CN102213190A - 风力发电机的机液组合传动增速装置及风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开风力发电机的机液组合传动增速装置及风力发电机，包括机械分流传动机构和液压汇流传动机构；机械分流传动机构包括牵拉机构、套筒滚子链条和七个或七个以上的链轮，套筒滚子链条安装在链轮上，牵拉机构的其中一端与套筒滚子链条连接；液压汇流传动机构包括液压马达、油箱和两个或两个以上的液压泵，液压泵分别通过管路与液压马达流体导通，液压马达通过管路与油箱流体导通，油箱通过管路与液压泵流体导通；链轮的输出轴与液压泵驱动连接。本发明风力发电机包括发电机和风力驱动机构，牵拉机构的另一端与风力驱动机构连接，液压马达与发电机驱动连接。本发明风力发电机结构简单、成本低廉，提高风能利用效率，推动风电产业的发展。

Description

风力发电机的机液组合传动增速装置及风力发电机
技术领域
本发明涉及风力发电机的增速装置及风力发电机，特别涉及一种风力发电机的机液组合传动增速装置及具有所述机液组合传动增速装置的风力发电机。
背景技术
在现有技术中的风力发电机中，制造费用高、传动噪音大、维护费用高的增速机是叶轮和发电机之间的传动装置，以使得叶轮通过增速机能够驱动发电机发电；为了获得提高电能质量、获得频率稳定的电流，通常需要采用电力电子技术，以确保风电机组能够输出频率稳定的电流。因此，现有技术中风力发电机组的制造成本非常高，从而导致风电用电成本也比较高，风能利用效率低，严重制约着风电产业的发展。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种用于风力发电机的结构简单、成本低廉的机械和液压组合传动增速装置，并提供一种制造成本低廉的具有机械和液压组合传动增速装置的风力发电机。
本发明的技术方案是这样实现的：风力发电机的机液组合传动增速装置，包括机械分流传动机构和液压汇流传动机构；所述机械分流传动机构包括牵拉机构、套筒滚子链条和七个或七个以上的链轮，所述套筒滚子链条安装在所述链轮上，所述牵拉机构的其中一端与所述套筒滚子链条连接；所述液压汇流传动机构包括液压马达、油箱和两个或两个以上的液压泵，所述液压泵分别通过管路与所述液压马达流体导通，所述液压马达通过管路与所述油箱流体导通，所述油箱通过管路与所述液压泵流体导通；所述链轮的输出轴与所述液压泵驱动连接。
上述风力发电机的机液组合传动增速装置，所述液压泵与所述液压马达之间的管路上设置有流量控制阀。
上述风力发电机的机液组合传动增速装置，所述液压泵和所述流量控制阀之间的管路与所述油箱和所述液压马达之间的管路通过设置有溢流阀的溢流管路流体导通。
上述风力发电机的机液组合传动增速装置，所述链轮安装在链轮支架上，所述链轮支架为上层圆盘和下层圆盘形成的双层圆盘结构，所述链轮安装在所述上层圆盘与所述下层圆盘之间，并在所述下层圆盘上沿同一半径的圆周方向均匀分布；所述套筒滚子链条的两端连接起来形成闭环并将所述链轮围捆在中间。七个或七个以上的所述链轮能够确保所述套筒滚子链条很好地将所述链轮围捆在中间，并能确保二者之间传动良好。
上述风力发电机的机液组合传动增速装置，所述链轮的数量大于等于所述液压泵的数量，所述液压泵分别与不同的所述链轮一一对应驱动连接。
上述风力发电机的机液组合传动增速装置，所述链轮的输出轴通过联轴装置与所述液压泵驱动连接。
具有上述机液组合传动增速装置的风力发电机，包括发电机和风力驱动机构，所述牵拉机构的另一端与所述风力驱动机构连接，所述液压马达与所述发电机驱动连接。
上述风力发电机，所述风力驱动机构为叶片和所述叶片驱动的旋转筒，所述叶片安装在所述旋转筒的外柱面上，所述牵拉机构的另一端与所述旋转筒连接。
上述风力发电机，所述旋转筒通过旋转支撑安装在底座上。
上述风力发电机，所述链轮安装在链轮支架上，所述链轮支架位于所述旋转筒内腔中并安装在所述底座上，所述链轮支架为上层圆盘和下层圆盘形成的双层圆盘结构，所述链轮安装在所述上层圆盘与所述下层圆盘之间，并在所述下层圆盘上沿同一半径的圆周方向均匀分布；所述套筒滚子链条的两端连接起来形成闭环并将所述链轮围捆在中间；所述牵拉机构的其中一端与所述套筒滚子链条连接，另一端与所述旋转筒的内壁连接。
本发明的有益效果是：本发明机液组合传动增速装置应用于风力发电机，使用简单的增速机构取代了昂贵的增速机，通过液压系统的流量控制，在不用其他电力电子装置就可以获得稳定的交流电频率，从而有效大幅度地降低风力发电机的制造成本，同时也提高了风电转换效率。将机械分流传动机构和液压汇流传动机构组合起来，使得风力发电机能够输出频率稳定的电流。
