一種多片多驅動槳葉風力機結構制造技術

本實用新型專利技術公開了一種多片多驅動槳葉風力機結構，該結構由輪轂、風力機旋轉軸、三個空間對稱的大葉片組成；每個大葉片由一個錐形旋轉軸、三段小葉片、三套伺服電機組成；伺服電機為外轉子永磁同步電機，伺服電機外轉子與葉片固定連接，伺服電機的內定子與錐形旋轉軸固定；伺服電機驅動器安裝在輪轂內，伺服電機驅動器由公共直流母線供電。該結構最大的特點在于每個大葉片由一根旋轉軸和三個小葉片組成，三個小葉片可以分別被伺服電機驅動進行控制。該結構具有控制靈活、響應快，姿態多變、可適應風能的不均勻分布，有效風速范圍寬、不易產生應力、壽命長，葉片制造、運輸、安裝容易等諸多特點。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本技術公開了一種多片多驅動槳葉風力機結構，該結構由輪轂、風力機旋轉軸、三個空間對稱的大葉片組成；每個大葉片由一個錐形旋轉軸、三段小葉片、三套伺服電機組成；伺服電機為外轉子永磁同步電機，伺服電機外轉子與葉片固定連接，伺服電機的內定子與錐形旋轉軸固定；伺服電機驅動器安裝在輪轂內，伺服電機驅動器由公共直流母線供電。該結構最大的特點在于每個大葉片由一根旋轉軸和三個小葉片組成，三個小葉片可以分別被伺服電機驅動進行控制。該結構具有控制靈活、響應快，姿態多變、可適應風能的不均勻分布，有效風速范圍寬、不易產生應力、壽命長，葉片制造、運輸、安裝容易等諸多特點。【專利說明】一種多片多驅動槳葉風力機結構
本技術涉及ー種風カ機，尤其涉及一種多片多驅動槳葉的風カ機結構。
技術介紹
在風カ發電系統中，由于風カ的隨機波動，對風力機捕獲風能提出苛刻的要求。傳統的定槳距風力機槳葉和輪轂是固定連接的，它的槳距角是固定不變的。在風カ的方向與強度隨機變化的情況下，難以獲得最佳的風能利用率。變槳距風カ機，葉片可以繞中心軸旋轉，槳距角能在一定的范圍內隨著風速的大小調整，其風能轉換率較高，受到普遍的重視和應用。但是對于大型風カ機，槳葉尺寸大，槳葉控制具有較大的滯后效應，靈活性不夠，控制精度和穩定性差，難以獲得滿意的控制效果；其次，整塊葉片在制造過程中整體成型，制造、運輸、安裝難度大；在葉片掃掠的面積上(這個面積可能遠大于10?2)，受風剪切、塔影效應和湍流的影響，風速的分布不可能是均勻連續的，單一整塊葉片難以適應風カ的這種不均勻性和隨機變化。
技術實現思路
本技術的目的在于針對現有技術的不足，提供了一種多片多驅動槳葉的風カ機結構。本技術的目的是通過以下技術方案來實現的:一種多片多驅動槳葉風カ機結構,它主要由三個葉片、輪轂、塔架、機艙、主軸、主軸軸承、整流電源和齒輪箱組成；其中,所述輪轂通過主軸法蘭與主軸相連，主軸通過主軸軸承與齒輪箱的低速軸相連，齒輪箱的高速軸與發電機的轉子軸相連。發電機、齒輪箱、主控制器和整流電源均安裝在機艙的內部；三個葉片具有相同的結構，空間相間120度對稱安裝在輪轂上；每個葉片由錐形軸、尖部子葉片、尖部伺服電機、根部子葉片和根部伺服電機組成；錐形軸由兩段構成，尖部為圓柱體，根部為空心圓錐體；尖部伺服電`機和根部伺服電機的內定子均套在錐形軸的圓柱體上，尖部子葉片與尖部伺服電機的外轉子固定連接，根部子葉片與根部伺服電機的外轉子固定連接。進ー步地，所述輪轂為鼓型三通結構，在輪轂側壁上對稱分布著相距120度的三個葉片安裝孔，孔ロ有安裝法蘭；輪轂的背面鋪設兩條環形直流母線，電刷壓在環形直流母線上，彈簧片一端壓在電刷上，另一端固定在固定塊上，固定塊與機艙固定在一起，電刷與軟連接母線連接，軟連接母線與機艙內的整流電源相接；輪轂的背面中心位置安裝主軸法AA—.0進ー步地，所述輪轂內部安裝六個伺服驅動器，伺服驅動器的進線經過穿線孔與輪轂背面的環形直流母線連接，伺服驅動器的出線經過輪轂側壁的葉片安裝孔與尖部伺服電機或根部伺服電機相接。進ー步地，所述尖部伺服電機和根部伺服電機的結構相同，外轉子上裝有圓形夾板，內定子空心，內定子上繞制三相繞組，磁鋼固定在外轉子的內側。本技術的有益效果是:1.將原來的大葉片改變成兩個小葉片，對小葉片采用分布式驅動，控制靈活，能夠適應風力的隨機變化，提高了風能利用率。2.小葉片驅動電機采用細長型空心外轉子永磁同步電機，轉動慣量小，動態響應快，控制精度高。3.葉片軸為圓柱體與錐體的結合體，錐形結構增強了軸根部的機械強度，錐體做成空腔為伺服電機接線提供方便，。4.小葉片與伺服電機外轉子固定連接，伺服電機空心內定子套在葉片中心軸上，與其固定；在錐形部分，葉片軸銑有葉片旋轉的窗ロ，為葉片的旋轉提供便利。5.伺服電機驅動器分布安裝在輪轂的內部，與輪轂和葉片同步旋轉，伺服驅動器的電機驅動電纜線和編碼器信號線經過槳葉中心軸空腔連接到伺服電機。