專利名稱：變槳距風(fēng)力機(jī)及風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力機(jī)，特別是具有變槳結(jié)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)。
背景技術(shù)：
風(fēng)力機(jī)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，傳統(tǒng)的風(fēng)車(chē)就是一種常用的風(fēng)力機(jī)?，F(xiàn)代社會(huì)中利用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電的設(shè)備將風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)換的機(jī)械能進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成電能加以利用。由于自然界中風(fēng)的速度是時(shí)刻變化的，當(dāng)風(fēng)速迅速增加時(shí)，風(fēng)力機(jī)捕獲的風(fēng)能瞬時(shí)增加，這對(duì)風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生能量沖擊，這些能量轉(zhuǎn)換成的電能對(duì)電路系統(tǒng)也會(huì)產(chǎn)生大的沖擊。這種沖擊對(duì)于風(fēng)力機(jī)即連接的蓄電池或負(fù)載設(shè)備(電網(wǎng))會(huì)產(chǎn)生不利影響，甚至?xí)斐裳b置的損毀。為了避免這種風(fēng)速突然增大所帶來(lái)的沖擊，人們發(fā)明了變槳距結(jié)構(gòu)。變槳距機(jī)構(gòu)就是在額定風(fēng)速以上，依據(jù)風(fēng)速的變化隨時(shí)調(diào)節(jié)槳距角，控制吸收的機(jī)械能，一方面保證獲取最大的能量且不超出風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)最大的承受能力，另一方面減少風(fēng)力對(duì)風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)鏈機(jī)構(gòu)的沖擊。具體的就是在風(fēng)速較大時(shí)，變槳距結(jié)構(gòu)使得槳葉迎角減?。伙L(fēng)速小時(shí)，使得槳葉迎角增大。實(shí)現(xiàn)上述變槳距功能的結(jié)構(gòu)有多種，比較典型的是Soviet調(diào)速器和Aerowatt裝置。這兩種裝置的原理基本相同，在槳葉的根部設(shè)置有變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸，同時(shí)變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸上設(shè)置平衡配重件，變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸還通過(guò)連桿連接一個(gè)活動(dòng)壓板，活動(dòng)壓板下設(shè)置兩個(gè)彈簧，一個(gè)比較硬，一個(gè)比較軟。當(dāng)風(fēng)速超過(guò)額定值時(shí)平衡配重件旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性力使得槳葉繞變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得槳葉迎角變小。同時(shí)，變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)所述連桿，進(jìn)而推壓所述活動(dòng)壓板壓縮彈簧。壓板首先壓縮軟彈簧，當(dāng)軟彈簧變形到一定程度后，壓板壓到硬彈簧，此時(shí)硬彈簧與軟彈簧同時(shí)發(fā)生作用。壓板和彈簧的存在使得槳葉的迎角變化在可以控制的范圍內(nèi)，使得變槳距起到應(yīng)有的作用。上述Soviet調(diào)速器和Aerowatt裝置存在的一個(gè)問(wèn)題是:由于在變槳過(guò)程中，首先需要壓縮軟彈簧，由于自然風(fēng)的多變性，這樣軟彈簧變形的次數(shù)和幅度都比較高，更容易發(fā)生疲勞損害，降低結(jié)構(gòu)的使用壽命。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有搭載Soviet調(diào)速器和AeiOwatt裝置的風(fēng)力機(jī)由于彈簧疲勞導(dǎo)致的使用壽命降低的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種變槳距風(fēng)力機(jī)，通過(guò)調(diào)整彈簧的設(shè)置提高了風(fēng)力機(jī)的使用壽命。且根據(jù)用戶具體的使用環(huán)境的年平均風(fēng)速的不同，在安裝時(shí)設(shè)定特定初始安裝角度，最大限度的發(fā)揮葉片的啟動(dòng)性。