附图说明
图1为本发明风力发电机的机液组合传动增速装置的机械分流传动机构的结构示意图；
图2为图1所示本发明风力发电机的机液组合传动增速装置的机械分流传动机构的局部结构示意图；
图3为图1所示本发明风力发电机的机液组合传动增速装置的A-A方向的结构示意图；
图4为本发明的风力发电机的机液组合传动增速装置的液压汇流传动机构的结构示意图。
图中：1-旋转筒，2-链轮支架，3-链轮，4-套筒滚子链条，5-旋转支撑，6-底座，7-液压泵，8-牵拉机构，9-流量控制阀，10-液压马达，11-发电机，12-溢流阀，13-油箱，14-叶片。
具体实施方式
结合附图对本发明做进一步的说明：
本实施例风力发电机的机液组合传动增速装置包括机械分流传动机构和液压汇流传动机构。所述机械分流传动机构包括牵拉机构8、套筒滚子链条4和七个或七个以上的链轮3，所述套筒滚子链条4安装在所述链轮3上，所述牵拉机构8的其中一端与所述套筒滚子链条4连接；所述链轮3安装在链轮支架2上，所述链轮支架2为上层圆盘和下层圆盘形成的双层圆盘结构，所述链轮3安装在所述上层圆盘与所述下层圆盘之间，并在所述下层圆盘上沿同一半径的圆周方向均匀分布；所述套筒滚子链条4的两端连接起来形成闭环并将所述链轮3围捆在中间。所述液压汇流传动机构包括液压马达10、油箱13和两个或两个以上的液压泵7，所述液压泵7分别通过管路与所述液压马达10流体导通，所述液压马达10通过管路与所述油箱13流体导通，所述油箱13通过管路与所述液压泵7流体导通；所述链轮3的输出轴通过联轴装置与所述液压泵7驱动连接；所述链轮3的数量等于所述液压泵7的数量(在其它一些实施例中，一般所述链轮3的数量大于所述液压泵7的数量，液压泵7的数量根据设计流量需要确定)，所述液压泵7分别与不同的所述链轮3一一对应驱动连接。所述液压泵7与所述液压马达10之间的管路上设置有流量控制阀9。所述液压泵7和所述流量控制阀9之间的管路与所述油箱13和所述液压马达10之间的管路通过设置有溢流阀12的溢流管路流体导通。
具有上述机液组合传动增速装置的风力发电机包括发电机11和风力驱动机构，所述液压马达10与所述发电机11驱动连接。所述风力驱动机构为叶片14和所述叶片14驱动的旋转筒1，所述叶片14安装在所述旋转筒1的外柱面上。所述旋转筒1通过旋转支撑5安装在底座6上。所述链轮支架2位于所述旋转筒1内腔中并水平座装在所述底座6上，所述牵拉机构8的其中一端与所述套筒滚子链条4连接，另一端与所述旋转筒1的内壁连接。
在风力作用下所述叶片14带动所述旋转筒1旋转。同时所述旋转筒1通过所述牵拉机构8带动所述套筒滚子链条4驱动安装在所述链轮支架2上的环形布置的多个所述链轮3做增速转动。与多个所述链轮3一样环形布置的多个所述液压泵7各自通过联轴装置与所述链轮3输出轴直联，多个所述液压泵7在液压回路中，按并联设置。这样在机械增速中，被多个所述链轮3分流了的扭矩，通过多个所述液压泵7把传动中的扭矩变成液压合力，把传动中的转速变成液体流量，使分流的功率重新汇合，经所述流量控制阀9进入所述液压马达10驱动所述发电机11旋转发电。所述液压马达10出口的液压油流回所述油箱13待所述液压泵7重复吸入。由于设置多个所述液压泵7形成较大的液压流量，可以使所述液压马达10按设计要求增速。同时在所述流量控制阀9的作用下，实现所述液压马达10的稳转速，从而也实现了发电机的稳频率。再有当自然风风速过大时，机械转换功率超过设计的装机功率时，所述溢流阀12可以把超出的功率，即液压系统超出的压力泄掉流回所述油箱13，使所述液压马达10在设计功率下工作。
本实施例中所述链轮3是均匀安装布置在所述链轮支架2上的同一水平高度，并且在同一圆心的半径上，用所述套筒滚子链条4把所述链轮3围捆在中间，并处于啮合状态。在所述套筒滚子链条4与所述旋转筒1之间设铰接所述牵拉机构8，当所述旋转筒1转动时，将牵拉环形的所述套筒滚子链条4同步转动，被所述套筒滚子链条4围捆在里边的多个所述链轮3，同时旋转增速。由于所述旋转筒1直径较大，而所述链轮3的直径小，形成很大的一级机械传动比，所述旋转筒1的大扭矩，同时再加上大的传动比，使轮齿承受太大的圆周力，一般工程材料很难达到如此强度要求，本实施例的技术方案用群轮、群齿，同时啮合，来分担扭矩，可以较好的降低大扭矩对轮齿强度的要求。利用液压传动，可以把机械传动分流到多个所述链轮3，分散了的功率，通过所述液压泵7重新集合起来，驱动一台所述液压马达10，从而形成了第二级传动，并且实现第二级增速。