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1、(10)申请公布号 CN 104314764 A (43)申请公布日 2015.01.28 CN 104314764 A (21)申请号 201410547535.0 (22)申请日 2014.10.16 F03D 9/00(2006.01) F03D 7/00(2006.01) (71)申请人 张成革 地址 110117 辽宁省沈阳市和平区浑河站街 西街道 45 号 (72)发明人 张成革 张智蓬 (74)专利代理机构 辽宁沈阳国兴专利代理有限 公司 21100 代理人 姜婷婷 (54) 发明名称 一种风力发电机组 (57) 摘要 本发明涉及一种风力发电机组， 其结构为， 塔 架直立安装， 。
2、偏航套筒转动套装在塔架上， 发电机 和偏航刹车机构分别安装在偏航套筒的两侧 ； 轮 毂座和同步盘固定安装在发电机空心轴上， 轮毂 座上设置轮毂架， 摆动轴和摆动轴下摆臂活动安 装在轮毂架上 ； 摆动轴上连接变桨机构， 摆动轴 下摆臂和同步盘连接， 同步盘往复滑动于发电机 空心轴上 ； 发电机上连接停机装置。本发明依靠 风力发电机本体和偏航锁舵的偏差来控制偏航锁 开锁和解锁， 利用离心力和风压变桨， 并可以伞型 收缩， 拥有启动功能， 启动力矩大、 运转平稳、 风阻 小， 将离心变桨、 风压变桨、 伞型收缩的优点集于 一身。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 。
3、页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104314764 A CN 104314764 A 1/1 页 2 1. 一种风力发电机组， 其特征在于塔架 （21） 直立安装， 偏航套筒 （17） 转动套装在塔 架 （21） 上， 发电机 （4） 和偏航刹车机构分别安装在偏航套筒的两侧 ； 轮毂座 （25） 和同步盘 （32） 固定安装在发电机空心轴 （22） 上， 轮毂座 （25） 随发电机空心轴 （22） 同步旋转， 轮毂 座 （25） 上设置轮毂架 （27） ， 摆动轴 （36） 和摆动轴下摆臂 （30）。
4、 活动安装在轮毂架 （27） 上 ； 摆动轴 （36） 上连接变桨机构， 摆动轴下摆臂 （30） 和同步盘 （32） 连接， 同步盘 （32） 往复滑 动于发电机空心轴 （22） 上 ； 发电机上连接停机装置。 2. 根据权利要求 1 所述的一种风力发电机组， 其特征在于所述的偏航套筒 （17） 由深沟 球轴承 （18） 和向心推力轴承 （20） 转动套装在塔架 （21） 上。 3. 根据权利要求 1 所述的一种风力发电机组， 其特征在于所述的变桨机构为 ： 桨叶安 装夹板上设有安装孔用于安装桨叶， 桨叶安装夹板 （1） 焊接在变桨套筒 （37） 一端， 变桨滑 杆 （3） 焊接在变桨套筒 （。
5、37） 的另一端， 变桨套筒通过变桨轴承 （38） 套装在摆动轴 （36） 上 ； 变桨盘通过变桨盘座焊接在轮毂架上， 变桨盘与桨叶、 轮毂座、 发电机轴一同旋转， 变桨滑 杆在变桨盘上的变桨滑轨内穿过并沿变桨滑轨滑动。 4.根据权利要求3所述的一种风力发电机组， 其特征在于所述的变桨套筒设置为3个， 3 个变桨套筒同步摆动 ； 所述的变桨滑杆为金属实心圆柱体。 5. 根据权利要求 3 所述的一种风力发电机组， 其特征在于所述的桨叶、 变桨滑杆及变 桨滑轨的数量相匹配， 变桨滑轨的轨迹相同。 6. 根据权利要求 3 所述的一种风力发电机组， 其特征在于所述的变桨滑轨设置为曲线 或直线 ； 所述。
