[發(fā)明專利]多片多驅(qū)動(dòng)槳葉風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310242875.8
• 申請(qǐng)日: 2013-06-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103291552A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 屈穩(wěn)太;應(yīng)蓓華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院
• 主分類號(hào): F03D9/00
• 分類號(hào): F03D9/00;F03D1/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)力機(jī)，尤其涉及一種多片多驅(qū)動(dòng)槳葉的風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，由于風(fēng)力的隨機(jī)波動(dòng)，對(duì)風(fēng)力機(jī)捕獲風(fēng)能提出苛刻的要求。傳統(tǒng)的定槳距風(fēng)力機(jī)槳葉和輪轂是固定連接的，它的槳距角是固定不變的。在風(fēng)力的方向與強(qiáng)度隨機(jī)變化的情況下，難以獲得最佳的風(fēng)能利用率。變槳距風(fēng)力機(jī)，葉片可以繞中心軸旋轉(zhuǎn)，槳距角能在一定的范圍內(nèi)隨著風(fēng)速的大小調(diào)整，其風(fēng)能轉(zhuǎn)換率較高，受到普遍的重視和應(yīng)用。但是對(duì)于大型風(fēng)力機(jī)，槳葉尺寸大，槳葉控制具有較大的滯后效應(yīng)，靈活性不夠，控制精度和穩(wěn)定性差，難以獲得滿意的控制效果；其次，整塊葉片在制造過(guò)程中整體成型，制造、運(yùn)輸、安裝難度大；在葉片掃掠的面積上（這個(gè)面積可能遠(yuǎn)大于10³m²），受風(fēng)剪切、塔影效應(yīng)和湍流的影響，風(fēng)速的分布不可能是均勻連續(xù)的，單一整塊葉片難以適應(yīng)風(fēng)力的這種不均勻性和隨機(jī)變化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種多片多驅(qū)動(dòng)槳葉的風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種多片多驅(qū)動(dòng)槳葉風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)，它主要由三個(gè)葉片、輪轂、塔架、機(jī)艙、主軸、主軸軸承、整流電源和齒輪箱組成；其中，所述輪轂通過(guò)主軸法蘭與主軸相連，主軸通過(guò)主軸軸承與齒輪箱的低速軸相連，齒輪箱的高速軸與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸相連。發(fā)電機(jī)、齒輪箱、主控制器和整流電源均安裝在機(jī)艙的內(nèi)部；三個(gè)葉片具有相同的結(jié)構(gòu)，空間相間120度對(duì)稱安裝在輪轂上；每個(gè)葉片由錐形軸、尖部子葉片、尖部伺服電機(jī)、根部子葉片和根部伺服電機(jī)組成；錐形軸由兩段構(gòu)成，尖部為圓柱體，根部為空心圓錐體；尖部伺服電機(jī)和根部伺服電機(jī)的內(nèi)定子均套在錐形軸的圓柱體上，尖部子葉片與尖部伺服電機(jī)的外轉(zhuǎn)子固定連接，根部子葉片與根部伺服電機(jī)的外轉(zhuǎn)子固定連接。

進(jìn)一步地，所述輪轂為鼓型三通結(jié)構(gòu)，在輪轂側(cè)壁上對(duì)稱分布著相距120度的三個(gè)葉片安裝孔，孔口有安裝法蘭；輪轂的背面鋪設(shè)兩條環(huán)形直流母線，電刷壓在環(huán)形直流母線上，彈簧片一端壓在電刷上，另一端固定在固定塊上，固定塊與機(jī)艙固定在一起，電刷與軟連接母線連接，軟連接母線與機(jī)艙內(nèi)的整流電源相接；輪轂的背面中心位置安裝主軸法蘭。

進(jìn)一步地，所述輪轂內(nèi)部安裝六個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服驅(qū)動(dòng)器的進(jìn)線經(jīng)過(guò)穿線孔與輪轂背面的環(huán)形直流母線連接，伺服驅(qū)動(dòng)器的出線經(jīng)過(guò)輪轂側(cè)壁的葉片安裝孔與尖部伺服電機(jī)或根部伺服電機(jī)相接。

進(jìn)一步地，所述尖部伺服電機(jī)和根部伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)相同，外轉(zhuǎn)子上裝有圓形夾板，內(nèi)定子空心，內(nèi)定子上繞制三相繞組，磁鋼固定在外轉(zhuǎn)子的內(nèi)測(cè)。

本發(fā)明的有益效果是：?

1．將原來(lái)的大葉片改變成兩個(gè)小葉片，對(duì)小葉片采用分布式驅(qū)動(dòng)，控制靈活，能夠適應(yīng)風(fēng)力的隨機(jī)變化，提高了風(fēng)能利用率。

2．小葉片驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用細(xì)長(zhǎng)型空心外轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，控制精度高。

3．葉片軸為圓柱體與錐體的結(jié)合體，錐形結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了軸根部的機(jī)械強(qiáng)度，錐體做成空腔為伺服電機(jī)接線提供方便，。

4．小葉片與伺服電機(jī)外轉(zhuǎn)子固定連接，伺服電機(jī)空心內(nèi)定子套在葉片中心軸上，與其固定；在錐形部分，葉片軸銑有葉片旋轉(zhuǎn)的窗口，為葉片的旋轉(zhuǎn)提供便利。

5．伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分布安裝在輪轂的內(nèi)部，與輪轂和葉片同步旋轉(zhuǎn)，伺服驅(qū)動(dòng)器的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電纜線和編碼器信號(hào)線經(jīng)過(guò)槳葉中心軸空腔連接到伺服電機(jī)。

6．伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用直流電源供電，在輪轂內(nèi)部鋪設(shè)環(huán)形直流母線，伺服驅(qū)動(dòng)器的直流電源輸入端直接連到環(huán)形直流母線上，環(huán)形直流母線經(jīng)過(guò)彈簧片和軟連接線與直流電源相接，直流電源安裝在機(jī)艙內(nèi)。

7．直流電源由發(fā)電機(jī)輸出的交流電經(jīng)過(guò)可控整流得到。

8.?主控制器安裝在機(jī)艙內(nèi)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與輪轂內(nèi)的伺服驅(qū)動(dòng)器通信，簡(jiǎn)化了布線。

附圖說(shuō)明

圖1是多片多驅(qū)動(dòng)槳葉風(fēng)力機(jī)總裝配正視圖；

圖2是多片多驅(qū)動(dòng)槳葉風(fēng)力機(jī)總裝配左視圖；

圖3?是輪轂背視圖；

圖4?是輪轂內(nèi)視圖；

圖5是錐形軸與單葉片結(jié)構(gòu)圖；

圖6是錐形軸根部與伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖；

圖7是外轉(zhuǎn)子伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)圖；

圖8是多驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)電氣控制結(jié)構(gòu)圖；

圖9是主控制器電路圖與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)圖；

圖10是伺服驅(qū)動(dòng)器電路圖；

圖11是子節(jié)點(diǎn)電路框圖；

圖12是子節(jié)點(diǎn)單片機(jī)與nRF2401接口電路圖；