[实用新型]桨叶长度和角度可变的水平轴风力机

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，具体地指一种桨叶长度和角度可变的水平轴风力机。

背景技术

风能是一种能量密度低、稳定性较差的能源。由于风速、风向随机变化，叶片攻角也会不断变化，导致风电机组的效率和功率的波动，并使传动力矩产生振荡，影响电能质量和电网稳定性。遇到强风时可能会烧毁发电机，甚至摧毁风力机。所以风力机要有应付风速大幅度变化的能力，还要有对付强风速的安全防范措施。

研究表明变桨距技术是当前大中型风力机广泛使用的调速技术，可使风力机在风速超过额定风速时，风力机转速稳定在额定转速。但这种技术也存在着一些不足。例如迎风变桨在强风时，气流攻角减小，变桨角度相对较大；而顺风变桨时，气流攻角增大，使气流产生分离，升力减小，阻力急剧增大，从而导致风力机功率减小。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种桨叶长度和角度可变的水平轴风力机，以改变桨叶长度和角度，能够最大化地捕捉风能，保证水平轴风力机平稳地输出功率，有效防止强风对风力机的破坏。

本实用新型为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种桨叶长度和角度可变的水平轴风力机，包括固定于基础底座上的塔架；

所述塔架上旋转连接有轮毂，所述轮毂为空心球体结构，其内部设有多个电动机，所述电动机输出轴固定连接有小齿轮，所述小齿轮与环形齿轮的内齿轮面啮合，所述环形齿轮设于定位轴承内，所述定位轴承内圈外端部固定连接桨叶；

所述桨叶包括多个小桨叶，每个小桨叶之间通过菱形伸缩机构连接；所述轮毂通过主轴与发电机的输入轴连接。

优选地，所述电动机、桨叶的数量均为三个。

优选地，所述定位轴承内圈外端部通过螺栓连接桨叶，所述桨叶与定位轴承所在的平面垂直。

优选地，所述菱形伸缩机构包括多组菱形单元结构，每组菱形单元结构包括四根铰接连接的连杆，相邻的两组菱形单元结构之间还设有电动伸缩杆。

优选地，所述桨叶采用玻璃钢叶片材料制作而成。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过电动机带动小齿轮旋转，使得环形齿轮也随之转动，进而带动定位轴承的内圈旋转，从而使得桨叶安装角可以根据风速的随机变化而改变，气流的攻角在风速变化时可保持在一个比较合理的范围内，从而在很大的风速范围内保持较好的空气动力学特性，获得较高的效率，特别当风速在大于额定风速条件下，仍可保持输出功率的平稳；

另外本实用新型通过菱形伸缩机构调节桨叶长度，使发电机组的输出功率在额定值附近，同时减小叶片承受的载荷和风力机所受到的冲击，避免风力机受到损坏。

附图说明

图1 为一种桨叶长度和角度可变的水平轴风力机的结构示意图；

图2为轮毂与发电机的连接结构示意图；

图3为小齿轮与环形齿轮的连接结构示意图；

图4为菱形伸缩机构的结构示意图；

图中，基础底座1、塔架2、轮毂3、电动机4、小齿轮5、环形齿轮6、定位轴承7、桨叶8、小桨叶8.1、菱形伸缩机构8.2、菱形单元结构8.2.1、连杆8.2.2、电动伸缩杆8.2.3、主轴9、发电机10。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

如图1至图4所示，一种桨叶长度和角度可变的水平轴风力机，包括固定于基础底座1上的塔架2；

所述塔架2上旋转连接有轮毂3，所述轮毂3为空心球体结构，其内部设有多个电动机4，所述电动机4输出轴固定连接有小齿轮5，所述小齿轮5与环形齿轮6的内齿轮面啮合，所述环形齿轮6设于定位轴承7内，所述定位轴承7内圈外端部固定连接桨叶8；

所述桨叶8包括多个小桨叶8.1，每个小桨叶8.1之间通过菱形伸缩机构8.2连接；所述轮毂3通过主轴9与发电机10的输入轴连接。

优选地，所述电动机4、桨叶8的数量均为三个。在本实施例中，每个桨叶8包括三个小桨叶8.1。

优选地，所述定位轴承7内圈外端部通过螺栓连接桨叶8，所述桨叶8与定位轴承7所在的平面垂直。