[发明专利]一种叶片数量可调节的风轮及其工作方法

权利要求书

1.一种叶片数量可调节的风轮，包括主轴(5)，固定在主轴(5)一端部的固定轮毂(2)以及固定在固定轮毂(2)上的固定叶片(1)，其特征在于：还包括通过花键连接结构设置在主轴(5)上的可调节轮毂(4)以及通过螺栓连接结构设置在可调节轮毂(4)上的可调节叶片(3)，设置在主轴(5)另一端部的机舱(18)，置于机舱(18)内部平台上的控制装置(19)；可调节轮毂轴向固定杆(26)一端固定在可调节轮毂(4)上，当六叶片工作时，可调节轮毂轴向固定杆(26)另一端与设置于固定轮毂(2)内部的液压锁定销轴(27)和销孔(28)连接以固定可调节轮毂(4)，当三叶片工作时，可调节轮毂轴向固定杆(26)另一端悬空；第一电机(8)设置于可调节轮毂(4)内壁，主动齿轮(10)通过第一轴(9)设置于第一电机(8)上，第二轴(12)设置于可调节叶片(3)内壁，从动齿轮(11)设置于第二轴(12)上，主动齿轮(10)与从动齿轮(11)配合组成齿轮副，用于驱动可调节叶片(3)绕着螺栓连接结构的螺杆(14)旋转；所述控制装置(19)内部设置有第二电机(20)和第三电机(24)，第二电机(20)通过中间轴(21)连接齿轮(22)并驱动齿轮(22)旋转，第三电机(24)连接驱动支撑杆(25)并驱动其旋转，驱动支撑杆(25)用于驱动控制装置(19)水平移动，第三电机(24)可驱动支撑杆(25)旋转，用于连接设置在可调节轮毂(4)表面的轮毂支撑孔(17)，轮毂支撑孔(17)内部为螺纹结构，当风轮以三叶片形式工作时，轮毂支撑孔(17)的内螺纹与支撑杆(25)端部的外螺纹组成螺纹副结构以固定可调节轮毂(4)。

2.根据权利要求1所述的叶片数量可调节的风轮，其特征在于：所述螺栓连接结构，包括轴承(13)、螺杆(14)、螺母(16)和垫片(15)，轴承(13)外圈设置于可调节轮毂(4)内壁，螺杆(14)一端设置于轴承(13)内圈，螺杆(14)另一端通过外螺纹与螺母(16)和垫片(15)连接。

3.根据权利要求1所述的叶片数量可调节的风轮，其特征在于：所述花键连接结构包括主轴(5)表面设置的外花键(6)以及可调节轮毂(4)内部设置的花键槽(7)，通过外花键(6)置于花键槽(7)中将主轴(5)与可调节轮毂(4)连接，实现风轮在六叶片形式下工作时可调节轮毂(4)驱动主轴(5)旋转的过程。

4.根据权利要求1所述的叶片数量可调节的风轮，其特征在于：所述可调节轮毂(4)表面设置有两个轮毂支撑孔(17)。

5.权利要求1至4任一项所述的叶片数量可调节的风轮的工作方法，其特征在于：

1)当风机处于低风速情况时，风机以六叶片形式进行发电，该状态下固定叶片(1)、固定轮毂、可调节叶片(3)和可调节轮毂(4)均处于工作状态，可调节轮毂(4)通过外花键(6)带动主轴(5)旋转发电；可调节轮毂轴向固定杆(26)与液压锁定销轴(27)和销孔(28)处于连接状态，实现可调节轮毂(4)的轴向固定；

2)当风机机位风速由低风速向到高风速转变时，风轮由六叶片形式调节至三叶片形式；具体调整过程如下：风机控制系统发出指令使风机停机，并控制风轮转速降低至轮毂支撑孔(17)与支撑杆(25)处于同轴位置时停止，控制装置(19)发出指令，控制第二电机(20)驱动齿轮(22)旋转，齿条(23)固定于机舱(18)内部平台上，因此整个控制装置(19)整体沿着齿条(23)向可调节轮毂(4)方向移动，直至支撑杆(25)与可调节轮毂(4)上轮毂支撑孔(17)接触后停止；随后第二电机(20)与第三电机(24)同时工作，驱动支撑杆(25)旋至轮毂支撑孔(17)中，直至驱动支撑杆(25)与轮毂支撑孔(17)的螺纹完整配合；固定轮毂(2)内部机构动作，将液压锁定销轴(27)从销孔(28)收回，释放可调节轮毂轴向固定杆(26)；控制装置(19)发出指令，第二电机(20)驱动齿轮(22)旋转，带动控制装置(19)整体沿着齿条(23)向远离可调节轮毂(4)方向移动，直至可调节轮毂(4)与外花键(6)完全脱离后停止；风机控制系统发出指令，第一电机(8)旋转，带动主动齿轮(10)、从动齿轮(11)转动，可调节叶片(3)绕着螺杆(14)的轴线旋转，直至可调节叶片根部中心线与主轴(5)中心线平行后，第一电机(8)停止旋转，此时可调节叶片(3)折叠，随后风机启动以固定叶片(1)三叶片形式发电；

3)当风机处于高风速时，风机以三叶片形式进行发电，该状态下固定叶片(1)和固定轮毂(2)处于工作状态，可调节轮毂(4)与外花键(6)完全脱离，可调节叶片(3)与可调节轮毂(4)处于静止状态，支撑杆(25)承载可调节叶片(3)与可调节轮毂(4)的重量并将其固定；

4)当风机机位风速由高风速向到低风速转变时，风轮由三叶片形式调节至六叶片形式；具体调整过程如下：风机控制系统发出指令使风机停机，使外花键(6)与花键槽(7)沿主轴轴向对齐时停止；第一电机(8)旋转，带动主动齿轮(10)、从动齿(11)转动，可调节叶片(3)绕着螺杆(14)的轴线旋转，直至叶片根部中心线与主轴(5)中心线垂直后，电机(8)停止旋转；控制柜(19)发出指令，第二电机(20)驱动齿轮(22)旋转，带动控制柜(19)整体沿着齿条(23)向可调节轮毂(4)方向移动，直至可调节轮毂(4)与外花键(6)完全配合后停止；此时，可调节轮毂轴向固定杆(26)端部的孔与销孔(28)处于同轴状态，固定轮毂(2)内部机构动作，将液压锁定销轴(27)从销孔(28)插入，将可调节轮毂轴向固定杆(26)固定牢靠；第二电机(20)与第三电机(24)同时工作，驱动支撑杆(25)旋转并向机舱方向移动，直至驱动支撑杆(25)与轮毂支撑孔(17)的螺纹完全脱离；控制装置(19)发出指令，第二电机(20)驱动齿轮(22)旋转，控制装置(19)整体沿着齿条(23)向远离可调节轮毂(4)方向移动，随后风机启动以六叶片形式发电。