運(yùn)動時互不干涉；所述變槳機(jī)構(gòu)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?zāi)軌蛳鄬D(zhuǎn)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(guān)節(jié)螺栓與連接盤連接，葉片拉桿的另一端通過關(guān)節(jié)螺栓與力臂片相連；各變槳單元沿輪轂的旋轉(zhuǎn)方向呈環(huán)形分布；所述復(fù)位彈簧套在中間拉桿上，復(fù)位彈簧的一端壓在輪轂的外側(cè)面上，復(fù)位彈簧的另一端固定有帶內(nèi)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(fù)位彈簧與各離心單元的離心塊分位于輪轂的兩側(cè)。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述離心單元和/或各所述變槳單元沿輪轂的旋轉(zhuǎn)方向呈環(huán)形均勻分布。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述輪轂上開設(shè)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(zhuǎn)方向呈環(huán)形分布，各所述離心單元的傳力片分別安裝于對應(yīng)的第一離心單元安裝孔上。進(jìn)一步地，本發(fā)明各所述離心單元的傳力片分別通過相應(yīng)的安裝座安裝于對應(yīng)的第一離心單元安裝孔上。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述連接盤上開設(shè)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(zhuǎn)方向呈環(huán)形分布，各所述變槳單元的葉片拉桿分別安裝于對應(yīng)的第二離心單元安裝孔上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)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(jìn)而使各變槳單元的力臂片轉(zhuǎn)角相等，這樣可保證所有的葉片迎風(fēng)角度一致；結(jié)構(gòu)包含至少兩個離心單元，旋轉(zhuǎn)時可以產(chǎn)生足夠的離心力，同時離心單元均勻分布使整個結(jié)構(gòu)平衡。當(dāng)離心塊隨著輪轂轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)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(fù)位彈簧發(fā)生變形，同時帶動所有變槳單元，從而改變所有葉片的迎風(fēng)角度。當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)速減小時，復(fù)位彈簧起到復(fù)位作用，復(fù)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(fēng)角恢復(fù)。在整個過程中，葉片的迎風(fēng)角都能隨風(fēng)速的變化而變化，這樣可以使葉輪在每個風(fēng)速下都處于較好的迎風(fēng)角，確保了風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行的安全、穩(wěn)定、高效。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述。圖1發(fā)明葉輪機(jī)械變槳裝置的結(jié)構(gòu) 圖2是離心單元的結(jié)構(gòu)示意 圖3是變槳單元的結(jié)構(gòu)示意 圖4是輪轂的結(jié)構(gòu)示意 圖5是葉輪機(jī)械變槳裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖(局部)；
圖6是連接盤的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明葉輪機(jī)械變槳裝置包括離心動力機(jī)構(gòu)、變槳機(jī)構(gòu)、連接盤3、復(fù)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(jī)構(gòu)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(zhuǎn)方向呈環(huán)形均勻分布，各離心單元運(yùn)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(guān)節(jié)螺栓16連接，關(guān)節(jié)螺栓16保證傳力片7和連接片8之間可以相對轉(zhuǎn)動。各離心單元的傳力片7可分別通過相應(yīng)的安裝座17安裝于對應(yīng)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(guān)節(jié)螺栓16與已經(jīng)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(yōu)選地，第一離心單元安裝孔19在輪轂上沿輪轂15的旋轉(zhuǎn)方向呈環(huán)形均勻分布。如圖6所示，連接盤3開設(shè)有多個第二離心單元安裝孔22，優(yōu)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(zhuǎn)方向呈環(huán)形均勻分布；第二離心單元安裝孔22與離心單元--對應(yīng)，
即連接盤3在各第二離心單元安裝孔22處一一對應(yīng)地與一個離心單元的連接片8通過關(guān)節(jié)螺栓16連接(參見圖1和圖2)。如圖3所示，變槳機(jī)構(gòu)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(jié)合圖3和圖4所示，將葉片軸11插入到對應(yīng)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(zhuǎn)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(guān)節(jié)螺栓16與連接盤3連接，葉片拉桿9的另一端則通過關(guān)節(jié)螺栓16與力臂片10相連。如圖6所示，連接盤3開設(shè)有變槳單元安裝孔21，在連接盤3上呈環(huán)形均勻分布，變槳單元安裝孔21的數(shù)量與變槳單元的數(shù)量相等。復(fù)位彈簧4套在中間拉桿5上；并且，復(fù)位彈簧4的一端壓在輪轂15的外側(cè)面上，復(fù)位彈簧4的另一端固定有帶內(nèi)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(fù)位彈簧4與各離心單元的離心塊分位于輪轂15的兩側(cè)。如圖6所示，連接盤3的中心還開設(shè)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(yīng)的葉片拉桿9之間均通過關(guān)節(jié)螺栓16連接，因此它們之間可以相對轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)方向呈環(huán)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(zhuǎn)方向間隔地開設(shè)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(zhuǎn)方向呈環(huán)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(shè)有輪轂加強(qiáng)筋12。在圖4中所示的是有三個葉片I的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輪轂15，輪轂15也相應(yīng)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(guān)系示意圖。