一种风力发电机自适应调节轮毂装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风力发电传动领域，具体是一种风力发电机自适应调节轮毂装置。
【背景技术】
[0002]随着环境的不断恶化，清洁能源逐渐被人们重视，风力发电机是当今利用清洁能源的重要设备，为了能够最大限度的利用风能，风力发电机中设有偏航装置等保证风机能够最大限度的接收风能，将风能转换为机械能后再将机械能耐转化为电能，这些装置一般都设在轮毂中，因此对轮毂进行设计，对提高风力发电机的效率和保证风力发电机的安全具有非常重要的意义，能够为社会带来更高的经济效益。
[0003]桨距角是叶片沿着其轴向方向旋转的角度和叶轮扫略面之间的夹角，叶轮迎风面角度是指叶轮扫略面和大地之间的夹角，现有风力发电机中为了实现风机能够最大限度的接收风能通常在轮毂中设有变桨距系统，风机一般设有三个叶片，为了实现变桨距，为每个叶片配备一个变桨电机和为变桨电机提供能源的电池组，变桨电机由变桨控制系统来控制，大大增加了系统的复杂性，导致了系统的稳定性下降；并且现有风力发电机的风轮扫掠面均与地面保持垂直不变，风机轮毂的俯仰状态是不可调的，故当自然风不是水平方向吹来时，无论风力发电机如何调节桨距角都会损失一部分风能，这就导致了风能的利用率下降了。申请号为201020632057.0的中国专利公开了一种风力发电机用转动惯量自适应式飞轮装置，该装置能够根据风速的不同实现对轮毂转动惯量的自动调节，但是此装置当风向垂直叶轮扫略面时能够最大限度的接收风能，当风向改变时，将会损失一部分风能。中国专利(申请号为201210329378.7)公开了一种风力发电机组用轮毂，此装置为目前应用较普遍的轮毂，其缺点是变桨装置需要安装比较复杂的驱动装置和控制系统，增大了成本，同样也没有对叶轮迎风面实现自适应调整；申请号为CN201310020321.3的专利公开了一种大型风力发电机组的可调速轮毂装置，其核心是提出一种新型的发电方式，但没有涉及桨距角和叶轮迎风面的调节。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术变桨装置复杂和风能利用率低的不足，本发明提供一种风力发电机自适应调节轮毂装置。该装置摒弃了现有轮毂装置中的驱动电机、驱动电机电池组和控制系统，通过拨叉弹簧能根据风速的大小提供与风力相平衡的作用力，形成了一个动态的力平衡系统，从而实现对桨距角的转动调整；同时通过支撑弹簧的作用，能根据风向的改变使风轮扫略迎风面随之进行调整，使得叶轮迎风面垂直于风向，从而实现了对迎风角的自动调节，可以最大限度的利用风能。
[0005]一种风力发电机自适应调节轮毂装置，其特征在于该轮毂装置包括壳体、三个调节拨叉、三个拨叉弹簧、大锥齿轮、止推轴承、三个小锥齿轮、保持架、主轴、六个支撑弹簧、叶片轴承和三个叶片；壳体为整个轮毂装置的主体骨架，大锥齿轮、三个调节拨叉和三个拨叉弹簧依次固定在壳体的正面上，在壳体背面上通过保持架和支撑弹簧固定有主轴，三个叶片依次通过相应的叶片轴承、止推轴承和小锥齿轮固定在壳体的圆周面上，叶片轴承、止推轴承和小锥齿轮从外到内依次安装在相应叶片的根部，大锥齿轮与三个小锥齿轮相互啮合，所述小锥齿轮的直径与叶片回转轴线到大锥齿轮所在平面的距离相等。
