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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN104153940104153940A(43)申请公布日2014.11.19(21)申请号201310378428.5(22)申请日2013.08.27(71)申请人杨晨地址710129陕西省西安市长安区西北工业大学长安校区申请人杨攀俎迪陈丹青(72)发明人杨晨杨攀俎迪陈丹青(51)Int.Cl.F03D3/06(2006.01)F03D7/06(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图7页附图7页(54)发明名称垂直轴风力发电机叶片变攻角装置(57)摘要本发明公开了一种垂直轴风力发电机叶片变攻角装置,可变攻角装置主要由固定主轴(1)、下主轴套筒(2)、上主轴套筒(11)、槽型凸轮(10)、滚子推杆(9)、齿条杆(7)、伺服电机(14)、上蜗杆(24)、下蜗杆(21)、蜗轮(25)、叶片(5)、上支架(6)、下支架(4)、锥齿轮传动机构等组成。全机特征在于:凸轮调节装置与双蜗杆机构耦合,稳速风况下通过凸轮调节装置调节叶片位于圆周不同位置时的攻角,风速速改变时,电路控制部分根据风速速测量所对应的叶片攻角调节信号控制伺服电机转动,伺服电机的转动角度与叶片要求的攻角一一对应,伺服电机带动锥齿轮机构,进一步通过双蜗杆传动使叶片转动到所需攻角,从而提高风能的利用系数。CN104153940ACN104539ACN104153940A权利要求书1/1页1.一种垂直轴风力发电机叶片变攻角装置,主要由固定主轴(1)、下主轴套筒(2)、上主轴套筒(11)、深沟球轴承(16)、深沟球轴承(17)、深沟球轴承(31)、发电机(3)、上支架(6)、下支架(4)、伺服电机(14)、齿条杆(7)、滚子推杆(9)、槽型凸轮(10)、齿轮(12)、角接触球轴承(18)、角接触球轴承(32)、锥齿轮(15)、锥齿轮(19)、机匣(8)、滑动轴承(20)、滑动轴承(22)、滑动轴承(23)、滑动轴承(26)、上蜗杆(24)、下蜗杆(21)、蜗轮(25)、深沟球轴承(27)、深沟球轴承(29)、蜗轮轴(28)、滑动平键(30)、叶片(5)、深沟球轴承(33)、深沟球轴承(34)、加强支架(13)组成。2.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机叶片变攻角装置,其特征在于:凸轮调节机构,槽型凸轮(10)固连于固定主轴(1)上,滚子推杆(9)与槽型凸轮(10)配合,同时滚子推杆(9)另一端通过角接触球轴承(18)和角接触球轴承(32)与下蜗杆(21)连接,下蜗杆(21)为空心,一端可装角接触轴承(18)、(32),另一端有内螺纹,下蜗杆(21)可相对滚子推杆(9)转动,但轴向相对位置因为一对角接触球轴承而固定。下蜗杆(21)另一端通过导程与下蜗杆(21)相同的螺纹配合与齿条杆(7)连接,齿条杆(7)一端为螺纹杆,另一端为齿条,当下蜗杆(21)旋转时,通过螺纹配合使齿条杆(7)实现往复运动。齿条杆(7)末端齿条与齿轮(12)连接,齿轮(12)通过键槽与叶片(5)配合。风力发电机工作时,滚子推杆(9)绕槽型凸轮(10)转动,实现携程回程的往复运动,推动下蜗杆(21)和齿条杆(7)往复运动,引起齿轮(12)转动,从而带动叶片(5)转动,改变叶片(5)相对来流的攻角。槽型凸轮(10)轮廓线由实验给出,使得叶片(5)在圆周不同位置角具有最优攻角。3.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机叶片变攻角装置,其特征在于:双蜗杆机构,下蜗杆(21)与蜗轮(25)啮合,蜗轮(25)与上蜗杆(24)啮合,上、下蜗杆两端有4个滑动轴承(23)、(26)、(20)、(22)与机匣(8)配合,可以使上蜗杆(24)在自身旋转的同时相对机匣(8)沿轴向滑动,蜗杆(25)通过蜗轮轴(28)和两个深沟球轴承(27)、(29)与机匣(8)配合。机匣(8)与上支架(6)通过楔形滑槽配合,使得机匣(8)可以相对上支架(6)沿槽向滑动。通过伺服电机(14)带动下蜗杆(24)转动,上蜗杆(24)带动蜗轮(25)转动,蜗轮(25)带动下蜗杆(21)转动,使与之进行螺纹配合的齿条杆(7)往复运动,引起齿轮(12)转动,从而带动叶片(5)转动,改变叶片(5)相对来流的攻角。4.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机叶片变攻角装置,其特征在于:单伺服电机,伺服电机(14)与上主轴套筒(11)固连,带动锥齿轮(15),锥齿轮(15)与锥齿轮(19)啮合,锥齿轮(19)通过滑动平键(30)与上蜗杆(24)带有滑槽的一端配合。风力发电机工作时,当来流速度发生较大改变时,伺服电机(14)开始转动,通过锥齿轮传动带动上蜗杆(24)转动,带动整个双蜗杆机构的工作,改变叶片(5)的攻角。调节完成后,叶片继续在凸轮机构