圖6為連接盤3的結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)方向呈環(huán)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(zhuǎn)方向呈環(huán)形均勻分布。本發(fā)明的機(jī)械變槳裝置工作原理是利用離心力驅(qū)動葉片軸11轉(zhuǎn)動，而風(fēng)速的變化會導(dǎo)致葉輪轉(zhuǎn)速的變化，從而改變離心力，進(jìn)而改變迎風(fēng)角。具體工作過程為當(dāng)風(fēng)速低于切入風(fēng)速時葉片I處于初始槳距角，此時葉片I可以產(chǎn)生較大的啟動力矩，有利于低風(fēng)速啟動；葉輪啟動后，隨著轉(zhuǎn)速增加時，離心動力機(jī)構(gòu)產(chǎn)生變槳源動力，當(dāng)離心塊6隨著輪轂15轉(zhuǎn)動，產(chǎn)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(fù)位彈簧4發(fā)生變形，同時由連接盤3帶動變槳機(jī)構(gòu)的所有變槳單元，使葉片I迅速處于較佳的迎風(fēng)角，這樣可以保證額定風(fēng)速以下風(fēng)機(jī)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(jìn)而使各變槳單元的力臂片10轉(zhuǎn)角相等，這樣可保證所有的葉片I迎風(fēng)角度一致；結(jié)構(gòu)包含至少兩個離心單元，旋轉(zhuǎn)時可以產(chǎn)生足夠的離心力，同時離心單元均勻分布使整個結(jié)構(gòu)平衡。當(dāng)超過額定風(fēng)速時，葉輪轉(zhuǎn)速小幅提高，進(jìn)一步改變槳距角，此時可以限制葉輪的驅(qū)動力矩，從而限制了轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步提高，使整個結(jié)構(gòu)安全。當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)速減小時，復(fù)位彈簧4起到復(fù)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(fēng)角恢復(fù)。整個過程，葉片I迎風(fēng)角都能隨風(fēng)速的變化而變化，這樣可以使葉輪在每個風(fēng)速下都處于較好的迎風(fēng)角。本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)即時；可以實現(xiàn)低風(fēng)速時有較佳的啟動角，額定風(fēng)速時使葉輪處于最佳尖速比，高風(fēng)速時限速；整個關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)使用耐磨關(guān)節(jié)軸承，使用壽命長，確保了風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行的安全、穩(wěn)定、高效。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪機(jī)械變槳裝置，其特征是包括離心動力機(jī)構(gòu)、變槳機(jī)構(gòu)、連接盤、中間拉桿、復(fù)位彈簧、輪轂和定位塊；所述離心動力機(jī)構(gòu)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(guān)節(jié)螺栓連接； 各離心單元的傳力片分別通過關(guān)節(jié)螺栓安裝在輪轂上，各離心單元的連接片分別通過關(guān)節(jié)螺栓安裝在連接盤上，各離心單元沿輪轂的旋轉(zhuǎn)方向呈環(huán)形分布且各離心單元在運(yùn)動時互不干涉；所述變槳機(jī)構(gòu)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?zāi)軌蛳鄬D(zhuǎn)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(guān)節(jié)螺栓與連接盤連接，葉片拉桿的另一端通過關(guān)節(jié)螺栓與力臂片相連；各變槳單元沿輪轂的旋轉(zhuǎn)方向呈環(huán)形分布；所述復(fù)位彈簧套在中間拉桿上，復(fù)位彈簧的一端壓在輪轂的外側(cè)面上，復(fù)位彈簧的另一端固定有帶內(nèi)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(fù)位彈簧與各離心單元的離心塊分位于輪轂的兩側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪機(jī)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(zhuǎn)方向呈環(huán)形均勻分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪機(jī)械變槳裝置，其特征是所述輪轂上開設(shè)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(zhuǎn)方向呈環(huán)形分布，各所述離心單元的傳力片分別安裝于對應(yīng)的第一離心單元安裝孔上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪機(jī)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(yīng)的安裝座安裝于對應(yīng)的第一離心單元安裝孔上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪機(jī)械變槳裝置，其特征是所述連接盤上開設(shè)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(zhuǎn)方向呈環(huán)形分布，各所述變槳單元的葉片拉桿分別安裝于對應(yīng)的第二離心單元安裝孔上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪機(jī)械變槳裝置，其特征是所述連接盤上開設(shè)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(zhuǎn)方向呈環(huán)形分布，各所述變槳單元的葉片拉桿分別安裝于對應(yīng)的第二離心單元安裝孔上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪機(jī)械變槳裝置，其特征是所述連接盤上開設(shè)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(zhuǎn)方向呈環(huán)形分布，各所述變槳單元的葉片拉桿分別安裝于對應(yīng)的第二離心單元安裝孔上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪機(jī)械變槳裝置。它包括連接盤、中間拉桿、復(fù)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(jī)構(gòu)和由至少兩個變槳單元組成的變槳機(jī)構(gòu)；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(zhuǎn)方向呈環(huán)形分布且各離心單元在運(yùn)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(zhuǎn)方向呈環(huán)形分布；復(fù)位彈簧套在中間拉桿上，復(fù)位彈簧的一端壓在輪轂的外側(cè)面上，復(fù)位彈簧的另一端通過帶內(nèi)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(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者陳波 申請人:浙江理工大學(xué)