[0006]上述风力发电机自适应调节轮毂装置，其特征在于所述壳体包括圆柱体外壳、圆凹槽和三个轮辐，外壳与圆凹槽同轴心，通过三个轮辐将外壳与圆凹槽连接在一起；在外壳的外圆周面上沿周向均匀分布有三个叶片轴承安装孔，且三个叶片轴承安装孔正对三个轮辐之间的间隙，三个叶片轴承安装孔之间互呈120°，且每个叶片轴承安装孔均为阶梯孔；所述圆凹槽背面上设有六个主轴固定孔，且六个主轴固定孔均为通孔，且主轴固定孔沿圆凹槽周向均匀分布；在三个轮辐与外壳内侧交界的位置上且位于壳体的背面，三个轮辐沿周向分别分布有一组支撑弹簧安装孔，每组支撑弹簧安装孔上都有两个支撑弹簧安装孔，每组支撑弹簧安装孔呈120°分布，且三个叶片轴承安装孔与三组支撑弹簧安装孔呈间隔分布，且每个支撑弹簧安装孔均为盲孔；在外壳内侧圆周边缘上且位于壳体的正面，沿周向均匀分布有三个调节拨叉安装孔，且三个调节拨叉安装孔与三个叶片轴承安装孔间隔分布；在圆凹槽上且位于主轴固定孔的外围上均匀分布有三个拨叉弹簧铰接孔；
[0007]所述保持架为Y型，有三个支叉，相邻支叉间的夹角为120°，每个支叉上均设有两个支撑弹簧配合孔；保持架的中心设有一个主轴过孔，在主轴过孔的圆周上均匀分布有六个与主轴配合固定安装孔；支撑弹簧一端通过支撑弹簧配合孔与保持架固定，另一端与壳体的支撑弹簧安装孔接触固定；所述主轴一端的端面上设有主轴安装孔，在该端的外侧连接有一个十字万向节，通过该十字万向节将主轴与壳体的主轴固定孔相连，主轴的另一端与后面齿轮箱和发电机相连；设有十字万向节的主轴端穿过保持架的主轴过孔并通过主轴安装孔及与主轴配合固定安装孔和保持架固定连接；
[0008]所述调节拨叉为弧形，弧形的一端上设有与壳体配合安装孔和与大锥齿轮配合安装孔，另一端设有拨叉弹簧安装孔；与壳体配合安装孔与壳体上的调节拨叉安装孔配合将调节拨叉安装在壳体上，通过拨叉弹簧安装孔和壳体上的拨叉弹簧铰接孔将拨叉弹簧固定在壳体上，壳体、调节拨叉、小锥齿轮和大锥齿轮之间形成了空间四杆机构；
[0009]所述大锥齿轮上设有均匀分布的三个固定安装孔和一个轴套，轴套位于大锥齿轮的中心，且通过轴套将大锥齿轮固定在壳体的圆凹槽的正面上；三个固定安装孔分别与相应的调节拨叉上的与大锥齿轮配合安装孔配合连接，将大锥齿轮同时与三个调节拨叉连接；
[0010]所述小锥齿轮上设有固定键槽；叶片轴承和止推轴承通过相应的叶片轴承安装孔将相应的叶片安装在壳体的外壳上，插入壳体内的叶片根部通过小锥齿轮上的固定键槽将小锥齿轮与叶片固定连接，小锥齿轮与大锥齿轮互相啮合。
[0011]上述风力发电机自适应调节轮毂装置，其特征在于所述大锥齿轮的直径为300mm、小锥齿轮的直径为100mm。
[0012]与现有技术相比，本发明风力发电机自适应调节轮毂装置的有益效果是，该装置叶片根部设有小锥齿轮与安装在壳体上的大锥齿轮配合，大锥齿轮上安装有调节拨叉，调节拨叉摆动端通过拨叉弹簧与壳体连接，当风吹至叶片表面的时候，叶片产生扭动转矩，转矩通过大小锥齿轮、调节拨叉最终传递到拨叉弹簧，拨叉弹簧会根据风速的大小来提供相应大小的力来实现动平衡，从而实现了对桨距角的自动调节；另外，支撑弹簧安装在保持架和壳体之间，一端支撑在保持架上，另一端支撑在壳体上，当风向在垂直方向产生偏移时，由于支撑弹簧的弹性作用会使得风轮扫略迎风面随之进行调整，使得叶轮迎风面垂直于风向，从而实现了对迎风角的自动调节，以便最大限度的利用风能。