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:變槳距風(fēng)力機(jī)，包括槳葉，所述槳葉的根部設(shè)置有變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸，在所述變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸上設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)平衡體，所述變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)與活動(dòng)壓板連接，當(dāng)所述平衡體帶動(dòng)所述變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述活動(dòng)壓板推壓彈簧組，所述彈簧組包括至少兩個(gè)彈簧，分別為第一介入彈簧和第二介入彈簧，當(dāng)所述活動(dòng)壓板推壓所述彈簧組時(shí)首先推壓第一介入彈簧，當(dāng)所述第一介入彈簧壓縮到預(yù)定程度時(shí)活動(dòng)壓板接觸并推壓所述第二介入彈簧；所述第一介入彈簧的彈性模量大于所述第二介入彈簧的彈性模量。所述變槳距風(fēng)力機(jī)設(shè)置有壓緊結(jié)構(gòu)，所述壓緊結(jié)構(gòu)擠壓所述第一介入彈簧，使得所述第一介入彈簧處于壓縮狀態(tài)。所述壓緊結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述第一介入彈簧端部的螺栓和螺母，所述螺母沿所述螺栓的軸線方向移動(dòng)以擠壓所述第一介入彈簧。所述槳葉與輪轂連接，所述輪轂套接在主軸上，所述主軸與所述輪轂接觸段為錐形，且所述輪轂與所述主軸之間為過(guò)盈配合。所述變槳距風(fēng)力機(jī)還包括從所述主軸端部固定所述輪轂的輪轂螺栓，所述輪轂螺栓的螺紋的旋轉(zhuǎn)方向與所述槳葉的旋轉(zhuǎn)方向一致。在所述輪轂螺栓的頭部與所述主軸之間依次設(shè)置有止動(dòng)墊片和墊板；所述墊板與所述輪轂之間設(shè)置有緊固結(jié)構(gòu)。所述緊固結(jié)構(gòu)為螺釘緊固結(jié)構(gòu)。在所述輪轂螺栓頭部設(shè)置有直邊，所述止動(dòng)墊片沿所述直邊向上彎折。所述止動(dòng)墊片與所述墊板之間設(shè)置有定位結(jié)構(gòu)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)，設(shè)置有上所述風(fēng)力機(jī)。本實(shí)用新型的技術(shù)效果:本實(shí)用新型在Soviet調(diào)速器和Aerowatt裝置的基礎(chǔ)上,將活動(dòng)壓板下兩個(gè)彈簧的介入次序(或者說(shuō)活動(dòng)壓板觸壓兩個(gè)彈簧的次序)進(jìn)行了調(diào)整。在風(fēng)速增大的初始階段，活動(dòng)壓板首先觸壓硬彈簧(即彈性模量大的第一介入彈簧，以下同)，當(dāng)風(fēng)速進(jìn)一步增大，第一介入彈簧變形超過(guò)一定程度后再觸壓軟彈簧(即彈性模量較小的第二介入彈簧，以下同)。這樣一來(lái)，在中低風(fēng)速陣風(fēng)情況下，由于作用力較小，硬彈簧的動(dòng)作就可以調(diào)整變槳，軟彈簧無(wú)需介入。從而就減少了兩個(gè)彈簧共同動(dòng)作的次數(shù)和動(dòng)作幅度，因此降低了彈簧疲勞損害的可能性。這也就意味著從變槳結(jié)構(gòu)這個(gè)方面提升了變槳距風(fēng)力機(jī)的使用壽命，同時(shí)且根據(jù)用戶具體的使用環(huán)境的年平均風(fēng)速的不同，在安裝時(shí)設(shè)定特定初始安裝角度，最大限度的發(fā)揮葉片的啟動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)了本實(shí)用新型的目的。采用本實(shí)用新型風(fēng)力機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于提升了變槳距風(fēng)力機(jī)的使用壽命而延長(zhǎng)了使用壽命。

圖1為本實(shí)用新型變槳距風(fēng)力機(jī)的一個(gè)實(shí)例，其中一個(gè)槳葉根部剖視。圖2為圖1所示A-A方向的剖視圖。圖3為圖2所示視圖裝配到主軸上的狀態(tài)圖。圖4為圖3中主軸裝配部分的左視圖。圖中標(biāo)識(shí)說(shuō)明如下:10、槳葉；11、轉(zhuǎn)動(dòng)平衡體；12、變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸；20、連桿；21、輪轂；22、第一介入彈簧；23、第二介入彈簧；24、活動(dòng)壓板；25、固定壓板；26、螺栓；27、螺母；30、主軸；31、緊固螺釘；32、墊板；33、止動(dòng)墊片彎折段；34、螺栓；35、止動(dòng)墊片；36、銷(xiāo)；40、頭部直邊。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。