CN102220942A - 风力发电塔旋转用摆线减速器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风力发电塔旋转用摆线减速器，尤其涉及以一定角度水平旋转风力发电机的水平轴、使风力发电塔以降到一定速度的状态稳定旋转的风力发电塔旋转用摆线减速器，该摆线减速器用于由风力发电用垂直轴、风力发电用水平轴、风力发电用叶片组成的风力发电机，包括：水平轴减速装置，沿垂直于风力发电用垂直轴的方向至少设置2个，使风力发电用叶片沿水平方向旋转；水平轴旋转环形齿轮设置在所述风力发电用垂直轴上，与水平轴减速装置内接，随着水平轴减速装置的旋转，使水平轴沿水平方向旋转。本发明能够根据风向旋转发电机的水平轴，在风力发电机上组合设置有减速齿轮和摆线齿轮，以适当的减速比率使水平轴移动，能够根据风向，使风力发电机稳定工作。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电塔旋转用摆线减速器，尤其涉及：以一定角度水平旋转风力发电机的水平轴、使风力发电塔以降到一定速度的状态稳定旋转的风力发电塔旋转用摆线减速器。
背景技术
一般来说，风力发电设备按照叶片的转轴所设置的位置分为水平轴和垂直轴，以自然风力转动风车，并通过齿轮部件驱动发电机，所述风力发电设备属于自然无公害能源，在化石燃料的替代能源中属于最具经济性的替代能源。
但是，韩国的气候环境与外国不同，不仅风向随时改变，而且在空间上，即在风吹过空间的上方和下方的风向也经常不同。另外，多属于微风，因此，适用于韩国的风力发电设备需要朝着提高风力发电效率的方向发展。
作为一个实例，专利(专利号：20-0019653)公开了以往的垂直轴风力发电设备，其中，沿竖立的垂直轴层叠固定有风车叶片，使风吹过的上下方空间上垂直层叠的风车叶片能够旋转。
但是，韩国的气候环境与外国不同，不仅风向随时改变，而且在空间上，即，在风吹过空间的上方和下方的风向也经常不同，另外，多属于微风。
因此，沿垂直轴层叠设置的各风车叶片中，当传递到设置于垂直轴上方的风车叶片和设置于垂直轴下方的风车叶片上的风向不同时，就会由于各风车叶片是固定在垂直轴上的状态，而使风车叶片的旋转效率减半。
发明内容
本发明是为解决所述问题而提出的，其目的是，在风力发电机上组合设置减速齿轮和摆线齿轮(
(Cycloid disk))，使发电机的水平轴根据风向旋转，从而以适当的减速比率使水平轴移动，能够根据风向，使风力发电机稳定工作。
为达到所述目的，本发明的特点是，对于由风力发电用垂直轴100、风力发电用水平轴200、风力发电用叶片300组成的风力发电机，其组成包括：水平轴减速装置400，沿垂直于所述风力发电用垂直轴的方向至少设置2个该水平轴减速装置400，使风力发电用叶片沿水平方向旋转；水平轴旋转环形齿轮500，该水平轴旋转环形齿轮500设置在所述风力发电用垂直轴上，与水平轴减速装置内接，随着水平轴减速装置的旋转，使水平轴沿水平方向旋转。
另外，本发明特点是，所述水平轴减速装置400的组成包括：驱动电机1在外部电源供给下以一定速度旋转，使前面凸出设置的转轴旋转；传动齿轮部10与驱动电机的转轴结合，在外表面形成了轮齿；正齿轮部20通过轮齿与所述传动齿轮部啮合，外表面形成有个数多于传动齿轮部的轮齿个数的轮齿，通过与传动齿轮部的啮合旋转，对驱动电机的转速进行第一次减速；转轴30通过轴结合在所述正齿轮部的中心，轴体上形成有多阶偏心轮
，随着正齿轮部的旋转一起旋转；摆线齿轮40内侧形成结合孔，外侧形成轮齿，内侧与转轴结合，通过偏心轮的旋转作用，以低于偏心轮的转速旋转；环形齿轮部50设置有与所述摆线齿轮的外侧轮齿结合的环形齿轮，且环形齿轮的轮齿个数多于摆线齿轮的轮齿个数，在摆线齿轮随着环形齿轮旋转时，降低减速齿轮转轴的旋转速度，对驱动电机的驱动速度进行第二次减速；行星齿轮部对驱动速度进行第三次减速，其组成包括：中心齿轮61与所述摆线齿轮结合，以相同于摆线齿轮的转速旋转，中间齿轮62结合在所述中心齿轮的外侧，进行自转及公转运动，环形齿轮63设置在所述中间齿轮的外侧，使中间齿轮旋转，传动销64设置在所述中间齿轮的中心轴，以中间齿轮的公转速度旋转；钳压器70与所述传动销结合，传递传动销的旋转力；小齿轮(
(pinion gear))3在外表面结合有所述钳压器，与随着钳压器一起旋转的输出轴及输出侧端部结合，对应输出轴的速度进行旋转，同时与下部塔架