6.伺服電機驅動器采用直流電源供電，在輪轂內部鋪設環形直流母線，伺服驅動器的直流電源輸入端直接連到環形直流母線上，環形直流母線經過彈簧片和軟連接線與直流電源相接，直流電源安裝在機艙內。7.直流電源由發電機輸出的交流電經過可控整流得到。8.主控制器安裝在機艙內，通過無線網絡與輪轂內的伺服驅動器通信，簡化了布線。【專利附圖】【附圖說明】圖1是多片多驅動槳葉風カ機總裝配正視圖；圖2是多片多驅動槳葉風カ機總裝配左視圖；圖3是輪轂背視圖；圖4是輪轂內視圖；圖5是錐形軸與單葉片結構圖；圖6是錐形軸根部與伺服電機的結構圖；圖7是外轉子伺服電機結構圖；圖8是多驅動伺服電機電氣控制結構圖；圖9是主控制器電路圖與無線網絡圖；圖10是伺服驅動器電路圖；圖11是子節點電路框圖；圖12是子節點單片機與nRF2401接ロ電路圖；圖中，錐形軸1、葉片2、尖部子葉片3、尖部伺服電機4、根部子葉片5、根部伺服電機6、輪轂7、環形直流母線8、葉片安裝孔9、安裝法蘭10、主軸11、電刷12、塔架13、主軸軸承14、整流電源15、機艙16、主控制器17、發電機18、轉子軸19、齒輪箱20、彈簧片21、軟連接母線22、固定塊23、主軸法蘭24、伺服驅動器25、永磁體26、內定子27、磁鋼28、穿線孔29、圓形夾板30、軸承31、繞組32、同步動態隨機存儲器33、數據總線34、地址總線35、主控芯片36、JTAG接ロ 37、FLASH存儲器38、無線收發模塊39、子葉片控制單元40、電流傳感器41、角度編碼器42、無線模塊43、無線信號收發單元44、單片機45、D/A轉換器46、地址鎖存器47、第一雙向電壓轉換器48、A/D轉換器49,第二雙向電壓轉換器50、第三雙向電壓轉換器51。【具體實施方式】如圖1所示，本技術的多片多驅動槳葉風カ機結構主要由三個葉片2、輪轂7、塔架13、機艙16、主軸11、主軸軸承14、整流電源15、齒輪箱20組成。三個葉片2具有相同的結構，空間相間120度對稱安裝在輪轂7上。葉片2由錐形軸1、尖部子葉片3、尖部伺服電機4、根部子葉片5、根部伺服電機6組成。如圖2所示，輪轂7通過主軸法蘭24與主軸11相連，主軸11通過主軸軸承14與齒輪箱20的低速軸相連，齒輪箱20的高速軸與發電機18的轉子軸19相連。發電機18、齒輪箱20、主控制器17和整流電源15均安裝在機艙16的內部。如圖3所示，輪轂7采用鼓型三通結構，在輪轂7側壁上對稱分布著相距120度的三個葉片安裝孔9，孔ロ有安裝法蘭10 ;輪轂7的背面鋪設兩條環形直流母線8，電刷12壓在環形直流母線8上,彈黃片21 —端壓在電刷12上,另一端固定在固定塊23上，固定塊23與機艙16固定在一起，電刷12與軟連接母線22連接，軟連接母線22與機艙內的整流電源15相接；輪轂7的背面中心位置安裝主軸法蘭24。如圖4所示，輪轂7內部安裝6個伺服驅動器25，伺服驅動器25的進線經過穿線孔29與輪轂7背面的環形直流母線8連接，伺服驅動器25的出線經過輪轂7側壁的葉片安裝孔9與尖部伺服電機4和根部伺服電機6相接。如圖1和圖5所示，每個葉片2由錐形軸1、尖部子葉片3、尖部伺服電機4、根部子葉片5、根部伺服電機6、圓形夾板30、軸本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多片多驅動槳葉風力機結構，其特征在于，它主要由三個葉片（2）、輪轂（7）、塔架（13）、機艙（16）、主軸（11）、主軸軸承（14）、整流電源（15）和齒輪箱（20）組成；其中，所述輪轂（7）通過主軸法蘭（24）與主軸（11）相連，主軸（11）通過主軸軸承（14）與齒輪箱（20）的低速軸相連，齒輪箱（20）的高速軸與發電機（18）的轉子軸（19）相連；發電機（18）、齒輪箱（20）、主控制器（17）和整流電源（15）均安裝在機艙（16）的內部；三個葉片（2）具有相同的結構，空間相間120度對稱安裝在輪轂（7）上；每個葉片（2）由錐形軸（1）、尖部子葉片（3）、尖部伺服電機（4）、根部子葉片（5）和根部伺服電機（6）組成；錐形軸（1）由兩段構成，尖部為圓柱體，根部為空心圓錐體；尖部伺服電機（4）和根部伺服電機（6）的內定子均套在錐形軸（1）的圓柱體上，尖部子葉片（3）與尖部伺服電機（4）的外轉子固定連接，根部子葉片（5）與根部伺服電機（6）的外轉子固定連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：屈穩太，應蓓華，
申請(專利權)人：浙江大學寧波理工學院，
類型：實用新型
國別省市：