下风向风力发电机的变桨与周期变桨装置

摘要

本发明涉及一种下风向利用风速舵变桨和可以周期变桨的下风向风力发电机的变桨与周期变桨装置，变桨主轴一端穿过发电机和风机主轴固定在风力发电机外框架上，变桨主轴另一端穿过轮毂同变桨与周期变桨滑轨形成一定夹角；变桨与周期变桨滑轨上安装有往复滑动的不动盘和斜盘，斜盘活动安装在不动盘上，斜盘在不动盘上转动；变桨连杆一端与斜盘活动连接，变桨连杆另一端与桨叶根部的偏心轴连接；不动盘通过变桨主连杆连接往复变桨动作机构。本发明变桨快，抗阵风能力强，结构简单，由于对风和变桨都不消耗自身能量，所以年平均发电量更高，可缩短投资回报周期。

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电机，特别是涉及一种下风向利用风速舵变桨和可以周期变桨的下风向风力发电机的变桨与周期变桨装置。

背景技术

风力发电是一项取之不尽的清洁能源，兆瓦级的已经很完善了，但中小型结构相对复杂，制造成本高，稳定性差，难以普及。造成成本高的主要原因是对风部分和变桨部分相对复杂，而这两部分也是故障多发部分。有一种离心变桨风力发电机虽然技术成熟，但需要相对的高转数来提供离心变桨力，因此不适合做大，而且高转数对鸟类和昆虫有伤害，不利于环境保护。采用风速舵可以简化变桨系统。下风向设计可以减化对风装置，但下风向风力发电机由于塔影效应导致整个装置产生振动，且不易解决。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供一种下风向风力发电机的变桨与周期变桨装置，解决了由于塔影效应导致整个风力发电机产生振动的问题。

    本发明的技术方案是：

     变桨主轴一端穿过发电机和风机主轴固定在风力发电机外框架上，变桨主轴另一端穿过轮毂同变桨与周期变桨滑轨形成一定夹角；变桨与周期变桨滑轨上安装有往复滑动的不动盘和斜盘，斜盘活动安装在不动盘上，斜盘在不动盘上转动；变桨连杆一端与斜盘活动连接，变桨连杆另一端与桨叶根部的偏心轴连接；不动盘通过变桨主连杆连接往复变桨动作机构。

    所述的变桨主轴一端通过变桨主轴固定安装插件固定，所述的变桨主轴固定安装插件内是花键。

所述的发电机和风机主轴为空心结构，发电机21用连轴器连接在风机主轴上。

所述的偏心轴位于桨叶中心线的一侧，形成曲轴；所述的斜盘与上下桨叶中心线不在同一平行线上；所述的斜盘用轴承固定安装在不动盘上，变桨连杆两侧用球头活动连接在斜盘和偏心轴上；所述的变桨主连杆为叉型。

所述的变桨动作机构为，风速舵杆的一端连接风速舵，风速舵杆的另一端通过风速舵轴与风速舵支撑臂连接，风速舵支撑臂连接在变桨主连杆上；风速舵杆上的风速舵摆臂轴连接伺服减速马达，伺服减速马达通过丝杆连接在变桨主连杆上，丝杆在司服减速马达内往复滑动。

所述的风速舵杆的角度变化为60°，桨叶的变桨角为30°，风速舵杆长度是桨叶长度的五分之三，风速舵杆动力臂和阻力臂的比数是1：80。

所述的变桨动作机构为，包括主风速舵和副风速舵，副风速舵杆长度小于主风速舵杆，副风速舵面积小于主风速舵；主风速舵连接在主风速舵杆的一端，主风速舵杆的另一端通过主风速舵轴与主风速舵支撑臂连接，主风速舵支撑臂连接在变桨主连杆上；副风速舵连接在副风速舵杆上，副风速舵杆的另一端通过副风速舵轴与副风速舵支撑臂连接，副风速舵杆通过副风速舵摆臂轴连接在变桨主连杆上；主风速舵杆通过主风速舵摆臂轴连接在副风速舵轴上。

 本发明的优点是：变桨快，抗阵风能力强，结构简单，由于对风和变桨都不消耗自身能量，所以年平均发电量更高，可缩短投资回报周期。

附图说明

      图1为本发明结构示意图。

图2为本发明变桨动作机构一实施例示意图。

图中，1、桨叶，2、风速舵，3、风速舵杆，4、风速舵摆臂轴，5、风速舵轴，6、司服减速马达，7、丝杆，8、风速舵支撑臂，9、变桨主连杆，10、不动盘，11、斜盘，12、变桨与周期变桨滑轨，13、变桨连杆，14、偏心轴，15、桨榖，16、变桨主轴轴承，17、变桨主轴，18、风机主轴，19、风机主轴轴承，20、变桨主轴固定安装插件，21、发电机，22、副风速舵，23、副风速舵杆，24、副风速舵摆臂轴，25、副风速舵轴。

