一种风力发电机组的新型变桨装置的制作方法

1.本实用新型属于风力发电设备领域，尤其是一种风力发电机组的新型变桨装置。


背景技术：

2.风力发电机组是一种清洁、环保的发电设备，一般包括桨叶、变桨系统、发电系统、塔架等部分，其中，桨叶在风力的作用下转动，收集风的机械能，然后利用发电系统将机械能转换为电能。由于风速是不断变化的，桨叶受到的作用力也会不断变化，为了使桨叶的受力以及转动速度保持稳定，需要采用变桨系统对桨叶进行变桨，风速较大时，减小桨叶的迎风面积，控制转速，风速较小时，增加桨叶的迎风面积，以提高风能的利用率。
3.现有的变桨系统包括液压变桨和齿轮变桨，齿轮变桨装置一般包括测量元件、控制器、电机和减速箱，桨叶根部通过轴承安装于轮毂，桨叶根部的内壁设置有从动齿轮，电机与减速箱相连，减速箱的输出轴连接有主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合，其工作过程为：测量元件检测风速等信息并传输至控制器，当风速过大或者过小时，控制器控制电机正转或者反转，电机的动力通过减速箱、主动齿轮带动桨叶转动，实现变桨。
4.每台风力发电机一般具有3根桨叶，这种变桨装置只能够对一根桨叶进行变桨，无法实现3根桨叶同步变桨，需要设置3套变桨设备，增加了重量和体积，不利于节省成本。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种风力发电机组的新型变桨装置，能够对3根桨叶进行同步变桨，减少变桨设备的数量。
6.本实用新型的目的是这样实现的：一种风力发电机组的新型变桨装置，包括电机、减速器、桨叶、轮毂、传动轴以及发电系统，所述桨叶为3根，每根桨叶根部设置有安装轴，安装轴通过轴承安装于轮毂的侧壁，所述轮毂通过传动轴与发电系统相连，
7.所述电机与减速器的输入轴相连，减速器的输出轴连接有主动齿轮，所述主动齿轮，所述主动齿轮为锥齿轮，每根桨叶的安装轴端面设置有从动锥齿轮，3个从动锥齿轮同时与主动齿轮啮合。
8.进一步地，还包括用于测量传动轴转速的转速测量机构，所述转速测量机构连接有控制器，所述控制器与电机相连接。
9.进一步地，所述转速测量机构包括光源、光电传感器，所述光源的发光方向朝向光电传感器，所述传动轴的外壁设置有挡光片，所述挡光片位于光源和光电传感器之间，所述光电传感器与控制器相连。
10.进一步地，所述减速器为3级减速器。
11.进一步地，所述减速器的输出轴和输入轴上均套有耐磨环，所述耐磨环与输出轴或输入轴沿周向滑动配合，所述耐磨环外套有柔性密封套，所述减速器箱体的外壁设置有连接筒体，所述连接筒体呈圆台形，且连接筒体的大端与减速器箱体固定连接，连接筒体的小端与柔性密封套固定连接，所述柔性密封套通过弹性紧固环压紧固定在耐磨环上。
12.进一步地，所述主动齿轮包括内环和外环，所述内环通过键与减速器的输出轴相连，所述外环通过多根连接筋与内环相连，所述锥齿设置在外环上。
13.本实用新型的有益效果是：本发明利用一套电机、减速器和锥齿轮就可以带动3根桨叶同步转动变桨，减少了变桨设备的数量，有利于减轻轮毂的总重量，降低实施成本。
附图说明
14.图1是本实用新型的主视示意图；
15.图2是图1中a
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a的剖视示意图；
16.图3是图1中b部分的放大示意图；
17.图4是从动锥齿轮的一种实施方式的示意图；
18.附图标记：1—桨叶；2—轮毂；3—传动轴；4—发电系统；5—安装轴；6—轴承；7—电机；8—减速器；9—主动齿轮；10—从动锥齿轮；11—控制器；12—光源；13—光电传感器；14—挡光片；15—耐磨环；16—柔性密封套；17—连接筒体；18—弹性紧固环；19—连接筋。
具体实施方式
19.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
20.如图1
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3所示，本实用新型的一种风力发电机组的新型变桨装置，包括电机7、减速器8、桨叶1、轮毂2、传动轴3以及发电系统4，所述桨叶1为3根，每根桨叶1根部设置有安装轴5，安装轴5通过轴承6安装于轮毂2的侧壁，所述轮毂2通过传动轴3与发电系统4相连。
