风机变桨装置和风机的制作方法

1.本发明涉及制动技术领域，尤其涉及一种风机变桨装置和风机。


背景技术：

2.目前风力发电过程中，风吹动桨叶产生动力，从而带动发电机运转。但是在风机的安装位置气候变化多样，桨叶的转动速度难以保持在一个稳定的速度，导致风力发电不稳定。因此需要调整桨叶的桨距角，以此来调整桨叶的转动速度，保持风机的发电量更加稳定，但是目前缺少有效的手段调整桨距角。


技术实现要素：

3.基于此，针对目前风机发电过程存在缺少调整桨距角的手段的问题，有必要提供一种风机变桨装置和风机，旨在有效完成桨距角的调整，保证发电量维持在一个稳定状态。
4.为实现上述目的，本发明提出一种风机变桨装置，所述风机变桨装置包括：
5.变桨控制轴，所述变桨控制轴设置有变桨齿轮；
6.第一变桨轴，所述第一变桨轴设置有桨距角增加轮；以及
7.第二变桨轴，所述第二变桨轴设置有桨距角减少轮，所述变桨控制轴具有带动桨叶转动的变桨状态，所述变桨控制轴处于所述变桨状态，所述变桨齿轮与所述桨距角增加轮或所述桨距角减少轮啮合。
8.在其中一实施例中，所述风机变桨装置还包括转子主轴，所述转子主轴套设有动力齿轮，所述变桨控制轴设置有转子齿轮；
9.变桨时，所述动力齿轮与所述转子齿轮啮合。
10.在其中一实施例中，所述风机变桨装置还包括变桨离合器，所述变桨离合器设于所述变桨控制轴，所述变桨离合器控制所述变桨齿轮处于所述变桨状态。
11.在其中一实施例中，所述风机变桨装置包括变桨驱动轴，所述变桨驱动轴嵌入设于所述变桨控制轴；
12.所述变桨离合器包括驱动片和控制片，所述驱动片套设于所述变桨驱动轴，所述控制片套设于所述变桨控制轴，所述驱动片和所述控制片耦合，所述变桨控制轴处于所述变桨状态。
13.在其中一实施例中，所述风机变桨装置还包括第一离合器和第二离合器；
14.所述第一离合器设于所述第一变桨轴，所述第一离合器带动所述桨距角增加轮和所述变桨齿轮啮合；
15.所述第二离合器设于所述第二变桨轴，所述第二离合器带动所述桨距角减少轮和所述变桨齿轮啮合。
16.在其中一实施例中，所述桨距角增加轮的齿轮数小于所述变桨齿轮的齿轮数，所述桨距角减少轮的齿轮数大于所述变桨齿轮的齿轮数。
17.在其中一实施例中，所述风机变桨装置还包括储能结构，所述储能结构连接于所
述变桨控制轴，并带动所述变桨控制轴转动。
18.在其中一实施例中，所述储能结构为机械储能。
19.在其中一实施例中，所述储能结构包括弹簧。
20.此外，为了解决上述问题，本发明还提供一种风机，所述风机包括如上文所述风机变桨装置。
21.本发明技术方案中，变桨齿轮能够与桨距角增加轮啮合，或者变桨齿轮还能够与桨距角减少轮啮合。通过变桨控制轴的转动，变桨齿轮同步转动。在需要增加桨距角时，变桨齿轮与桨距角增加轮啮合，调整力通过第一变桨轴传递出。在需要减小桨距角时，变桨齿轮与桨距角减少轮啮合，调整力通过第二变桨轴传递出。由此可知，本实施例中，在不同的风量条件下，通过桨距角增加轮和桨距角减少轮传递调整力，从而有效完成桨距角的调整，保证发电量维持在一个稳定状态。
附图说明
22.图1是本发明的风机变桨装置一实施例的结构示意图；
23.图2是本发明中转子主轴和变桨控制轴的结构示意图；
24.图3是本发明中转子主轴转子主轴的结构示意图；
25.图4是本发明中储能结构的结构示意图。
26.附图标号说明：
27.标号名称标号名称10变桨控制轴50变桨离合器110变桨齿轮510驱动片20第一变桨轴520控制片210桨距角增加轮60变桨驱动轴30第二变桨轴610转子齿轮310桨距角减少轮70第一离合器40转子主轴80第二离合器410动力齿轮90储能结构
28.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
31.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。
