风轮和风力发电装置的制作方法

1.本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风轮和风力发电装置。


背景技术：

2.随着风电装机容量的快速发展，目前主流风电机组采用单风轮水平轴形式，且朝着大型化发展，但随着风电机组大型化发展，其核心关键技术受到诸多限制，迫切需要发展新形式高效风能转换装置。
3.在相关技术中，风轮的变桨调节依然存在诸多问题，例如，因变桨的需要而导致风轮内部结构变得复杂，变桨精度低。灵敏度低，叶片的安装稳定性差等一系列问题。
4.为此，如何设置风轮的结构才能使得风轮能实现变桨的同时，又能保证结构的简单、变桨精度提高、稳定性提高成为本领域亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的核心在于在试验平台上增加变桨部件，从而可以实现自动控制叶片变桨。
6.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种风轮，包括：
7.安装舱，所述安装舱上开设有多个安装孔，多个所述安装孔围绕所述安装舱的旋转轴呈圆周阵列；
8.多个叶根座，每个所述安装孔内均设置一个所述叶根座，每个所述叶根座均能够相对所述安装舱绕所对应的安装孔的轴线转动；
9.多个叶片，每个所述叶根座均与一个所述叶片固定连接，并能够随所对应的叶根座同步旋转；
10.变桨推块，所述变桨推块设置于所述安装舱内，并与每个所述叶根座传动连接，所述变桨推块能够沿所述安装舱的旋转轴往复移动，并在移动过程中推动所有所述叶根座同步转动；
11.变桨推杆，所述变桨推杆与所述变桨推块连接，用于推动所述变桨推块沿所述安装舱的旋转轴往复移动；
12.输出轴，所述输出轴与所述安装舱固定连接，并与所述安装舱的旋转轴同轴设置。
13.本发明实施例的风轮至少具有以下技术效果：通过设置变桨推块来推动叶根座转动，实现变桨的目的，不仅结构简单，便于实施，而且变桨的控制精度高，控制更加灵敏和稳定。
14.可选的，所述变桨推块具有多个第一配合面，每个所述第一配合面上均开设有滑槽，所述滑槽的延伸方向偏离所述安装舱的旋转轴；
15.每个所述叶根座的端部均具有第二配合面，所述第二配合面上固定设置有滑块，所述滑块偏离所对应的叶根座的旋转轴；
16.每个第一配合面与一个所述第二配合面配合，以使所述滑块设置于所述滑槽内，所述滑块能够相对所对应的滑槽滑动，以使所述叶根座相对所述安装舱绕所对应的安装孔的轴线转动。
17.可选的，所述滑槽沿直线延伸或沿曲线延伸。
18.可选的，所述叶根座的数量为三个，所述叶片的数量为三个，所述变桨推块的形状为三棱柱状。
19.可选的，所述滑槽沿直线延伸，所述滑槽的延伸方向与所述安装舱的旋转轴的方向之间的夹角范围为10
°‑
30
°
。
20.可选的，所述安装孔内开设有环形导槽，所述叶根座上设置有圆形导板，所述圆形导板配合于所对应的环形导槽内。
21.可选的，所述叶根座具有安装套管，所述叶片的根部插置于所述安装套管内，并与所述安装套管固定连接。
22.可选的，所述安装套管的周向开设有多条开缝，所述安装套管上开设有多个连接孔，多个所述连接孔绕所述安装套管的周向间隔分布。
23.可选的，所述安装舱内具有导向腔，所述变桨推块设置于所述导向腔内，并与所述导向腔导向配合。
24.可选的，所述安装舱包括前舱和后舱，所述前舱与所述后舱固定连接，每个所述安装孔均形成于所述前舱和所述后舱上。
25.可选的，所述输出轴具有中心轴孔，所述变桨推杆穿设于所述中心轴孔，所述变桨推杆和所述输出轴同轴设置。
26.本发明实施例还提供一种风力发电装置，包括本发明实施例的风轮。
27.可选的，所述风力发电装置设置于水上或陆地。
28.可选的，所述风轮的数量为一个或两个。
29.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
30.图1是本发明一实施例的风轮的立体结构示意图；
31.图2是本发明一实施例的风轮的爆炸示意图；
32.图3是本发明一实施例的风轮的局立体结构示意图；
33.图4是本发明一实施例的风轮的局部端面示意图；
34.图5是本发明一实施例的安装舱的立体结构示意图；
35.图6是本发明一实施例的安装舱的侧视图；
36.图7是图6沿a
‑
a的剖面示意图；
37.图8是本发明一实施例的叶根座的立体结构示意图；
38.图9是本发明一实施例的变桨推块的立体结构示意图；
39.图10是本发明一实施例的变桨推块的侧视图。
具体实施方式
40.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
41.参阅图1和图2，本实施方式提供一种风轮10，包括：安装舱11，多个叶根座16，多个叶片12，变桨推块13，变桨推杆14以及输出轴15。
42.在本实施方式中，叶根座16和叶片12的数量均为3个，还可以是2个、4个等，本发明不对叶根座16和叶片12的数量做具体限制。
43.结合图5
‑
图7，安装舱11上开设有多个安装孔110，多个安装孔110围绕安装舱11的旋转轴呈圆周阵列；结合图3
‑
图4，每个安装孔110内均设置一个叶根座16，每个叶根座16均能够相对安装舱11绕所对应的安装孔110的轴线转动。
44.每个叶根座16均与一个叶片12固定连接，并能够随所对应的叶根座16同步旋转；其中，叶根座16和叶片12可以一体成型，或者，叶根座16和叶片12是两个独立的部件，通过连接件将两者固定连接。因此，只要两部分相对固定即可。