結(jié)合圖1和圖2可以看到，本實(shí)用新型的變槳距風(fēng)力機(jī)的原理與搭載Soviet調(diào)速器和AeiOwatt裝置的風(fēng)力機(jī)的原理相同。具體的，本實(shí)用新型的變槳距風(fēng)力機(jī)包括槳葉10，槳葉10的根部設(shè)置有變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸12。風(fēng)力機(jī)的多個(gè)槳葉10在外力推動(dòng)下圍繞一個(gè)旋轉(zhuǎn)中心(簡(jiǎn)稱為風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)中心)旋轉(zhuǎn)，變槳距風(fēng)力機(jī)的每個(gè)槳葉還有自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即平行于槳葉10的長(zhǎng)軸方向每個(gè)槳葉10有一個(gè)自轉(zhuǎn)中心。由于這個(gè)自轉(zhuǎn)中心的存在，槳葉10可以調(diào)整迎風(fēng)面的面積，即調(diào)整受力面積，從而可以調(diào)整槳葉10圍繞風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)的速度，使得槳葉10圍繞風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)速度變化比較平穩(wěn)。變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸12就是槳葉10實(shí)現(xiàn)上述自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。在變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸12上還設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)平衡體11。在圖1至圖2所示的實(shí)例中，轉(zhuǎn)動(dòng)平衡體11設(shè)置在變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸12上，并與槳葉10固定連接。轉(zhuǎn)動(dòng)平衡體11是一個(gè)圓柱體，該圓柱體的軸線與變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸12的軸線基本垂直。當(dāng)槳葉10在風(fēng)力作用下圍繞風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)平衡體11也隨槳葉10進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由于旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了慣性力，使得轉(zhuǎn)動(dòng)平衡體11繞變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸12偏轉(zhuǎn)。平衡體11繞變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸12的偏轉(zhuǎn)帶動(dòng)槳葉10發(fā)生前述的自轉(zhuǎn)。從圖2可以進(jìn)一步看到，變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸12與連桿20的一端鉸接，連桿20的另一端與活動(dòng)壓板24鉸接。即變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸12通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)與活動(dòng)壓板24連接。當(dāng)槳葉10發(fā)生前述的自轉(zhuǎn)時(shí)，從圖2中的結(jié)構(gòu)可以得出，變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸12帶動(dòng)連桿20，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)活動(dòng)壓板24在圖2所示左右方向上運(yùn)動(dòng)。從圖2中可以看到，在輪轂21上固定設(shè)置一個(gè)固定壓板25，在固定壓板25和活動(dòng)壓板24之間設(shè)置有一組彈簧:第一介入彈簧22和第二介入彈簧23?；顒?dòng)壓板24向固定壓板25運(yùn)動(dòng)時(shí)(即風(fēng)力增加時(shí))首先觸壓第一介入彈簧22，當(dāng)?shù)谝唤槿霃椈?2被壓縮變形到一定程度后再觸壓第二介入彈簧23。此時(shí)，第一介入彈簧22和第二介入彈簧23的彈性變形力共同作用于活動(dòng)壓板24上，進(jìn)而對(duì)槳葉10的自轉(zhuǎn)產(chǎn)生作用。第一介入彈簧22的彈性模量大于第二介入彈簧23的彈性模量，通俗地解釋是第一介入彈簧
