一種風力發電機的制作方法

本實用新型涉及風力發電技術領域，特別是指一種風力發電機。

背景技術：

風力發電機是一種用于將風能轉換為機械能，再由機械能帶動轉子旋轉，最終輸出電能的發電設備，其包含支撐塔、發電機和風輪，其中風輪包含葉片和輪轂，風輪的轉動帶動發電機發電。

為了適應不同大小的風力，使風電定功率輸出，風力發電機通常還設置有變槳機構。變槳機構是一種用于調節風力發電機葉片槳距角的裝置，風力較大時，通過調節裝置減小槳距角，葉片翼型截面攻角變小，風力對風輪的驅動載荷下降，從而使風輪轉速降低，風機的輸出功率變小；當風力較小時，通過調節裝置使槳距角適當變大，葉片翼型截面攻角適當增加，風力對風輪的驅動載荷增加，從而使風輪轉速升高，風機的輸出功率變大。

變槳機構雖然具有重要的作用，但是由于變槳機構的結構比較復雜，因而容易發生故障，尤其在惡劣的工況條件下，變槳機構出現故障甚至失效的情況時有發生。

變槳機構的故障可能會導致葉片相對于變槳軸發生非正常轉動的現象，此時葉片的槳距角不再受到控制，因而葉片可能向著背離期望的方向發生旋轉。這種狀態下，輕則葉片受力突變，產生內部缺陷；重則葉片迎風面和背風面翻轉，葉尖變形過大，葉片打到支撐塔筒，造成葉片損壞、傳動鏈損傷甚至支撐塔倒塌的事故。

目前，現有技術中還沒有一種能夠在變槳機構發生故障時限制葉片自由旋轉的裝置，這使得風力發電機在極限工況下存在較大的隱患。

技術實現要素：

有鑒于此，本實用新型的目的在于提出一種風力發電機，該風力發電機能夠在變槳機構發生故障時限制葉片的自由旋轉，防止葉片向順槳方向發生翻轉，對葉片和支撐塔起到保護作用。

基于上述目的，本實用新型提供的技術方案為：

一種風力發電機，其包含輪轂和葉片，葉片在根部通過變槳軸承與輪轂連接，變槳軸承將變槳機構分為葉片構件和輪轂構件，葉片構件與輪轂構件之間設有用于防止槳距角超過90度的第一限位裝置；第一限位裝置包含彼此分離的沖擊座和緩沖塊，沖擊座上設有迎擊板，迎擊板的背面設有彈性肋板，緩沖塊上設有用于與迎擊板正面撞擊的彈性橡膠。

可選地，沖擊座包含底板，底板包含連接區和延伸區，連接區內設有用于與葉片構件或輪轂構件栓接的螺孔，延伸區伸展到緩沖塊的所在路徑，路徑為緩沖塊相對于變槳軸轉動時所劃過的圓弧，迎擊板垂直設于延伸區內。

可選地，沖擊座與葉片構件連接，緩沖塊與輪轂構件連接。

可選地，沖擊座與輪轂構件連接，緩沖塊與葉片構件連接。

可選地，緩沖塊上設有彈性裝置筒，彈性橡膠塞于彈性裝置筒內。

可選地，彈性裝置筒內還設有金屬管層，金屬管層與彈性橡膠之間通過硫化金屬板分隔，金屬管層包含多個金屬管，金屬管的高度方向與硫化金屬板平行。

可選地，彈性裝置筒內還設有定位螺釘，定位螺釘貫穿金屬圓管層和硫化金屬板，定位螺釘的釘帽嵌入彈性橡膠內。

可選地，緩沖塊還包含基座，定位螺釘的釘腿從緩沖塊的本體中穿出，并作為與基座連接的連接件。

可選地，葉片構件與輪轂構件之間還設有用于防止槳距角小于0度的第二限位裝置。

從上面的論述可以看出，本實用新型提供的風力發電機在現有技術的基礎之上設置了第一限位裝置，能夠防止葉片向順槳方向發生翻轉，保護葉片和支撐塔不受損壞。具體來說，在大風條件且變槳機構發生故障的情況下，葉片在風力的作用下會向順槳方向轉動，并極有可能進一步越過極限位置，發生葉片迎風面和背風面的翻轉，而翻轉之后由于葉片兩面的結構差異，葉片很難再回到順槳狀態，此時葉片表面會承受較大風力，當風力達到一定程度甚至會導致葉片發生大變形，并向支撐塔方向過度彎曲。在這種狀態下，不僅葉片本身在強風力作用下會出現內部缺陷，更有可能發生葉片尖部與支撐塔的相撞事故，后果不堪設想。而本實用新型通過在順槳極限位置處設置了第一限位裝置，可以有效防止葉片發生翻轉，從而避免了上述危險情況的發生，對于風力發電機安全性的提升具有重大意義。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的結構示意圖；