6、的变桨盘设置为平面、 曲面或半球面。 7. 根据权利要求 3 所述的一种风力发电机组， 其特征在于所述的变桨盘上冲孔或外部 篓空。 8. 根据权利要求 1 所述的一种风力发电机组， 其特征在于所述的偏航刹车机构为， 偏 航刹车盘固定在塔架的上方， 盘式制动器和偏航锁舵支架安装在偏航套筒上， 盘式制动器 内设有液压油缸， 液压油缸上设有刹车片 I， 偏航刹车盘与刹车片 I 相对应设有刹车片 II， 柱塞泵安装在偏航锁舵支架上， 柱塞泵上设有制动液存储箱， 柱塞泵用高压油管与盘式制 动器的油缸连接， 偏航锁舵连接偏航锁舵轴， 偏航锁舵轴外套装轴套， 偏航锁舵轴上设有偏 心盘， 偏心盘上设有偏心轴，。
7、 偏心轴通过球头用连杆与柱塞泵活动连接 ； 偏航锁舵的轴套下 方向前倾斜十度安装。 9. 根据权利要求 8 所述的一种风力发电机组， 其特征在于所述的柱塞泵内有柱塞， 用 于产生高压油驱动盘式制动器内的液压油缸。 10. 根据权利要求 1 所述的一种风力发电机组， 其特征在于所述的停机装置为， 停机舵 （26） 通过停机舵杆 （23） 活动安装在发电机下方， 停机舵设为飞机的机翼形状， 钢丝 （19） 一 端连接在停机舵杆 （23） 上， 钢丝 （19） 另一端绕过滑轮 （48） 连接在轴承座 （5） 上， 轴承座 （5） 内的轴承内套连接停机拉杆 （34） 一端， 停机拉杆 （34） 另一端。
8、由滑块穿过发电机空心轴 的定位槽 （33） 连接在同步盘内侧， 滑轮 （48） 下方装有磁铁 （47） 。 权 利 要 求 书 CN 104314764 A 2 1/4 页 3 一种风力发电机组 技术领域 0001 本发明涉及一种风力发电机， 特别是一种带有偏航锁并利用离心力和风压来控制 桨叶倾斜、 变桨从而调节发电机转速， 降低风阻保障风机运行的风力发电机组 ； 尤其适用于 下风向风力发电机。 背景技术 0002 风力发电机需要偏航对风， 大中型风力发电机对准风向后用偏航锁锁定， 防止机 头摆动损伤风机及叶片， 由于偏航锁结构复杂成本高， 小风机没有这一装置。 另外风力发电 机还要控制转速并。
9、在强风时能够降低阻力， 防止强风将整个发电机组和塔架吹到。现有比 较优秀的限速减阻方式有离心变桨， 风压变桨， 伞型收缩限速减阻， 各有优劣无法将所有优 点集于一身。 发明内容 0003 本发明针对现有技术中存在的问题而提供一种风力发电机组， 解决了现有技术中 偏航锁结构复杂成本高、 限速减阻方式局限性大的问题。 0004 为了解决现有技术中存在的问题， 本发明采用的技术方案是 ： 一种风力发电机组， 塔架直立安装， 偏航套筒转动套装在塔架上， 发电机和偏航刹车机 构分别安装在偏航套筒的两侧 ； 轮毂座和同步盘固定安装在发电机空心轴上， 轮毂座随发 电机空心轴同步旋转， 轮毂座上设置轮毂架， 。
10、摆动轴和摆动轴下摆臂活动安装在轮毂架上 ； 摆动轴上连接变桨机构， 摆动轴下摆臂和同步盘连接， 同步盘往复滑动于发电机空心轴上 ； 发电机上连接停机装置。 0005 所述的偏航套筒由深沟球轴承和向心推力轴承转动套装在塔架上。 0006 所述的变桨机构为 ： 桨叶安装夹板上设有安装孔用于安装桨叶， 桨叶安装夹板焊 接在变桨套筒一端， 变桨滑杆焊接在变桨套筒的另一端， 变桨套筒通过变桨轴承套装在摆 动轴上 ； 变桨盘通过变桨盘座焊接在轮毂架上， 变桨盘与桨叶、 轮毂座、 发电机轴一同旋转， 变桨滑杆在变桨盘上的变桨滑轨内穿过并沿变桨滑轨滑动。 0007 所述的变桨套筒设置为 3 个， 3 个变桨套。