32.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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；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。
33.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
34.在相关技术中，桨距角也称为节距角，简单理解为桨叶片迎风角度。不同的迎风角度桨叶的受力面积不同，如此，桨叶的受力也不同。风力发电尽量维持在一个稳定状态，通过调整桨距角可以调整叶片的转速。例如，在风量大时减少桨距角，在风量小时增加桨距角。但是目前缺少有效调整桨距角的技术手段。
35.为了解决上述问题，参阅图1和图2所示，本实施例提供一种风机变桨装置，所述风机变桨装置包括：变桨控制轴10、第一变桨轴20和第二变桨轴30。变桨控制轴10能够控制第一变桨轴20或第二变桨轴30的转动，从而完成桨距角的调整力的传递。
36.变桨控制轴10设置有变桨齿轮110；第一变桨轴20设置有桨距角增加轮210；第二变桨轴30设置有桨距角减少轮310，变桨控制轴10具有带动桨叶转动的变桨状态，变桨控制轴10处于变桨状态，变桨齿轮110与桨距角增加轮210或桨距角减少轮310啮合。变桨齿轮110同时只能与桨距角增加轮210或桨距角减少轮310的其中之一完成啮合。需要指出的是，变桨齿轮110还具有变桨状态以外的其它状态，例如，远离桨距角增加轮210或桨距角减少轮310的静止状态。
37.本实施例的技术方案中，变桨齿轮110能够与桨距角增加轮210啮合，或者变桨齿轮110还能够与桨距角减少轮310啮合。通过变桨控制轴10的转动，变桨齿轮110同步转动。在需要增加桨距角时，变桨齿轮110与桨距角增加轮210啮合，调整力通过第一变桨轴20传递出。在需要减小桨距角时，变桨齿轮110与桨距角减少轮310啮合，调整力通过第二变桨轴30传递出。由此可知，本实施例中，在不同的风量条件下，通过桨距角增加轮210和桨距角减少轮310传递调整力，从而有效完成桨距角的调整，保证发电量维持在一个稳定状态。
38.在其中一实施例中，为了更加在断电的时候也能够完成桨距角的调整。参阅图3所示，风机变桨装置还包括转子主轴40，转子主轴40套设有动力齿轮410，变桨控制轴10设置有转子齿轮610；变桨时，动力齿轮410与转子齿轮610啮合。桨叶在风的吹动下带动转子主轴40转动，转子主轴40转动带动动力齿轮410同步转动。由于动力齿轮410与转子齿轮610啮合，转动力传递至变桨控制轴10，从而调整桨距角。由此可知，本实施例中，不需要额外动力，在风力的作用下就可以完成桨距角的调整。更加节能，更加环保。
39.进一步地，为了使风机更加有效的切换变桨。风机变桨装置还包括变桨离合器50，变桨离合器50设于变桨控制轴10，变桨离合器50控制变桨齿轮110处于变桨状态。通过变桨离合器50的离合完成动力齿轮410与转子齿轮610的啮合。例如，断电时，变桨离合器50分离，由此动力齿轮410与转子齿轮610对接啮合。或者是，断电时，变桨离合器50对接耦合，由
此动力齿轮410与转子齿轮610对接啮合。同样的。动力齿轮410与转子齿轮610的对接啮合也可以在通电时完成。
40.在上述实施例中，为了更加有效完成调整力的传递。风机变桨装置包括变桨驱动轴60，变桨驱动轴60嵌入设于变桨控制轴10；变桨离合器50包括驱动片510和控制片520，驱动片510套设于变桨驱动轴60，控制片520套设于变桨控制轴10，驱动片510和控制片520耦合，变桨控制轴10处于变桨状态。具体地，变桨控制轴10和变桨驱动轴60在轴向上可以相对滑动。例如，变桨控制轴10和变桨驱动轴60在电磁力的驱动下相对滑动，控制片520和驱动片510耦合对接在一起，变桨驱动轴60的驱动力传递至变桨控制轴10。