通过改变液压驱动元件与被驱动元件的流量比，实现第二次增速来达到总传动比的要求。把分散到各个所述链轮3的功率集合起来的方式是：每个所述链轮3的轴端直联一台所述液压泵7，把被所述链轮3驱动的所述液压泵7输出管路并联，这样就形成了液压合力，利用多泵集合后的液压合力，驱动一台所述液压马达10，带动所述发电机11发电。所述发电机11的交流频率是通过稳定所述液压马达10的旋转周期来实现的，在液压回路中，所述液压马达10进油口前串接一部所述流量控制阀9，所述流量控制阀9的功用是在液压系统压力波动时，通过所述流量控制阀9供给所述液压马达10的流量不变。从而使所述液压马达10的转速不变。由所述液压马达10带动的交流发电机的频率在压力波动情况下，也不会发生变化。本实施例的风力发电机还具有过载保护功能，在液压回路中的压力区段，旁接一部所述溢流阀12，所述溢流阀12出油口接所述油箱13，当自然风产生的功率超过风电机的装机功率时，所述溢流阀12自动打开，把高出部分的压力泄掉，使能量转换中获取的功率不高于装机功率，而且可以在风力较大的情况下，风力发电机继续发电。
本实施例通过上述技术方案的综合运用，使简单的增速机构取代了昂贵的增速机，通过液压系统的流量控制，在不用其他电力电子装置就可以获得稳定的交流电频率，从而有效大幅度地降低风力发电机的制造成本，同时也提高了风电转换效率。

Claims (10)

1.风力发电机的机液组合传动增速装置，其特征在于，包括机械分流传动机构和液压汇流传动机构；所述机械分流传动机构包括牵拉机构(8)、套筒滚子链条(4)和七个或七个以上的链轮(3)，所述套筒滚子链条(4)安装在所述链轮(3)上，所述牵拉机构(8)的其中一端与所述套筒滚子链条(4)连接；所述液压汇流传动机构包括液压马达(10)、油箱(13)和两个或两个以上的液压泵(7)，所述液压泵(7)分别通过管路与所述液压马达(10)流体导通，所述液压马达(10)通过管路与所述油箱(13)流体导通，所述油箱(13)通过管路与所述液压泵(7)流体导通；所述链轮(3)的输出轴与所述液压泵(7)驱动连接。
2.根据权利要求1所述的风力发电机的机液组合传动增速装置，其特征在于，所述液压泵(7)与所述液压马达(10)之间的管路上设置有流量控制阀(9)。
3.根据权利要求2所述的风力发电机的机液组合传动增速装置，其特征在于，所述液压泵(7)和所述流量控制阀(9)之间的管路与所述油箱(13)和所述液压马达(10)之间的管路通过设置有溢流阀(12)的溢流管路流体导通。
4.根据权利要求1所述的风力发电机的机液组合传动增速装置，其特征在于，所述链轮(3)安装在链轮支架(2)上，所述链轮支架(2)为上层圆盘和下层圆盘形成的双层圆盘结构，所述链轮(3)安装在所述上层圆盘与所述下层圆盘之间，并在所述下层圆盘上沿同一半径的圆周方向均匀分布；所述套筒滚子链条(4)的两端连接起来形成闭环并将所述链轮(3)围捆在中间。
5.根据权利要求1所述的风力发电机的机液组合传动增速装置，其特征在于，所述链轮(3)的数量大于等于所述液压泵(7)的数量，所述液压泵(7)分别与不同的所述链轮(3)一一对应驱动连接。
6.根据权利要求1所述的风力发电机的机液组合传动增速装置，其特征在于，所述链轮(3)的输出轴通过联轴装置与所述液压泵(7)驱动连接。
7.具有权利要求1-6任一所述机液组合传动增速装置的风力发电机，其特征在于，包括发电机(11)和风力驱动机构，所述牵拉机构(8)的另一端与所述风力驱动机构连接，所述液压马达(10)与所述发电机(11)驱动连接。
8.根据权利要求7所述的风力发电机，其特征在于，所述风力驱动机构为叶片(14)和所述叶片(14)驱动的旋转筒(1)，所述叶片(14)安装在所述旋转筒(1)的外柱面上，所述牵拉机构(8)的另一端与所述旋转筒(1)连接。
9.根据权利要求8所述的风力发电机，其特征在于，所述旋转筒(1)通过旋转支撑(5)安装在底座(6)上。
10.根据权利要求9所述的风力发电机，其特征在于，所述链轮(3)安装在链轮支架(2)上，所述链轮支架(2)位于所述旋转筒(1)内腔中并安装在所述底座(6)上，所述链轮支架(2)为上层圆盘和下层圆盘形成的双层圆盘结构，所述链轮(3)安装在所述上层圆盘与所述下层圆盘之间，并在所述下层圆盘上沿同一半径的圆周方向均匀分布；所述套筒滚子链条(4)的两端连接起来形成闭环并将所述链轮(3)围捆在中间；所述牵拉机构(8)的其中一端与所述套筒滚子链条(4)连接，另一端与所述旋转筒(1)的内壁连接。
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