11、筒同步摆动。 0008 所述的变桨滑杆为金属实心圆柱体。 0009 所述的桨叶、 变桨滑杆及变桨滑轨的数量相匹配， 变桨滑轨的轨迹相同。 0010 所述的变桨滑轨设置为曲线或直线 ； 所述的变桨盘设置为平面、 曲面或半球面。 0011 所述的变桨盘上冲孔或外部篓空。 0012 所述的偏航刹车机构为， 偏航刹车盘固定在塔架的上方， 盘式制动器和偏航锁舵 支架安装在偏航套筒上， 盘式制动器内设有液压油缸， 液压油缸上设有刹车片 I， 偏航刹车 盘与刹车片 I 相对应设有刹车片 II， 柱塞泵安装在偏航锁舵支架上， 柱塞泵上设有制动液 存储箱， 柱塞泵用高压油管与盘式制动器的油缸连接， 偏航锁舵连接。
12、偏航锁舵轴， 偏航锁舵 轴外套装轴套， 偏航锁舵轴上设有偏心盘， 偏心盘上设有偏心轴， 偏心轴通过球头用连杆与 说 明 书 CN 104314764 A 3 2/4 页 4 柱塞泵活动连接 ； 偏航锁舵的轴套下方向前倾斜十度安装。 0013 所述的柱塞泵内有柱塞， 用于产生高压油驱动盘式制动器内的液压油缸。 0014 所述的停机装置为， 停机舵通过停机舵杆活动安装在发电机下方， 停机舵设为飞 机的机翼形状， 钢丝一端连接在停机舵杆上， 钢丝另一端绕过滑轮连接在轴承座上， 轴承座 内的轴承内套连接停机拉杆一端， 停机拉杆另一端由滑块穿过发电机空心轴的定位槽连接 在同步盘内侧， 滑轮下方装有磁铁。。
13、 0015 本发明的优点效果如下 ： 依靠风力发电机本体和偏航锁舵的偏差来控制偏航锁开锁和解锁， 利用离心力和风压 变桨， 并可以伞型收缩， 拥有启动功能， 启动力矩大、 运转平稳、 风阻小， 将离心变桨、 风压变 桨、 伞型收缩的优点集于一身。 附图说明 0016 图 1 为本发明的结构示意图。 0017 图 2 为轮毂座、 轮毂架、 摆动轴、 变桨套筒、 桨叶安装夹板的结构示意图。 0018 图 3 为同步盘、 发电机空心轴、 停机拉杆的结构示意图。 0019 图 4 为变桨盘的结构示意图。 0020 图 5 为发电机空心轴结构示意图。 0021 图 6 图 7 为变桨关系图。 0022 。
14、其中 1、 桨叶安装夹板， 2、 变桨盘， 3、 变桨滑杆， 4、 发电机， 5、 轴承座， 6、 刹车盘， 7、 液压油缸， 8、 盘式制动器， 9、 柱塞泵， 10、 柱塞泵连杆， 11、 偏心轴， 12、 偏心盘， 13、 轴套， 14、 球头， 15、 偏航锁舵轴， 16、 偏航锁舵， 17、 偏航套筒， 18、 深沟球轴承， 19 钢丝， 20、 向心推力轴 承， 21、 塔架， 22、 发电机空心轴， 23、 停机舵杆， 24、 变桨盘座， 25、 轮毂座， 26、 停机舵， 27、 轮 毂架， 28、 弹簧， 29、 螺母， 30、 摆动轴下摆臂， 31、 连杆， 32、 同步盘。
15、， 33、 定位槽， 34、 停机拉杆， 35、 摆动臂销， 36、 摆动轴， 37、 变桨套筒， 38、 变桨轴承， 39、 螺母， 40、 连杆销轴， 41、 轮毂架销 孔， 42、 变桨滑轨， 43、 销孔， 44、 螺纹， 45、 轴承座， 46、 转子安装座， 47、 磁铁， 48、 滑轮， 箭头代 表风向。 具体实施方式 0023 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步祥细说明。 实施例 0024 如图 1-5 所示， 塔架 21 为空心钢管并直立安装， 偏航套筒 17 由深沟球轴承 18 和 向心推力轴承 20 转动套装在塔架 21 上， 发电机 4、 柱塞泵 9 下的钢管。