41.在其中一实施例中，风机变桨装置还包括第一离合器70和第二离合器80；第一离合器70设于第一变桨轴20，第一离合器70带动桨距角增加轮210和变桨齿轮110啮合；第一离合器70包括有两个离合片，通过两个离合片耦合对接，桨距角增加轮210完成和变桨齿轮110啮合对接。
42.第二离合器80设于第二变桨轴30，第二离合器80带动桨距角减少轮310和变桨齿轮110啮合。同样地，第二离合器80也包括两个离合片，通过两个离合片的耦合对接，桨距角减少轮310完成和变桨齿轮110啮合对接。需要指出的是，两个离合片相对的耦合对接面设置有耦合齿，离合器工作时，两个离合片的耦合齿相互啮合在一起。
43.在其中一实施例中，为了更加有效的完成桨距角的调节，桨距角增加轮210的齿轮数小于变桨齿轮110的齿轮数，如此，桨距角增加轮210转动的变慢。桨距角减少轮310的齿轮数大于变桨齿轮110的齿轮数，如此，桨距角减少轮310转动的变快。需要说明的是，桨距角增加或者减少有上限值和下限值。桨距角增加的上限值是90
°
，桨距角减少的下限值是0
°
。
44.在其中一实施例中，风机在停止运转或者出现故障时，要完成顺桨。顺桨就是要将桨叶转动至安全位置。为了在风机在失去动力的情况下要完成顺桨。风机变桨装置还包括储能结构90，储能结构90连接于变桨控制轴10，并带动变桨控制轴10转动。储能结构90在正常情况下，储存能量，当风机失去动力后，储能结构90发挥作用，输出能量。变桨控制轴10在储能结构90的能量作用下，开始运转，变桨控制轴10转动带动变桨齿轮110，由此带动桨距角增加轮210或桨距角减少轮310转动，完成顺桨。
45.在上述实施例中，参阅图4所示，储能结构90为机械储能。储能结构90包括弹簧。在储能时刻，弹簧受压变形，在需要顺桨时，弹簧恢复形变，产生恢复力，弹簧释放恢复力，恢复力作用在变桨控制轴10上。将比相关技术中采用电储能的方式，本实施例中的储能结构90，由于动力能以转动力矩形式使用，未经任何形式的能量转换，能源利用率高，控制平顺和稳定。弹簧储能使用一个双侧轴套耦合器，耦合器的一端的齿轮与转子主轴的齿轮耦合，在储能控制通电时，耦合器中间齿轮移动，致使中间齿轮轴套与右侧齿轮轴同步转动，将转子力矩传递到弹簧储能结构，驱动储能弹簧压缩将转子转动能量以弹簧的弹性形变方式储存起来。储能弹簧将连接到储能弹簧系统以储存发电机需要的能量。储能时，系统接触转子主轴与发电电枢的耦合，此时风力发电系统不发电，只储存能量。
46.本发明还提供一种风机，所述风机包括风机变桨装置。风机变桨装置变桨控制轴10、第一变桨轴20和第二变桨轴30。变桨控制轴10能够控制第一变桨轴20或第二变桨轴30的转动，从而完成桨距角的调整力的传递。
47.变桨控制轴10设置有变桨齿轮110；第一变桨轴20设置有桨距角增加轮210；第二变桨轴30设置有桨距角减少轮310，变桨控制轴10具有带动桨叶转动的变桨状态，变桨控制轴10处于变桨状态，变桨齿轮110与桨距角增加轮210或桨距角减少轮310啮合。变桨齿轮110同时只能与桨距角增加轮210或桨距角减少轮310的其中之一完成啮合。需要指出的是，变桨齿轮110还具有变桨状态以外的其它状态，例如，远离桨距角增加轮210或桨距角减少轮310的静止状态。
48.本实施例的技术方案中，变桨齿轮110能够与桨距角增加轮210啮合，或者变桨齿轮110还能够与桨距角减少轮310啮合。通过变桨控制轴10的转动，变桨齿轮110同步转动。在需要增加桨距角时，变桨齿轮110与桨距角增加轮210啮合，调整力通过第一变桨轴20传递出。在需要减小桨距角时，变桨齿轮110与桨距角减少轮310啮合，调整力通过第二变桨轴30传递出。由此可知，本实施例中，在不同的风量条件下，通过桨距角增加轮210和桨距角减少轮310传递调整力，从而有效完成桨距角的调整，保证风机的发电量维持在一个稳定状态。
49.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。