45.变桨推块13设置于安装舱11内，并与每个叶根座16传动连接，变桨推块13能够沿安装舱11的旋转轴往复移动，并在移动过程中推动所有叶根座16同步转动；也就是说，变桨推块13沿安装舱11的旋转轴移动的过程中，能够推动叶根座16转动，从而使得叶片12也转动，从而调节叶片12的节距角，实现风轮变桨的目的。
46.进一步，变桨推杆14与变桨推块13连接，用于推动变桨推块13沿安装舱11的旋转轴往复移动；变桨推杆14起到传递动力的作用，外部驱动部件可以与变桨推杆14连接，通过变桨推杆14推动变桨推块13移动，从而控制风轮变桨。
47.进一步，输出轴15与安装舱11固定连接，并与安装舱11的旋转轴同轴设置，输出轴15用于输出转矩，风轮转动过程中通过输出轴15将该转矩输出。
48.上述方案中，在需要对风轮变桨时，只需推动变桨推杆14，即可实现变桨，操作简单，且可以根据推动距离的大小调节变桨的幅度，灵敏度高。而且，通过变桨推块13控制叶根座16转动的方式，使得风轮10整体的结构更加紧凑，稳定性更好。
49.在一些实施例中，结合图9和图10，变桨推块13具有多个第一配合面131，每个第一配合面131上均开设有滑槽132，滑槽132的延伸方向偏离安装舱11的旋转轴；每个叶根座16的端部均具有第二配合面161，第二配合面161上固定设置有滑块162，滑块162偏离所对应的叶根座16的旋转轴；每个第一配合面131与一个第二配合面161配合，以使滑块162设置于滑槽132内，滑块162能够相对所对应的滑槽132滑动，以使叶根座16相对安装舱11绕所对应的安装孔110的轴线转动。
50.通过设置滑槽132的延伸方向偏离安装舱11的旋转轴，同时滑块162偏离所对应的叶根座16的旋转轴，使得变桨推块13的移动能够轻松的带动叶根座16转动，因此只需要提供较小的驱动力，即可实现对叶根座16角度的调整；而且这种结构具有自锁功能，即：叶根座16能够随变桨推块13的移动而被动转动，但是叶根座16不能通过自身的转动推动变桨推块13的移动。
51.在一些实施例中，滑槽132沿直线延伸或沿曲线延伸，也就是说滑槽132可以是直线槽，也可以是曲线槽。如图9和图10，滑槽132为直线槽。
52.在一些实施例中，叶根座16的数量为三个，叶片12的数量为三个，变桨推块13的形
状为三棱柱状。变桨推块13的三个侧面均为第一配合面131，每个第一配合面131上均开设有滑槽132。
53.在一些实施例中，参阅图10，滑槽132沿直线延伸，滑槽132的延伸方向与安装舱11的旋转轴的方向之间的夹角a的范围为10
°‑
30
°
，例如a可以等于15
°
、18
°
、20
°
等。
54.在一些实施例中，参阅图7，安装孔110内开设有环形导槽111，参阅图8，叶根座16上设置有圆形导板163，圆形导板163配合于所对应的环形导槽111内。如图3和图4，圆形导板163和环形导槽111的配合一方面可以限制叶根座16从安装孔110内脱离，另一方面对叶根座16的旋转起到圆周导向的作用，保证了变桨的精度。
55.在一些实施例中，参阅图8，叶根座16具有安装套管164，叶片12的根部插置于安装套管164内，并与安装套管164固定连接。安装套管164的作用是连接固定叶片12，保证两者之间的稳定连接。
56.在一些实施例中，安装套管164的周向开设有多条开缝165，安装套管164上开设有多个连接孔166，多个连接孔绕安装套管164的周向间隔分布。安装叶片12时，可以先将叶片12的根部插入安装套管164内，由于设置有多条开缝165，即使安装套管164的内径略小于叶片12的根部的外径，也能实现叶片12根部的插入，从而使得安装套管164对叶片12根部形成一定的挤压，然后通过在连接孔166中安装螺栓等连接件实现叶片12和叶根座16的稳定连接。
57.在一些实施例中，安装舱11内具有导向腔112，变桨推块13设置于导向腔112内，并与导向腔112导向配合。通过设置导向腔112，使得变桨推块13的移动方向更加稳定，不会发生晃动，有利于高精度的变桨调节。
58.在一些实施例中，安装舱11包括前舱113和后舱114，前舱113与后舱114固定连接，每个安装孔110均形成于前舱113和后舱114上。如此设置，有利于整个风轮的装配。
59.在一些实施例中，参阅图2，输出轴15具有中心轴孔，变桨推杆14穿设于中心轴孔，变桨推杆14和输出轴15同轴设置。
60.本实施方式还提供一种风力发电装置，包括上述任一实施例的风轮10。
61.在一些实施例中，该风力发电装置设置于水上或陆地。也就是说，该风力发电装置可用于陆地发电，也可用于水上发电。
62.在一些实施例中，风轮10的数量为一个或两个。也就是说该风力发电装置可以同时设置两个风轮10，也可以只设置一个风轮10。
63.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
64.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
65.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等
术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
66.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
67.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
68.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。