[发明专利]风力推力变桨机构

说明书

    技术领域

本发明属于风力发电技术领域，特别是涉及一种依靠风力自身产生的推力独立变桨的机构。

背景技术

目前大型风力发电机组在功率控制上，一般采用电机减速机驱动齿轮机构的变桨形式或液压变桨形式，这种变桨机构需要将变桨机构放置到轮毂内，同时通过电滑环或液力滑环和机舱控制系统通讯进行控制。而小型风力发电机组在应对功率控制上目前有风轮侧偏调速法、利用叶轮离心力改变桨距、增加叶片阻力等手段。电动和液压变桨机构都需要人工或控制系统的干预才可以工作，且由于采用滑环结构，因此其结构和操作都比较复杂。小型风机目前采用的变桨手段效果不是非常理想。且传统的风力发电机只利用了风能对叶片升力的作用，用来发电；而风能对叶片推力的部分没有利用。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种风力推力变桨机构，它是不需要轮毂和机舱建立通信、省略滑环，也不需要人工或控制系统干预，且完全依靠风力而不需要额外动力的变桨机构。

本发明包括：

风轮芯轴，一端连接发电机主轴，另一端安装有压盖；

风轮轴套套装在风轮芯轴上，在风轮轴套端部和压盖间设有端弹簧；

变桨轴承，通过其轴承座安装在风轮芯轴外侧，变桨轴承的外圈固定在变桨轴承座上，叶片固定在变桨轴承的内圈上；

推力液压缸，至少为两组，串联连接后均布于风轮芯轴外周，固定在芯轴外侧的固定座上,推力液压缸的活塞杆端部和风轮轴套端面连接；

变桨驱动液压缸，通过可旋转的销子固定在变桨轴承座上，变桨驱动液压缸与推力液压缸间通过非金属液压管路连接。

所述主轴是发电机转子轴伸出发电机外壳，其端部带有与风轮芯轴配合连接的法兰结构。或者，所述主轴为一端带有与风轮芯轴配合连接的法兰结构，另一端为与发电机转子轴配合连接的结构。

所述风轮芯轴一端为与主轴配合连接的法兰结构，另一端带有与压盖配合连接的安装孔，芯轴轴体与风轮轴套配合连接部分带有凸棱，风轮轴套带有与芯轴凸棱相配合的内孔。

所述推力液压缸是带复位的液压缸。其复位推力最小值为额定风速Vn。

所述芯轴和变桨轴承座之间通过筋结构连接在一起。或者，所述芯轴和变桨轴承座之间通过带筋结构的毂结构连接在一起。

本发明的有益效果：

采用本发明变桨机构，它不需要轮毂和机舱建立通信、省略滑环，也不需要人工或控制系统干预，完全依靠风力而不需要额外动力。本发明尤其适用于小型风机，成本较低且结构简单。

本发明利用了风能对叶片升力作用之外的另一个作用，即推力作用来关联叶片桨距角的关系，从而实现利用风能发电和变桨。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1中风轮芯轴的结构示意图。

图3为图1中轴套的结构示意图。

图4为本发明变桨驱动结构示意图。

图5为本发明的工作原理示意图，其中：图a-图c为叶片在风力作用下各参数值的变化关系，图d为风机设计的功率曲线。

图中：1、塔筒，2、机舱，3、主轴，4、芯轴，41、凸棱，5、推力液压缸，51、固定座，6、轴套，7、变桨驱动液压缸，71、销子，72、连接销，8、叶片，9、变桨轴承，10、端面弹簧，11、压盖，12、连接件，13.毂。

具体实施方式

下面结合附图和实施例具体描述本发明。

实施例：如图1所示，本发明包括：

风轮芯轴4，一端连接发电机主轴3，两者连接端为相互配合的法兰盘结构，另一端通过螺栓安装有压盖11，芯轴4轴体与风轮轴套6配合连接部分带有凸棱，至少为一个（本例带有四个凸棱），沿圆周均布；风轮芯轴4是一个功能和滑动联轴器相同的装置，既可以沿轴向滑动，同时可以传递低速旋转的扭矩；

风轮轴套6带有与芯轴4凸棱相配合的内孔，套装在风轮芯轴4上，在风轮轴套6端部和压盖11间设有端弹簧10，将端弹簧10和压盖11通过螺栓固定在风轮芯轴4端面上；

变桨轴承9，通过其轴承座安装在风轮芯轴4外侧，所述芯轴4和变桨轴承座之间通过带筋结构的毂结构连接在一起；变桨轴承9的外圈通过螺栓固定在变桨轴承座上，叶片8通过螺栓固定在变桨轴承9的内圈上；

推力液压缸5是带复位的液压缸，至少为两组（本例为两组），串联连接后均布于风轮芯轴4外周，固定在芯轴4外侧的固定座51上,推力液压缸5的活塞杆端部通过螺栓和风轮轴套6端面连接；