的齿轮部啮合旋转，使上部旋转体以下部塔架为中心进行旋转运动。
如上所述，本发明能够根据风向旋转发电机的水平轴，在风力发电机上组合设置有减速齿轮和摆线齿轮，以适当的减速比例使水平轴移动，能够根据风向，使风力发电机稳定工作。
附图说明
图1是适用于本发明的风力发电机的结构图；
图2是本发明的整体结构图；
图3是本发明的减速装置的结构图；
图4是本发明的减速装置的剖面图。
附图标记
1：驱动电机 2：输出轴
3：小齿轮 10：传动齿轮部
20：正齿轮部 30：转轴
40：摆线齿轮 50：环形齿轮部
61：中心齿轮 62：中间齿轮
63：环形齿轮 64：传动销
70：钳压器 100：风力发电用垂直轴
200：风力发电用水平轴 300：风力发电用叶片
400：水平轴减速装置 500：水平轴旋转环形齿轮。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。
首先，对附图中所示各组成部件进行标记时，对于相同组成部件，即使图示于不同的附图中，也尽可能使用相同的符号进行标记。另外，在以下说明中，如果对一些相关公知的功能或结构的具体说明可能会混淆本发明的要旨，则省去其相关说明。
另外，下面的用语是考虑到本发明的功能而定义的，根据生产者的意图或习惯而有所不同，因此，其定义应根据本发明的整体内容进行理解。
图1是适用于本发明的风力发电机的结构图。图2是本发明的整体结构图。图3是本发明的减速装置的结构图。图4是本发明的减速装置的剖面图。
本发明的组成结构包括：风力发电用垂直轴100、风力发电用水平轴200、风力发电用叶片300、水平轴减速装置400、水平轴旋转环形齿轮500。所述水平轴减速装置400沿垂直于所述风力发电用垂直轴的方向至少设置2个，使风力发电用叶片能够沿水平方向旋转，水平轴旋转环形齿轮500设置在风力发电用垂直轴上，与水平轴减速装置内接，随着水平轴减速装置的旋转，使水平轴沿水平方向旋转。
下面对所述水平轴减速装置400的结构进行详细说明。
所述水平轴减速装置400的组成包括：驱动电机1，传动齿轮部10，正齿轮部20，转轴30，摆线齿轮40，环形齿轮部50，结合有中心齿轮61、中间齿轮62、环形齿轮63以及传动销64的行星齿轮部，钳压器70，小齿轮3。
其中，所述驱动电机1在外部电源供给下以一定速度旋转，使前面凸出设置的转轴旋转。
所述传动齿轮部10与驱动电机1的转轴结合，在外表面形成有轮齿。即，传动齿轮部10通过轴与驱动电机1结合，因此以与驱动电机1的转速相同的速度旋转。
所述正齿轮部20通过轮齿与传动齿轮部10结合，外表面形成个数多于传动齿轮部10的轮齿，通过与第1传动齿轮部10的啮合旋转，对驱动电机1的转速进行第一次减速。
所述转轴30通过轴结合在正齿轮部的中心，轴体上形成有多阶偏心轮32，随着正齿轮部的旋转一起旋转。
所述摆线齿轮40内侧形成有结合孔，外侧形成有轮齿，通过轴承31与转轴30结合，并在偏心轮的旋转作用下，以低于偏心轮32的转速旋转。这里，转轴30随着摆线齿轮40的旋转而进行公转，从而，转轴30同时进行自转运动及公转运动。
通过所述转轴30的旋转而使偏心轮32旋转时，每旋转360度，摆线齿轮40就与环形齿轮部50的轮齿啮合，反向旋转1个齿距。
所述环形齿轮部50设置有与摆线齿轮40的外侧轮齿结合的环形齿轮，且个数多于摆线齿轮40的轮齿个数，在摆线齿轮40随着环形齿轮旋转时，降低转轴30的转速，对驱动电机1的驱动速度进行第二次减速。即，由于环形齿轮部50的轮齿个数多于摆线齿轮40，当摆线齿轮40的轮齿与环形齿轮部50啮合时，将少啮合一个，结果使摆线齿轮40相对环形齿轮部50反转，以齿距的比例实现减速。
即，通过所述转轴30的旋转使偏心轮32旋转时，每旋转360度，摆线齿轮40旋转，使摆线齿轮40的轮齿依次与环形齿轮部50的轮齿啮合，如果存在1个齿距的差异，结果就实现1个齿距的反转。
所述行星齿轮部对驱动速度进行第三次减速，其组成包括：中心齿轮61与摆线齿轮结合，以相同于摆线齿轮的转速旋转；中间齿轮62结合在所述中心齿轮的外侧，进行自转和公转运动；环形齿轮63设置在所述中间齿轮的外侧，使中间齿轮旋转；传动销64设置在中间齿轮的中心轴，以中间齿轮的公转速度旋转。
所述钳压器70与行星齿轮部的传动销64外表面结合，传递传动销的旋转力。
