具有偏航保护绞盘的风力发电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种小型风力发电机，特别是一种设有控制尾舵偏航装置的小型风力发电机。
【背景技术】
[0002]以图1所示的普通小型风力发电机为例，通常带尾舵装置的小型风力发电机主要包括一安装在轮毂上的风轮机构11、一发电机12、一机座13、以及一尾舵装置14。其中，机座13通过一回转机构15安装在塔架16的顶端。尾舵装置14包括尾梁141和尾舵板142，尾梁141的前端通过设置在机座13后侧的固定座可旋转地连接于机座13。由于固定座的设置而使尾梁141的转轴以一特定的侧倾和后倾角度安装，使作用在尾梁141及尾舵板142上的重力始终给尾舵装置14 一个向下旋转的重力距。尾舵板142受风力作用总是处在顺风向位置，小风时，尾梁141和尾舵板142延伸的方向基本上与风轮平面相互垂直，即风向基本上垂直于风轮平面，风轮最大程度地吸收风能，如图2A所示；大风时，风力作用克服重力矩，使尾梁141和尾舵板142延伸的方向与风轮平面成一定的夹角，即风向不垂直于风轮平面，风轮吸收风能的能力减弱；超大风时，风力作用克服重力矩，使尾梁141和尾舵板142与风轮平面基本上平行，即风向基本上平行于风轮平面，吸收风能能力基本消除，达到保护风机目的，如图2B所示。但是，由于尾舵装置14以特定的安装角度安装，而其偏转重力矩很难被设置到最佳参数，风力有瞬时等级及方向突变等特性，当大风及超大风时，这种尾舵装置14很难实现自动偏航保护的目的。
[0003]因此，确实亟需针对上述现有技术所存在的问题对小型风力发电机的侧偏航保护结构加以改进，使小型保护风力发电机的运行安全性能得到了较好的保障。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种具有偏航保护绞盘的小型风力发电机，以保障其运行稳定性及安全性。
[0005]为实现上述目的，本实用新型的风力发电机除了风轮、发电机、机座以及尾舵装置之外，还提供了一种专用的偏航保护绞盘，所述偏航保护绞盘，包括一滑轮组件、一卷扬机、以及一钢缆；其中所述卷扬机包括一基座，一卷筒，一链轮传动组件，一齿轮传动组件，一双向联结机构，一自动限位开关，以及一电动机；其中，所述链轮传动组件包括小链轮、大链轮以及链条；所述齿轮传动组件包括第一传动轴、第一齿轮副、第二传动轴、第二齿轮副；所述钢缆的上端绕过滑轮组件后固定于机座上，所述钢缆的下端则卷绕在卷扬机的卷筒上，通过钢缆的收放将尾舵装置从基本上垂直于风轮的方向偏转至基本上水平于风轮的方向或反之。
[0006]有利的是，本发明的风力发电机的特征还在于，所述双向联结机构包括在第一传动轴靠近大链轮一端设有一段丝杆轴，该段丝杆轴与对应地设在大链轮内部的螺纹孔组成丝杆螺纹组合，在大链轮外侧还提供了一个可旋转地套在丝杆轴上的拨轮，两个拨销穿过该丝杆轴可旋转移动于拨轮内部的圆弧销孔内；在大链轮内侧提供了棘轮-棘爪构件和固定盘，在大链轮与棘轮之间、棘轮与固定盘之间设有摩擦片，固定盘通过平键与第一传动轴相结合一起转动。棘轮、固定盘和摩擦片均套设在第一传动轴上。所述双向联结机构不仅允许链轮传动组件带动齿轮传动组件和卷筒作正反向转动，在风力发电机的尾舵处于基本上垂直于风轮的位置时，还能使卷扬机的卷筒处于自锁定的制动状态。
[0007]进一步地，所述自动限位开关安装在自动限位开关支架上，所述自动限位开关包括一滑移螺母、第一和第二行程开关、以及第一和第二限位压块，所述滑移螺母安装在第二传动轴轴向向外延伸出来的螺纹杆上，所述限位开关支架上的扩口限制滑移螺母的旋转，使滑移螺母在螺纹杆旋转时只能沿螺纹杆轴向位移。通过所述自动限位开关的设置，令卷扬机的卷筒在预先设定的范围内转动。
[0008]进一步地，所述拨轮的外侧还提供了一个设有多边形内孔的手动转盘，该手动转盘通过多个螺栓与拨轮刚性连接在一起，利用对应形状的驱动工具可以手动驱动转盘的转动。
[0009]有利的是，卷扬机卷筒表面还设有容纳钢缆的螺旋沟槽，钢缆收起时沿着沟槽卷绕在卷筒上，并且该卷扬机卷筒外部还设有防止钢缆从螺旋槽内脱离的横向限位杆。
【附图说明】
[0010]图1的立体示意图举例说明一种现有具有尾舵装置的小型风力发电机。
[0011]图2A和2B为小型风力发电机分别在小风和大风情况下尾舵装置偏航的示意图。
[0012]图3为根据本实用新型具有尾舵装置偏航用绞盘的小型风力发电机的立体示意图。
[0013]图4为具有本实用新型的尾舵装置偏航用绞盘的小型风力发电机省去塔架以后的放大的立体示意图。
[0014]图5为从链轮传动机构一侧显示显示本实用新型的小型风力发电机的尾舵偏航用绞盘的卷扬机结构的侧视示意图。
[0015]图6为沿图7中的1-1线显示本实用新型的小型风力发电机的尾舵偏航用绞盘的卷扬机结构的剖面图。
[0016]图7为显示本实用新型的小型风力发电机的尾舵偏航用绞盘的卷扬机结构的立体示意图。
