[發明專利]一種風力發電機自適應調節輪轂裝置

有效

• 申請號: 201510385348.1
• 申請日: 2015-06-30
• 公開（公告）號: CN104912749B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 宋中越;師占群;甄冬;胡亞欣
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: F03D80/00
• 分類號: F03D80/00;F03D15/00;F03D7/00
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙)12210
• 代理人: 李濟群

技術領域

本發明涉及風力發電傳動領域，具體是一種風力發電機自適應調節輪轂裝置。

背景技術

隨著環境的不斷惡化，清潔能源逐漸被人們重視，風力發電機是當今利用清潔能源的重要設備，為了能夠最大限度的利用風能，風力發電機中設有偏航裝置等保證風機能夠最大限度的接收風能，將風能轉換為機械能后再將機械能耐轉化為電能，這些裝置一般都設在輪轂中，因此對輪轂進行設計，對提高風力發電機的效率和保證風力發電機的安全具有非常重要的意義，能夠為社會帶來更高的經濟效益。

槳距角是葉片沿著其軸向方向旋轉的角度和葉輪掃略面之間的夾角，葉輪迎風面角度是指葉輪掃略面和大地之間的夾角，現有風力發電機中為了實現風機能夠最大限度的接收風能通常在輪轂中設有變槳距系統，風機一般設有三個葉片，為了實現變槳距，為每個葉片配備一個變槳電機和為變槳電機提供能源的電池組，變槳電機由變槳控制系統來控制，大大增加了系統的復雜性，導致了系統的穩定性下降；并且現有風力發電機的風輪掃掠面均與地面保持垂直不變，風機輪轂的俯仰狀態是不可調的，故當自然風不是水平方向吹來時，無論風力發電機如何調節槳距角都會損失一部分風能，這就導致了風能的利用率下降了。申請號為201020632057.0的中國專利公開了一種風力發電機用轉動慣量自適應式飛輪裝置，該裝置能夠根據風速的不同實現對輪轂轉動慣量的自動調節，但是此裝置當風向垂直葉輪掃略面時能夠最大限度的接收風能，當風向改變時，將會損失一部分風能。中國專利(申請號為201210329378.7)公開了一種風力發電機組用輪轂，此裝置為目前應用較普遍的輪轂，其缺點是變槳裝置需要安裝比較復雜的驅動裝置和控制系統，增大了成本，同樣也沒有對葉輪迎風面實現自適應調整；申請號為CN201310020321.3的專利公開了一種大型風力發電機組的可調速輪轂裝置，其核心是提出一種新型的發電方式，但沒有涉及槳距角和葉輪迎風面的調節。

發明內容

為了克服現有技術變槳裝置復雜和風能利用率低的不足，本發明提供一種風力發電機自適應調節輪轂裝置。該裝置摒棄了現有輪轂裝置中的驅動電機、驅動電機電池組和控制系統，通過撥叉彈簧能根據風速的大小提供與風力相平衡的作用力，形成了一個動態的力平衡系統，從而實現對槳距角的轉動調整；同時通過支撐彈簧的作用，能根據風向的改變使風輪掃略迎風面隨之進行調整，使得葉輪迎風面垂直于風向，從而實現了對迎風角的自動調節，可以最大限度的利用風能。

一種風力發電機自適應調節輪轂裝置，其特征在于該輪轂裝置包括殼體、三個調節撥叉、三個撥叉彈簧、大錐齒輪、止推軸承、三個小錐齒輪、保持架、主軸、六個支撐彈簧、葉片軸承和三個葉片；殼體為整個輪轂裝置的主體骨架，大錐齒輪、三個調節撥叉和三個撥叉彈簧依次固定在殼體的正面上，在殼體背面上通過保持架和支撐彈簧固定有主軸，三個葉片依次通過相應的葉片軸承、止推軸承和小錐齒輪固定在殼體的圓周面上，葉片軸承、止推軸承和小錐齒輪從外到內依次安裝在相應葉片的根部，大錐齒輪與三個小錐齒輪相互嚙合，所述小錐齒輪的直徑與葉片回轉軸線到大錐齒輪所在平面的距離相等。

上述風力發電機自適應調節輪轂裝置，其特征在于所述殼體包括圓柱體外殼、圓凹槽和三個輪輻，外殼與圓凹槽同軸心，通過三個輪輻將外殼與圓凹槽連接在一起；在外殼的外圓周面上沿周向均勻分布有三個葉片軸承安裝孔，且三個葉片軸承安裝孔正對三個輪輻之間的間隙，三個葉片軸承安裝孔之間互呈120°，且每個葉片軸承安裝孔均為階梯孔；所述圓凹槽背面上設有六個主軸固定孔，且六個主軸固定孔均為通孔，且主軸固定孔沿圓凹槽周向均勻分布；在三個輪輻與外殼內側交界的位置上且位于殼體的背面，三個輪輻沿周向分別分布有一組支撐彈簧安裝孔，每組支撐彈簧安裝孔上都有兩個支撐彈簧安裝孔，每組支撐彈簧安裝孔呈120°分布，且三個葉片軸承安裝孔與三組支撐彈簧安裝孔呈間隔分布，且每個支撐彈簧安裝孔均為盲孔；在外殼內側圓周邊緣上且位于殼體的正面，沿周向均勻分布有三個調節撥叉安裝孔，且三個調節撥叉安裝孔與三個葉片軸承安裝孔間隔分布；在圓凹槽上且位于主軸固定孔的外圍上均勻分布有三個撥叉彈簧鉸接孔；