[0013]由于实际风速变化较快，现有轮毂的变桨系统需要实时监测风速和风向，并进行快速的反馈，导致了系统的复杂，本装置摒弃了现有轮毂装置中的驱动电机、驱动电机电池组和控制系统，实现了结构的简单化，提高了稳定性；当风向平行于大地吹向风机时，现有技术中通过偏航系统使轮毂水平方向转动，以便对准不同的风向来接收风能，而本申请未设置偏航系统，而通过变桨装置接收风能，二者的接收风能的效率几乎相同，但由于风的随机性，风将会从各个方向吹来，当风向不平行于大地时，本发明装置可以自动调节叶轮的迎风面角度，使叶轮扫略面垂直于风向，实现了桨距角和叶轮迎风面角度的自适应调节，这样可更大限度的接收风能，现有轮毂中的变桨驱动电机需要定时更换电池组，本装置无需提供外加动力，显著降低了制造成本，更适于实际应用推广。
【附图说明】
[0014]图1是本发明风力发电机自适应调节轮毂装置一种实施例的整体结构示意图；
[0015]图2㈧是本发明风力发电机自适应调节轮毂装置一种实施例的壳体I的背面立体结构示意图；
[0016]图2(B)是本发明风力发电机自适应调节轮毂装置一种实施例的壳体I的正面立体结构示意图；
[0017]图3是本发明风力发电机自适应调节轮毂装置一种实施例的调节拨叉2的立体结构示意图；
[0018]图4是本发明风力发电机自适应调节轮毂装置一种实施例的大锥齿轮4的立体结构示意图；
[0019]图5是本发明风力发电机自适应调节轮毂装置一种实施例的小锥齿轮6的立体结构示意图；
[0020]图6是本发明风力发电机自适应调节轮毂装置一种实施例的保持架7的立体结构示意图；
[0021]图7是本发明风力发电机自适应调节轮毂装置一种实施例的主轴8的立体结构示意图；
[0022]图8是本发明风力发电机自适应调节轮毂装置一种实施例的工作状态结构示意图；
[0023]图中，1-壳体、2-调节拨叉、3-拨叉弹簧、4-大锥齿轮、5-止推轴承、6_小锥齿轮、
7-保持架、8-主轴、9-支撑弹簧、10-叶片轴承、11-叶片、1.1-支撑弹簧安装孔、1.2-叶片轴承安装孔、1.3-主轴固定孔、1.4-调节拨叉安装孔、1.5-拨叉弹簧铰接孔、2.1-与壳体配合安装孔、2.2-与大锥齿轮配合安装孔、2.3-拨叉弹簧安装孔、4.1-固定安装孔、4.2-轴套、7.1-支撑弹簧配合孔、7.2-与主轴配合固定安装孔、7.3-主轴过孔、6.1、固定键槽、
8.1、十字万向节、8.2-主轴安装孔。
【具体实施方式】
[0024]下面结合实施例及其附图详细叙述本发明。实施例是以本发明所述技术方案为前提进行的具体实施，给出了详细的实施方式和过程。但本申请的权利要求保护范围不限于下述的实施例描述。
[0025]本发明风力发电机自适应调节轮毂装置(简称轮毂装置，参见图1-8)包括壳体1、三个调节拨叉2、三个拨叉弹簧3、一个大锥齿轮4、止推轴承5、三个小锥齿轮6、保持架7、主轴8、六个支撑弹簧9、叶片轴承10和三个叶片11 ;壳体I为整个轮毂装置的主体骨架，大锥齿轮4、三个调节拨叉2和三个拨叉弹簧3依次固定在壳体的正面上，在壳体I背面上通过保持架7和支撑弹簧9固定有主轴8，三个叶片11依次通过相应的