22比第二介入彈簧23硬。由于第一介入彈簧22的彈性模量大，可以應(yīng)對(duì)較大范圍內(nèi)的風(fēng)力變化，使得第一介入彈簧22和第二介入彈簧23共同動(dòng)作的次數(shù)和動(dòng)作幅度降低，因此降低了彈簧疲勞損害的可能性。這也就意味著從變槳結(jié)構(gòu)這個(gè)方面提升了變槳距風(fēng)力機(jī)的使用壽命。圖2中還可見(jiàn)，穿過(guò)活動(dòng)壓板24設(shè)置有螺栓26，與螺栓26相配合的螺母27頂壓在活動(dòng)壓板24上。通過(guò)調(diào)整螺母27在螺栓26的位置，可以使得第一介入彈簧22處于不同的壓縮狀態(tài)。第一介入彈簧22的不同的壓縮狀態(tài)決定了第一介入彈簧22發(fā)生前述作用時(shí)所對(duì)應(yīng)的風(fēng)速及槳葉10的初始角度。換言之，本實(shí)用新型可以根據(jù)用戶具體的使用環(huán)境的年平均風(fēng)速的不同，在安裝時(shí)通過(guò)調(diào)整螺母27設(shè)定槳葉10的特定初始安裝角度，以及變槳時(shí)的風(fēng)速等參數(shù)，最大限度的發(fā)揮槳葉10的啟動(dòng)性。為了進(jìn)一步提升本實(shí)用新型變槳距風(fēng)力機(jī)的使用壽命，本實(shí)用新型對(duì)風(fēng)力機(jī)與主軸連接部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，具體的改進(jìn)結(jié)合圖3和圖4進(jìn)行說(shuō)明。[0035]從圖3中可以看到，輪轂21中心設(shè)置有錐形通孔，該通孔套接在主軸30上。主軸30具有與所述通孔相應(yīng)的錐形外表面。輪轂21與主軸30之間為過(guò)盈配合。主軸30與輪轂21的這種裝配方式避免了在主軸30上開(kāi)鍵槽。鍵槽的存在容易使主軸30產(chǎn)生應(yīng)力集中，進(jìn)而在疲勞載荷作用下發(fā)生損壞。在輪轂21上所述錐形通孔的開(kāi)口部設(shè)置有墊板32。墊板32的上部(即圖3中墊板32的左側(cè))設(shè)置有止動(dòng)墊片33。螺栓34穿過(guò)墊板32和止動(dòng)墊片33連接到主軸30上。墊板32通過(guò)緊固螺釘31固定在輪轂21上(結(jié)合圖4)。順風(fēng)方向看風(fēng)輪是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，螺栓34的螺紋的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)橛倚菁y。螺紋的旋轉(zhuǎn)方向與槳葉10繞風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)的方向一致。即螺栓34的螺紋的旋轉(zhuǎn)方向使得槳葉10繞風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性力能夠更進(jìn)一步旋緊螺栓34，避免螺栓34松動(dòng)。從圖3和圖4中看到螺栓34的頭部(即圖3中螺栓34的左端)為六邊形，沿六邊形的一個(gè)直邊(頭部直邊40)，止動(dòng)墊片35向上(即圖3中向左的方向)彎折，形成一個(gè)止動(dòng)墊片彎折段33。同時(shí)，止動(dòng)墊片35有一部分向下(即圖3中向右的方向)彎折形成一個(gè)銷(xiāo)36。銷(xiāo)36伸入墊板32相應(yīng)設(shè)置的一個(gè)銷(xiāo)孔，使得止動(dòng)墊片35與墊板32之間的位置相對(duì)固定。在止動(dòng)墊片35與墊板32之間的位置相對(duì)固定的情況下，止動(dòng)墊片彎折段33與頭部直邊40相配合，進(jìn)一步防止螺栓34松動(dòng)。采用如圖1至圖4所述風(fēng)力機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī),具有使用壽命更長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。值得注意的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非因此限定本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍，本實(shí)用新型還可以采用等同技術(shù)進(jìn)行替換。故凡運(yùn)用本實(shí)用新型的說(shuō)明書(shū)及圖示內(nèi)容所作的等效變化，或直接或間接運(yùn)用于其他相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域均同理皆包含于本實(shí)用新型所涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.