具体实施方式

    实施例1

如图1所示，变桨主轴17一端通过变桨主轴固定安装插件20固定安装在风力发电机21外框架上不让其转动，变桨主轴17穿过空心的发电机21和风机主轴18通过变桨主轴轴承16固定不让其晃动，变桨主轴17穿过桨毂15后同变桨与周期变桨滑轨12形成一定夹角。所述的风机主轴18是空心的，发电机21也是空心的，发电机21用连轴器连接在风机主轴18上。所述的变桨主轴固定安装插件20内是花键，与变桨主轴配和安装，变桨主轴固定安装插件20固定在发电机外臂上使变桨主轴既不能转动又不能串动。

斜盘11和不动盘10在变桨与周期变桨滑轨12上往复滑动，斜盘11用轴承固定安装在不动盘10上，斜盘11在不动盘10上转动，不动盘10只能在变桨与周期变桨滑轨12上往复滑动而不能转动，变桨连杆13两侧用球头活动连接在斜盘11和桨叶根部的偏心轴14上。当斜盘11往复滑动时，变桨连杆13带动偏心轴14转动，偏心轴14位于桨叶1中心线的一侧，形成曲轴，从而推拉桨叶转动变桨，由于斜盘11与上下桨叶中心线不在同一平行线上，因此同一桨叶转到上面时连杆拉，而转到下面时连杆推，同一桨叶转到上面和转到下面桨距不同，从而形成周期变桨。周期变桨的意义在于解决下风向风力发电机的塔影效应减轻震动延长风机使用寿命。

风速舵为变桨提供动力并控制变桨量，它的原理是风速舵为翼型，风速低时通过阻力改变风速舵杆的位置和角度，风速高时通过翼型舵面产生升力来改变风速舵杆的位置和角度，不同的风速，风速舵有不同的位置和角度，并且反应敏捷，抗震风能力强，风速舵杆的角度变化可达60°，而桨叶的变桨角为30°，风速舵杆长度是桨叶长度的五分之三，风速舵杆动力臂和阻力臂的比数是1：80，因此具有一定的自锁性能。风速舵杆3的一端连接风速舵2，风速舵杆3的另一端通过风速舵轴5与风速舵支撑臂8连接，风速舵支撑臂8连接在变桨主连杆9上，变桨主连杆9连接在不动盘10一端，斜盘11与偏心轴轮毂、桨叶一同转动，不动盘与斜盘一同在变桨与周期变桨滑轨上往复滑动；风速舵杆3上的风速舵摆臂轴4连接伺服减速马达6，伺服减速马达6通过丝杆7连接在变桨主连杆9上，丝杆7在司服减速马达6内往复滑动，从而通过叉型主连杆9推拉不动盘10往复滑动。

当风速达到一定强度时，便会吹动风速舵2向左侧运动，风速舵摆臂轴4拉动司服减速马达6、丝杆7、变桨主连杆9、不动盘10、斜盘11、变桨连杆13、偏心轴14向左侧运动，由于偏心轴14和桨叶1不在同一中心线上，连杆13、偏心轴14便会拉动桨叶1转动形成变桨。司服减速马达6的作用是；当超过安全风速时，起动司服减速马达6拉动丝杆7、变桨主连杆9、不动盘10、进一步变桨保障风机安全。

实施例2

如图2所示，变桨动作机构为，包括主风速舵和副风速舵，副风速舵杆长度小于主风速舵杆，副风速舵面积小于主风速舵；主风速舵连接在主风速舵杆的一端，主风速舵杆的另一端通过主风速舵轴与主风速舵支撑臂连接，主风速舵支撑臂连接在变桨主连杆上；副风速舵22连接在副风速舵杆23上，副风速舵杆23的另一端通过副风速舵轴25与副风速舵支撑臂连接，副风速舵杆23通过副风速舵摆臂轴24连接在变桨主连杆9上；主风速舵杆通过主风速舵摆臂轴连接在副风速舵轴25上。只有在主风速舵达到最大角度后副风速舵才开始起动，当超过安全风速时，副风速舵向左移动，副风速舵摆臂轴24拉动变桨主连杆9进一步变桨；其它结构同实施例1，适用于30千瓦以下风力发电机。

本发明中的发电机也可以换成空压机产生压缩空气，压缩空气可以远距离带动提水机等其它气动工具；也可以将本发明中的发电机换成制冷机或制水机，从空气中取水。