[實用新型]一種教學型風力發電機變槳聯動機構

有效

• 申請號: 201821303381.0
• 申請日: 2018-08-14
• 公開（公告）號: CN209458058U
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 賈周;余莉;陳煒峰;郭偉;吳林
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02;G09B23/18
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葛瀟敏

一種教學型風力發電機變槳聯動機構，包括風葉支架(2)、傳動齒輪(3)、軸承(4)、輪轂盤(5)、傳動齒盤(6)、伺服電機(7)、風機軸(8)和滑環(9)，本實用新型變槳機構設計在輪轂之外，突破了傳統風電系統變槳裝置置于輪轂或機艙之內的局限性。該變槳機構傳動環節少、運行效率高、故障率和加工制造難度低，可實現集中變槳、獨立變槳和勻/變速變槳等環節變槳原理的講解示范。該變槳機構的開放式設計結構清晰便于觀察，可實現變槳原理、集中變槳、獨立變槳和勻/變速變槳等環節的講解示范，因此該裝置適用于風力發電機變槳系統原理的教學以及中小功率風力發電領域。

技術領域

本實用新型涉及教學科研用風力發電技術領域，特別是一種教學型風力發電機變槳聯動機構。

背景技術

隨著人們對可再生能源需求日益迫切，對風能的開發日趨成熟，風力發電逐漸走進人們生活。然而，風能不穩定的特點與人們生產生活對穩定功率輸出的需求相矛盾，因此風電機組的控制技術受到廣泛重視。采用變槳控制算法可以通過調節葉片槳距角實現更高能量轉換效率和穩定風力發電機的輸出功率。

國內外科技人員對大型風電機組的控制技術開展了大量的研究工作，積累了大量可供借鑒的經驗，但是還存在如下問題亟待改進和解決：

1.變槳風機通常出現在大型風機上，中小型風機，尤其是教學科研用小型風機未見報道。而教學科研用小型風機要求制作成本低，體積小巧的同時，又要可視化和可拆卸。對功能要求也較為全面，以對變槳風機變槳過程中遇到的各種問題進行講解、分析及模擬實驗。

2.現有的變槳方法不外乎兩大類：一類是液壓變槳，往往結構復雜，存在漏油等弊端，維護成本高，穩定性低。另一類是電動變槳，變槳機構一般設置在風機輪轂內部，供電和檢修都很困難，而且這就決定了只有大型機組才能上變槳功能。在教學科研方面的應用基本上是空白，在風電行業人才培養培訓方面具有很大的潛在需求。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種教學型風力發電機變槳聯動機構，該教學型風力發電機變槳聯動機構通過伺服電機和變槳聯動機構驅動葉片迅速轉至指定位置，技術優越可靠。在制作成本低，體積小巧的同時，功能全面，能方便地對風機變槳過程中遇到的各種問題進行原理講解、分析及模擬實驗。

為了解決上述問題，本實用新型提供了一種技術方案，一種教學型風力發電機變槳聯動機構，包括風葉支架(2)、傳動齒輪(3)、軸承(4)、輪轂盤(5)、傳動齒盤(6)、伺服電機(7)、風機軸(8)和滑環(9)。其中，輪轂盤(5)上開設有槽，風機軸(8)的一端剛性連接于輪轂盤(5)的一側，傳動齒盤(6)通過傳動軸承安裝于風機軸(8)上，伺服電機(7)安裝于輪轂盤(5)上風機軸(8)的同一側，并與傳動齒盤(6)嚙合；滑環(9) 安裝在風機軸(8)上，用于在變槳機構運行時向伺服電機(7)傳遞驅動信號，變槳機構運行時滑環(9)傳遞驅動信號至伺服電機(7)，伺服電機(7)驅動傳動齒盤(6)，傳動齒盤(6)驅動傳動齒輪(3)，傳動齒輪(3)驅動風葉支架(2)和風葉(1)產生相應動作。

傳動齒輪(3)位于輪轂盤(5)的另一側，并穿過輪轂盤(5)上的槽與傳動齒盤(6)嚙合；所述傳動齒輪(3)還固定于軸承(4)的內圈，而軸承(4)的外圈固定于輪轂盤(5) 上傳動齒輪(3)的同一側；所述風葉支架(2)與傳動齒輪(3)連接，并與傳動齒輪(3) 一體切削成型，所述風葉支架(2)用于固定風葉(1)并承載風葉(1)傳遞的張力和扭矩。

風葉支架(2)呈部分圓環體造型，傳動齒輪(3)的齒槽只需要部分圓周并且由最大變槳角度決定。輪轂盤(5)有3個開槽，槽的位置與傳動齒輪(3)和傳動齒盤(6)相對應，槽在輪轂盤(5)圓周上呈120度對稱分布。變槳動作執行時傳動齒盤(6)與輪轂盤(5)和風機軸(8)相對轉動。滑環(9)實現固定的機艙至旋轉的輪轂，即伺服電機(7)的驅動信號傳輸并連接整個風力發電系統前端的變槳機構和后端的發電機。

為優化上述技術方案，采取的具體措施還包括：