變槳距風(fēng)力機(jī)，包括槳葉，所述槳葉的根部設(shè)置有變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸，在所述變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸上設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)平衡體，所述變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)與活動(dòng)壓板連接，當(dāng)所述平衡體帶動(dòng)所述變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述活動(dòng)壓板推壓彈簧組，其特征在于:所述彈簧組包括至少兩個(gè)彈簧，分別為第一介入彈簧和第二介入彈簧，當(dāng)所述活動(dòng)壓板推壓所述彈簧組時(shí)首先推壓第一介入彈簧，當(dāng)所述第一介入彈簧壓縮到預(yù)定程度時(shí)活動(dòng)壓板接觸并推壓所述第二介入彈簧；所述第一介入彈簧的彈性模量大于所述第二介入彈簧的彈性模量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述變槳距風(fēng)力機(jī)，其特征在于:設(shè)置有壓緊結(jié)構(gòu)，所述壓緊結(jié)構(gòu)擠壓所述第一介入彈簧，使得所述第一介入彈簧處于壓縮狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述變槳距風(fēng)力機(jī)，其特征在于:所述壓緊結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述第一介入彈簧端部的螺栓和螺母，所述螺母沿所述螺栓的軸線方向移動(dòng)以擠壓所述第一介入彈黃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述變槳距風(fēng)力機(jī)，其特征在于:所述槳葉與輪轂連接，所述輪轂套接在主軸上，所述主軸與所述輪轂接觸段為錐形，且所述輪轂與所述主軸之間為過(guò)盈配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述變槳距風(fēng)力機(jī)，其特征在于:還包括從所述主軸端部固定所述輪轂的輪轂螺栓，所述輪轂螺栓的螺紋的旋轉(zhuǎn)方向與所述槳葉的旋轉(zhuǎn)方向一致。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述變槳距風(fēng)力機(jī)，其特征在于:在所述輪轂螺栓的頭部與所述主軸之間依次設(shè)置有止動(dòng)墊片和墊板；所述墊板與所述輪轂之間設(shè)置有緊固結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述變槳距風(fēng)力機(jī)，其特征在于:所述緊固結(jié)構(gòu)為螺釘緊固結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述變槳距風(fēng)力機(jī)，其特征在于:在所述輪轂螺栓頭部設(shè)置有直邊，所述止動(dòng)墊片沿所述直邊向上彎折。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述變槳距風(fēng)力機(jī)，其特征在于:所述止動(dòng)墊片與所述墊板之間設(shè)置有定位結(jié)構(gòu)。
10.風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于:設(shè)置有如權(quán)利要求1至9之一所述風(fēng)力機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種變槳距風(fēng)力機(jī)及風(fēng)力發(fā)電機(jī)。其中變槳距風(fēng)力機(jī)，包括槳葉，所述槳葉的根部設(shè)置有變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸，在所述變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸上設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)平衡體，所述變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)與活動(dòng)壓板連接，當(dāng)所述平衡體帶動(dòng)所述變槳轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述活動(dòng)壓板推壓彈簧組，所述彈簧組包括至少兩個(gè)彈簧，分別為第一介入彈簧和第二介入彈簧，當(dāng)所述活動(dòng)壓板推壓所述彈簧組時(shí)首先推壓第一介入彈簧，當(dāng)所述第一介入彈簧壓縮到預(yù)定程度時(shí)活動(dòng)壓板接觸并推壓所述第二介入彈簧；所述第一介入彈簧的彈性模量大于所述第二介入彈簧的彈性模量。本實(shí)用新型的變槳距風(fēng)力機(jī)及風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)。
文檔編號(hào)F03D7/00GK202946312SQ20122061636
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者賀琦, 李卿韶, 吳令紅, 石云巖 申請(qǐng)人:中科恒源科技股份有限公司