圖2為圖1中沖擊座的示意圖；

圖3為圖1中緩沖塊的結構示意圖；

圖4為圖3中彈性裝置筒的剖面圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。

需要說明的是，本發明實施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是為了區分兩個相同名稱非相同的實體或者非相同的參量，可見“第一”“第二”僅為了表述的方便，不應理解為對本發明實施例的限定，后續實施例對此不再一一說明。

如圖1所示為本實用新型的一個實施例，其包含輪轂和葉片，葉片在根部通過變槳軸承與輪轂連接，變槳軸承將變槳機構分為葉片構件2和輪轂構件1，葉片構件2與輪轂構件1之間設有用于防止槳距角超過90度的第一限位裝置；第一限位裝置包含彼此分離的沖擊座和緩沖塊，沖擊座上設有迎擊板，迎擊板的背面設有彈性肋板，緩沖塊上設有用于與迎擊板正面撞擊的彈性橡膠。

具體地，沖擊座的結構圖2所示，其包含底板，底板包含連接區和延伸區，連接區內設有用于與葉片構件2或輪轂構件1栓接的螺孔33，延伸區伸展到緩沖塊的所在路徑，路徑是指緩沖塊相對于變槳軸轉動時所劃過的圓弧，迎擊板31垂直設于延伸區內，彈性肋板32用于對迎擊板31起到彈性支撐的作用，通過彈性肋板32的形變可以吸收一部分的撞擊能量。

在以上所有實現方式中，沖擊座既可以與葉片構件連接，也可以與輪轂構件連接，相應地，緩沖塊設置在另一構件上(即輪轂構件或葉片構件)。

具體地，如圖3和圖4所示，緩沖塊包括基座5和設于基座5上的彈性裝置筒41，彈性橡膠42塞于彈性裝置筒41內，此外，彈性裝置筒41內還設有金屬管層，金屬管層與彈性橡膠42之間通過硫化金屬板44分隔，金屬管層包含多個金屬管43，金屬管43的高度方向與硫化金屬板44平行，彈性裝置筒41內還設有定位螺釘45，定位螺釘45貫穿金屬圓管層和硫化金屬板44，定位螺釘45的釘帽嵌入彈性橡膠42內，定位螺釘45的釘腿從緩沖塊的本體中穿出并與基座5連接。彈性裝置筒41可以為方形也可以為圓形，金屬管43同樣既可以為方形也可以為圓形。

在這個例子中，金屬管43的形變成為吸收撞擊能量的主要因素，只要選擇合適的金屬管材質和尺寸，就可以保證金屬管在形變過程中吸收較多能量，這樣可以防止撞擊中產生較大彈性，使風電葉片再向反方向轉動。具體來說，在沖擊座和緩沖塊發生碰撞的過程中，彈性橡膠的彈性體變形大大增加了沖擊行程，提高了緩沖時間，降低了沖擊載荷，而金屬管的形變則可以釋放彈性橡膠儲存的彈性勢能，從而降低沖擊座的回彈，起到吸收能量的作用。實驗證實，只要合理地設計彈性橡膠和金屬管的尺寸和剛度，就可以使沖擊載荷降低至金屬剛性碰撞沖擊載荷的1％以下，這其中緩沖塊的塑性吸能可達到沖擊能量的80％以上，而葉片的回彈動能可低于沖擊能量的16％。

在對以上實施例的結構有了清楚了解的基礎上，本領域技術人員很容易想到，還可以在葉片構件與輪轂構件之間設置用于防止槳距角小于0度的第二限位裝置，這種設置方式不需要對限位裝置本身的結構做任何改進，并且其設置位置也是很容易想到的，為了節省篇幅，本專利實施例不再對這種情況做詳細描述。需要注意的是，這種設置同樣在本專利的保護范圍之內。

通過以上論述可以看出，本實用新型實施例中的風力發電機能夠有效防止葉片向順槳方向發生翻轉，保護葉片和支撐塔不受損壞，從而避免了葉片損壞、支撐塔撞擊等危險情況的發生，對于風力發電機安全性的提升具有重大意義。

所屬領域的普通技術人員應當理解：以上任何實施例的討論僅為示例性的，并非旨在暗示本公開的范圍(包括權利要求)被限于這些例子；在本實用新型的思路下，以上實施例或者不同實施例中的技術特征之間也可以進行組合，并存在如上所述的本實用新型的不同方面的許多其它變化，為了簡明它們沒有在細節中提供。因此，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何省略、修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。