16、以及盘式制动器 8 都 安装在偏航套筒上， 并可随风转动对风。 0025 轮毂座 25 由螺母 29 固定安装在发电机空心轴上， 随发电机空心轴 22 同步旋转， 轮毂架 27 焊接在轮毂座 25 上， 轮毂架 27 上有轮毂架销孔 41， 摆动轴 36 和摆动轴下摆臂 30是一体的， 并由摆动臂销35穿过轮毂架销孔41安装在轮毂架27上可前后摆动但不能转 动。桨叶安装夹板 1 焊接在变桨套筒 37 一端， 变桨滑杆 3 焊接在变桨套筒 37 的另一端， 先 将变桨套筒套入摆动轴 36， 装上变桨轴承 38 再拧上螺母 39 变桨套筒组件安装完毕， 变桨 说 明 书 CN 104314764 。
17、A 4 3/4 页 5 套筒一般为三个， 多个变桨套筒的摆动必须同步， 所以用连杆31将摆动轴下摆臂30和同步 盘 32 用连杆销轴 40 活动连接， 同步盘 32 可往复滑动。将变桨滑杆 3 从变桨滑轨 42 内穿 过， 将变桨盘 2 和变桨盘座 24 一同焊接在轮毂架 27 上， 变桨盘 2 与轮毂架 27、 同步盘 32、 桨叶、 轮毂座、 发电机轴同步旋转， 在停机或转速过低时变桨滑杆 3 贴近发电机 4 旋转但不 与之磨擦， 当达到一定转速由于变桨滑杆 3 自身的离心力和桨叶的离心力加上风压突破弹 簧 28 的弹力， 桨叶、 变桨套筒向后摆动的同时， 变桨滑杆 3 沿曲线的变桨滑轨 。
18、42 向外摆动， 形成变桨。 由于多个变桨套筒的摆动轴下摆臂都与同步盘相连， 所以多个桨叶同步摆动， 由 于变桨盘上的多个变桨滑轨曲线相同所以多个桨叶同步变桨。 0026 桨叶做伞型收缩时变桨滑杆只能按变桨滑轨的设定轨迹滑动， 从而带动变桨套筒 转动， 桨叶安装夹板 1 焊接在变桨套筒 37 上随之转动， 桨叶安装夹板 1 上设有安装孔用于 安装桨叶， 桨叶做伞型收缩的同时自然随变桨滑杆转动形成变桨。 0027 所述的变桨套筒 37 即能随摆动轴 36 前后摆动又能随变桨滑杆 3 的左右摆动而转 动。 （朝向风的一侧为前也就是偏航锁舵的方向是前） 。 0028 所述的变桨滑杆 3 为金属实心圆。
19、柱体 ； 变桨滑杆 3 即屈从于变桨滑轨变桨同时也 受力于离心力变桨， 相当于离心杆。 0029 所述的桨叶、 变桨滑杆3及变桨滑轨42的数量相匹配， 变桨滑轨的轨迹相同 ； 所述 的变桨盘2上的变桨滑轨根据要求或曲线或直线 ； 所述的变桨盘2可以是平面也可以曲面、 半球面 ； 所述的变桨盘为减轻重量可冲孔或外部篓空。 0030 所述的偏航刹车机构包括 ： 盘式制动器8、 刹车盘6、 柱塞泵9、 偏心轴11、 柱塞泵连 杆 10、 偏航锁舵 16， 刹车盘 6 固定在塔架 21 上不能转动， 盘式制动器 8 和偏航锁舵支架安 装在偏航套筒 17 上， 盘式制动器 8 在不制动时与偏航套筒一同自。
20、由旋转， 盘式制动器内有 液压油缸7， 液压油缸上设有刹车片I， 偏航刹车盘与刹车片I相对应设有刹车片II， 柱塞泵 9 安装在偏航锁舵支架上， 柱塞泵上设有制动液存储箱， 柱塞泵用高压油管与盘式制动器的 油缸连接， 偏航锁舵的轴套下方向前倾斜十度安装， 这样偏航锁舵可以依靠重力自行归位 与偏航锁舵的支架平行， 偏航锁舵连接偏航锁舵轴 15， 偏航锁舵轴 15 外套装轴套 13， 偏航 锁舵轴15上设有偏心盘12， 偏心盘上设有偏心轴11， 偏心轴通过球头用连杆与柱塞泵活动 连接， 偏航锁舵与风力发电机正对风时盘式制动器锁紧， 当偏航锁舵无论向哪一边偏移， 偏 航锁都会松开， 风力发电机开始对。