21.桨叶1可以是现有的各种形状和尺寸，通过轴承6安装于轮毂2的侧壁，以便于更加省力地带动桨叶1转动，实现变桨。3根桨叶1在轮毂2的圆周方向上均匀分布。桨叶1在风力的作用下带动轮毂2转动，产生机械能，传动轴3用于将轮毂2的机械能传递至发电系统4，发电系统4采用现有结构即可，用于将机械能转化为电能。
22.所述电机7与减速器8的输入轴相连，减速器8的输出轴连接有主动齿轮9，所述主动齿轮9，所述主动齿轮9为锥齿轮，主动齿轮9包括内环和外环，所述内环通过键与减速器8的输出轴相连，所述外环通过多根连接筋19与内环相连，所述锥齿设置在外环上。每根桨叶1的安装轴5端面设置有从动锥齿轮10，3个从动锥齿轮10同时与主动齿轮9啮合。
23.减速器8的输出轴位于轮毂2的中心，与轮毂2同轴，桨叶1根部的轴线垂直于输出轴，因此，减速器8的输出轴上的锥齿轮可以与桨叶1根部的从动锥齿轮10啮合，并且能够带动从动锥齿轮10转动，进而带动整个桨叶1转动，实现变桨。通过控制电机7的转动方向，可以控制桨叶1的转动方式，实现增大或减小迎风面积。由于变桨角度不会超过90度，从动锥齿轮10的转动角度也不会大于90度，因此，从动锥齿轮10可以是一个完整的圆形齿轮，也可以是1/3、1/2个齿轮等，如图4所示，以减轻重量和体积。
24.目前，一般是通过风速传感器测量风速，根据风速的大小确定是否需要变桨，由于风速不是均匀的，不同的位置风速存在差异，难以保证测量的准确性，因此，本实用新型通过测量测量传动轴3的转速来确定是否需要变桨，传动轴3的转速越高，表明风力越大，桨叶1的承受的风力越大，此时需要减小桨叶1的迎风面积，反之则增加迎风面积。具体地，本实用新型还包括用于测量传动轴3转速的转速测量机构，所述转速测量机构连接有控制器11，所述控制器11与电机7相连接。转速测量机构将传动轴3的转速信号传输至控制器11，控制
器11采用现有常规的控制设备即可，如plc等，控制器11计算转速是否处于合理的范围内，如果转速高于设定的范围，则控制电机7运行，增加桨叶1的迎风面积，如果转速低于设定的范围，则控制电机7运行，减小桨叶1的迎风面积。
25.转速测量机构可以是安装在传动轴3上的转速传感器等，优选的，所述转速测量机构包括光源12、光电传感器13，所述光源12的发光方向朝向光电传感器13，所述传动轴3的外壁设置有挡光片14，所述挡光片14位于光源12和光电传感器13之间，所述光电传感器13与控制器11相连。光源12发射光线，光电传感器13接受光线的照射并产生电流，电流信号传输至控制器11。光源12和光电传感器13固定安装在传动轴3的旁边。挡光片14为不透明材质，可以是金属、塑料等，挡光片14随着传动轴3转动时，能够转动至光源12和光电传感器13之间，并挡住光源12发射的光线，此时光电传感器13接受不到光线，传输至控制器11的电信号中断，控制器11记录电信号中断的时刻。挡光片14每随着传动轴3转动一次，则传输至控制器11的电信号中断一次，通过计算单位时间内电信号的中断次数，即可计算出传动轴3的转速。
26.减速器8可以是现有的二级减速器等，优选的，所述减速器8为3级减速器。
27.风力发电机在工作时，桨叶1会带动轮毂2整体转动，轮毂2内部的减速器8等设备也会随着轮毂2转动，即减速器8并非是静态的，减速器8中的润滑油等容易通过输出轴和输入轴的安装轴承处泄漏，因此，必须要提高输出轴和输入轴的安装轴承处的密封性，如图3所示，所述减速器8的输出轴和输入轴上均套有耐磨环15，所述耐磨环15与输出轴或输入轴沿周向滑动配合，所述耐磨环15外套有柔性密封套16，所述减速器8箱体的外壁设置有连接筒体17，所述连接筒体17呈圆台形，且连接筒体17的大端与减速器8箱体固定连接，连接筒体17的小端与柔性密封套16固定连接，所述柔性密封套16通过弹性紧固环18压紧固定在耐磨环15上。耐磨环15采用耐磨损的材质，内壁光滑，减小与输出轴和输入轴的配合间隙，柔性密封套16采用柔性的金属套，如铝合金等，连接筒体17可与减速器8箱体焊接，并通过螺栓或者焊接等方式与柔性密封套16 相连。弹性紧固环18可以是橡胶圈等。利用耐磨环15进行二次密封，可提高密封性，泄漏的润滑油进入柔性密封套16、连接筒体17等围成的密封空间中，并不会直接流失，而是会随着减速器8的整体转动再次流向输出轴和输入轴的安装轴承处，实现二次利用，从而延长减速器8的有效工作时间。
28.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。