[实用新型]一种多片多驱动桨叶风力机结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力机，尤其涉及一种多片多驱动桨叶的风力机结构。 

背景技术

在风力发电系统中，由于风力的随机波动，对风力机捕获风能提出苛刻的要求。传统的定桨距风力机桨叶和轮毂是固定连接的，它的桨距角是固定不变的。在风力的方向与强度随机变化的情况下，难以获得最佳的风能利用率。变桨距风力机，叶片可以绕中心轴旋转，桨距角能在一定的范围内随着风速的大小调整，其风能转换率较高，受到普遍的重视和应用。但是对于大型风力机，桨叶尺寸大，桨叶控制具有较大的滞后效应，灵活性不够，控制精度和稳定性差，难以获得满意的控制效果；其次，整块叶片在制造过程中整体成型，制造、运输、安装难度大；在叶片扫掠的面积上（这个面积可能远大于10³m²），受风剪切、塔影效应和湍流的影响，风速的分布不可能是均匀连续的，单一整块叶片难以适应风力的这种不均匀性和随机变化。 

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种多片多驱动桨叶的风力机结构。 

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种多片多驱动桨叶风力机结构，它主要由三个叶片、轮毂、塔架、机舱、主轴、主轴轴承、整流电源和齿轮箱组成；其中，所述轮毂通过主轴法兰与主轴相连，主轴通过主轴轴承与齿轮箱的低速轴相连，齿轮箱的高速轴与发电机的转子轴相连。发电机、齿轮箱、主控制器和整流电源均安装在机舱的内部；三个叶片具有相同的结构，空间相间120度对称安装在轮毂上；每个叶片由锥形轴、尖部子叶片、尖部伺服电机、根部子叶片和根部伺服电机组成；锥形轴由两段构成，尖部为圆柱体，根部为空心圆锥体；尖部伺服电机和根部伺服电机的内定子均套在锥形轴的圆柱体上，尖部子叶片与尖部伺服电机的外转子固定连接，根部子叶片与根部伺服电机的外转子固定连接。 

进一步地，所述轮毂为鼓型三通结构，在轮毂侧壁上对称分布着相距120度的三个叶片安装孔，孔口有安装法兰；轮毂的背面铺设两条环形直流母线，电刷压在环形直流母线上，弹簧片一端压在电刷上，另一端固定在固定块上，固定块与机舱固定在一起，电刷与软连接母线连接，软连接母线与机舱内的整流电源相接；轮毂的背面中心位置安装主轴法兰。 

进一步地，所述轮毂内部安装六个伺服驱动器，伺服驱动器的进线经过穿线孔与轮毂背面的环形直流母线连接，伺服驱动器的出线经过轮毂侧壁的叶片安装孔与尖部伺服电机或根部伺服电机相接。 

进一步地，所述尖部伺服电机和根部伺服电机的结构相同，外转子上装有圆形夹板，内定子空心，内定子上绕制三相绕组，磁钢固定在外转子的内侧。 

本实用新型的有益效果是： 

1．将原来的大叶片改变成两个小叶片，对小叶片采用分布式驱动，控制灵活，能够适应风力的随机变化，提高了风能利用率。

2．小叶片驱动电机采用细长型空心外转子永磁同步电机，转动惯量小，动态响应快，控制精度高。 

3．叶片轴为圆柱体与锥体的结合体，锥形结构增强了轴根部的机械强度，锥体做成空腔为伺服电机接线提供方便，。 

4．小叶片与伺服电机外转子固定连接，伺服电机空心内定子套在叶片中心轴上，与其固定；在锥形部分，叶片轴铣有叶片旋转的窗口，为叶片的旋转提供便利。 

5．伺服电机驱动器分布安装在轮毂的内部，与轮毂和叶片同步旋转，伺服驱动器的电机驱动电缆线和编码器信号线经过桨叶中心轴空腔连接到伺服电机。 

6．伺服电机驱动器采用直流电源供电，在轮毂内部铺设环形直流母线，伺服驱动器的直流电源输入端直接连到环形直流母线上，环形直流母线经过弹簧片和软连接线与直流电源相接，直流电源安装在机舱内。 

7．直流电源由发电机输出的交流电经过可控整流得到。 

8. 主控制器安装在机舱内，通过无线网络与轮毂内的伺服驱动器通信，简化了布线。 

附图说明

图1是多片多驱动桨叶风力机总装配正视图； 

图2是多片多驱动桨叶风力机总装配左视图；

图3是轮毂背视图；

图4是轮毂内视图；

图5是锥形轴与单叶片结构图；

图6是锥形轴根部与伺服电机的结构图；

图7是外转子伺服电机结构图；

图8是多驱动伺服电机电气控制结构图；

图9是主控制器电路图与无线网络图；

图10是伺服驱动器电路图；

图11是子节点电路框图；