21、风， 偏航锁舵与风力发电机与风一条线时盘式制动器再 次锁紧。 0031 所述的柱塞泵内有柱塞， 用于产生高压油驱动盘式制动器内的液压油缸。 0032 所述的偏航锁舵的轴套下方如果向后倾斜十度安装， 偏航锁舵转一百八十度安 装， 便适用于上风向风力发电机组。 （本风力发电机组属于下风向设计） 。 0033 发电机在强风中运行有较高风险， 本发明中设计了停机装置， 停机舵 26 活动安装 在发电机下方， 停机舵为飞机的机翼型， 优点是可摆动九十度， 竖直时依靠阻力运动， 平行 时依靠升力运动， 钢丝 19 一端连接在停机舵杆 23 上， 钢丝 19 另一端绕过滑轮 48 连接在轴 承座 5 上， 。
22、轴承座 5 不转动， 轴承座 5 内的轴承内套连接停机拉杆 34 一端， 停机拉杆 34 随 发电机空心轴一同转动， 停机拉杆 34 另一端由一滑块穿过发电机空心轴的定位槽 33 连接 在同步盘内侧， 同步盘只能同发电机空心轴同步转动， 滑轮 48 下方装有磁铁 47， 强风时停 机舵 26 脱离磁铁 47 的吸引向后摆动由钢丝 19、 轴承座 5 停机拉杆 34 拉动同步盘 32 向前 说 明 书 CN 104314764 A 5 4/4 页 6 滑动， 带动桨叶向后摆动并变桨停机 ； 停机装置不负责运转时的调速， 只负责大风时停机。 0034 发电机空心轴的一端设置空心定位槽 33， 发电。
23、机空心轴的另一端设有轴承座 45， 轴承座 45 之间设有转子安装座 46， 空心定位槽 33 与轴承座 45 之间设有螺纹 44。 0035 图 6 和图 7 中 E、 为桨叶中心轴线， F、 为变桨启动运行线， G、 为变桨减速运行线， C、 为停机时变桨滑杆3所处的位置， B、 为额定转速时变桨滑杆3所处的位置， D、 为超过额定转 速或风速时变桨滑杆 3 所处的位置， A、 是桨叶旋转方向， E 和 F、 E 和 G 之间的夹角都为 50 度左右。图 7 中 B、 C、 D 均为桨叶尖所处角度不是桨根。当变桨滑杆 3 处于图 6 中 C 点时， 桨叶角处于图 7 中 C 角， A 与 。
24、C 的夹角为 25 度左右， 是启动角。当变桨滑杆 3 处于图 6 中 B 点时， 桨叶角处于图 7 中的 B 角， A 与 B 的夹角为 2-4 度， 为最佳运行角。当变桨滑杆 3 处于图 6 中 D 点时， 桨叶角处于图 7 中 D 角， A 与 D 的夹角为 30 度左右， 当变桨滑杆由 D 点 向 H 点滑动时， 桨叶只做伞型收缩不再变桨， 发电机处于停机状态。 说 明 书 CN 104314764 A 6 1/4 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 104314764 A 7 2/4 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 104314764 A 8 3/4 页 9 图 3 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 104314764 A 9 4/4 页 10 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 104314764 A 10 。