[0017]图8为显示本实用新型的小型风力发电机的尾舵偏航用绞盘的卷扬机拨轮结构的分解立体示意图。
[0018]图9为本实用新型的小型风力发电机的尾舵偏航用绞盘的卷扬机拨轮的立体示意图。
[0019]图10为本实用新型的小型风力发电机的尾舵偏航用绞盘的卷扬机卷筒的立体示意图。
【具体实施方式】
[0020]图3为根据本实用新型具有尾舵装置偏航用绞盘的小型风力发电机的立体示意图，图4为具有本实用新型的尾舵装置偏航用绞盘的小型风力发电机省略塔架以后的放大的立体示意图。如图3所示，本实用新型的小型风力发电机200的结构与现有技术基本相似，也包括风轮机构21、发电机22、机座23、以及尾舵装置24。其中，机座23通过一回转机构25安装在塔架26的顶端。参见图4，尾舵装置24包括尾梁241和尾舵板242，尾梁241的前端通过一转轴可旋转地连接于机座23后侧的固定座上。同样地，该固定座被设置为使尾梁241的转轴以一特定的侧倾和后倾角度安装，使作用在尾梁241及尾舵板242上的重力始终给尾舵装置24 —个向下的旋转重力距。本实用新型的改进之处在于提供了一种尾舵偏航用绞盘装置，包括设在机座23与尾舵装置24上的滑轮组件30，以及固定在塔架26内部的安装底座上的卷扬机40 (见图3)。一根钢缆G穿设于塔架26内部，其上端穿过滑轮组件30后固定连接于机座23的支架上给尾舵转置24克服重力矩转动提供牵引力，其下端则卷绕在卷扬机40的卷筒42上。
[0021]具体地，所述滑轮组件30包括一第一定滑轮、一第二定滑轮、以及一动滑轮(图中未标识)。所述动滑轮设置在尾梁241侧面距离转轴一定距离的位置；相应地，第一定滑轮设置在机座23—侧的水平支架上；而第二定滑轮则设置在机座23内部。该钢缆G的上端固定在水平支架末端，并依次穿过动滑轮、第一定滑轮、第二定滑轮，然后通过塔架26内部，最后卷绕于卷扬机40的卷筒42上。当风力发生变化的时候，本实用新型的风力发电机控制单元根据风力大小自动控制卷扬机40收卷钢缆G，通过动滑轮作用于尾梁41上的牵引力矩，使尾梁241在钢缆G的牵引下克服重力矩围绕尾梁241转轴朝水平于风轮21的方向转动；或释放钢缆G，让尾梁241在重力矩作用下绕转轴朝垂直于风轮21的方向转动，从而实现对尾舵装置24的自动偏航控制。在某些特殊情况下，也可以使用图4中所指示的手动扳手H，以手动方式驱动卷扬机40收放钢缆G。
[0022]下面具体结合附图详细描述卷扬机40的结构。如图5、图6和图7所示，该卷扬机40包括基座41、卷筒42、链轮传动组件、齿轮传动组件、自动限位开关、以及电动机M。
[0023]基座41由金属板材整体压模成形，基本上呈U-形截面。基座41两侧的主墙板之间设有沿水平方向延伸的固定轴43，该固定轴43的两端分别通过紧固件431固定在基座41的主墙板上。卷筒42两端均通过深沟球轴承421可转动地安装于固定轴43的轴套外面，而电动机M则设置在卷筒42的下方。
[0024]从图9可见，卷筒42表面设有螺旋沟槽422，而螺旋沟槽422的一端形成一固定孔423，在该固定孔423的侧壁设有一螺孔，并以一紧固螺丝将钢缆G固定在固定孔423中。随着卷扬机40的卷筒42的转动，收起的钢缆G沿着螺旋沟槽422排列于卷筒42表面。相距卷筒42表面一定距离的位置设有水平限位杆423，可以起到防止钢缆G从螺旋沟槽422中脱出的作用。卷筒42表面的螺旋沟槽422所能容纳的钢缆长度略大于尾梁41自完全平行于风轮21延伸的位置恢复至基本上垂直于风轮21延伸的位置所需要的钢缆长度。
[0025]电动机M可采用直流减速电机。链轮传动组件主要包括设在电动机M输出端的小链轮51，设在齿轮传动组件输入端的大链轮52，以及链条53。该小链轮51通过支架固定在基座41 一侧。该齿轮传动组件主要包括一第一传动轴61、一第一齿轮副62、一第二传动轴63、以及一第二齿轮副64。链轮传动组件的大链轮52与齿轮传动组件的第一传动轴61的输入端通过一双向联结机构相结合，在电动机M的驱动下带动第一传动轴61作顺时针或反时针转动。第一传动轴61的另一端通过平键与第一齿轮副62的小齿轮相结合。第一齿轮副62的大齿轮、第二齿轮副64的小齿轮与第二传动轴63通过平键相结合。第二齿轮副64的大齿轮与卷筒42之间刚性连接。这样，电动机M输出的转动力矩，通过链轮传动组件和齿轮传动组件逐级减速传递至卷筒42，从而带动卷筒42转动收放钢缆G。
[0026]齿轮传动组件输入端，即第一传动轴61的输入端设有矩形螺纹而形成一段丝杆轴611，对应于链轮传动组件大链轮52中心孔内部的螺纹，两者构成丝杆螺纹结合。双向联结机构主要包括设在大链轮52外端的拨轮54、拨销55和手动转盘56，以及设在大链轮52内端的棘轮57及棘爪58、固定盘59和摩擦片591。第一传动轴61通过平键与固定盘59相结合。在棘轮57的四周设有棘齿，与对应的棘爪58和扭簧581组合构成单向制动。一对拨销55穿设于第一传动轴61的丝杆轴611并可转动移动于拨轮54中心孔内部的圆弧形拨孔541内(参见图10)，使