所述小齿轮3在外表面结合有钳压器，与随着钳压器一起旋转的输出轴2及输出侧端部结合，对应输出轴的速度进行旋转，同时与下部塔架的齿轮部啮合旋转，使上部旋转体以下部塔架为中心，进行旋转运动。
下面对本发明的工作原理进行说明。
首先，风力发电用水平轴200进行旋转时，只要驱动水平轴减速装置400，水平轴减速装置400就会旋转，使水平轴旋转环形齿轮500旋转，进而使风力发电用水平轴200以一定角度旋转。
即，水平轴减速装置400与水平轴旋转环形齿轮500内接，并设置2个以上，因此，能够使水平轴旋转环形齿轮500减速旋转，使其缓慢旋转所需角度。
下面，对水平轴减速装置的工作原理进行详细说明。
在供给电源后，驱动电机1就会以一定转速旋转。
如果驱动电机1旋转，则与转轴结合的传动齿轮部10也跟着旋转，此时，传动齿轮部10的转速与驱动电机1的转速相同。
并且，传动齿轮部10旋转，通过轮齿与传动齿轮部10的外表面结合的正齿轮部20也将旋转，此时，由于正齿轮部20形成的轮齿多于传动齿轮部10，与传动齿轮部10的轮齿啮合旋转时，将对驱动电机1的驱动速度进行第一次减速。
即，由于正齿轮部20的轮齿个数多于传动齿轮部10的轮齿个数，将以传动齿轮轮齿个数/正齿轮部的轮齿个数的比率减速旋转。
即，如果传动齿轮部10的轮齿为10个，正齿轮部20的轮齿为40个，转速将降为1/4，从而使驱动电机1的旋转力以减小到1/4比率的速度进行旋转。
然后，所述正齿轮部20旋转，通过轴与正齿轮部20的中心轴结合的转轴30也跟着旋转，此时，转轴30的转速与正齿轮部20的转速相同。
另外，转轴30在轴体上形成有多阶偏心轮32，轴体通过轴承31插入结合在摆线齿轮40的内侧结合孔上，进行旋转。
这里，摆线齿轮40的轮齿一侧与环形齿轮部50的轮齿啮合，因此，在转轴30旋转时，摆线齿轮40将与环形齿轮部50啮合旋转，又由于环形齿轮部50的轮齿个数多于摆线齿轮40的轮齿个数，将以(环形齿轮轮齿个数-摆线齿轮轮齿个数)/摆线齿轮轮齿个数的比率进行减速。
即，如果摆线齿轮40的轮齿为12个，环形齿轮90的轮齿为13个，速度将降为1/12。
结果，摆线齿轮40随着环形齿轮部50旋转时，将会降低转轴30的转速，对驱动电机1的驱动速度进行第二次减速。
然后，如果摆线齿轮40旋转，则使与摆线齿轮结合的中心齿轮61旋转，中心齿轮61旋转，又使通过轮齿与外侧结合的中间齿轮62旋转，中间齿轮62将与环形齿轮部50的轮齿啮合旋转。
这里，中间齿轮62将进行自转和公转，进行第三次减速，使摆线齿轮40的速度降低到公转速度。
另外，中间齿轮62与传动销64结合，使所述传动销与中间齿轮的公转速度对应的转速旋转，由于传动销与钳压器结合，钳压器70将以与传动销的旋转速度对应的转速旋转。
所述输出轴2与钳压器结合，以相同于钳压器的转速旋转，所述小齿轮3与输出轴2结合，对应输出轴2的转速进行旋转，因此，风力发电机用水平轴或风力发电机用叶片将以对驱动电机1的速度进行第三次减速后的速度缓慢旋转。
Claims (2)
1.一种风力发电塔旋转用摆线减速器，其特征在于，该风力发电塔旋转用摆线减速器用于风力发电机，该风力发电机包括风力发电用垂直轴(100)、风力发电用水平轴(200)和风力发电用叶片(300)，所述风力发电塔旋转用摆线减速器包括：
水平轴减速装置(400)，沿垂直于所述风力发电用垂直轴的方向至少设置2个该水平轴减速装置(400)，以使所述风力发电用叶片能够沿水平方向旋转；
水平轴旋转环形齿轮(500)，该水平轴旋转环形齿轮(500)设置在所述风力发电用垂直轴上，所述水平轴旋转环形齿轮(500)与所述水平轴减速装置内接，用于随着所述水平轴减速装置的旋转，而使所述风力发电用水平轴能够沿水平方向旋转。
2.根据权利要求1所述的风力发电塔旋转用摆线减速器，其特征在于，所述水平轴减速装置(400)包括：
驱动电机(1)，该驱动电机(1)在外部电源供给下以一定转速旋转，以使前面凸出设置的转轴旋转；
传动齿轮部(10)，该传动齿轮部(10)与所述驱动电机的转轴结合，在所述传动齿轮部(10)的外表面形成有轮齿；
正齿轮部(20)，该正齿轮部(20)通过轮齿与所述传动齿轮部啮合，所述正齿轮部(20)的外表面形成有个数多于所述传动齿轮部的轮齿个数的轮齿，通过所述正齿轮部(20)与所述传动齿轮部的啮合旋转，以对所述驱动电机的转速进行第一次减速；
转轴(30)，该转轴(30)通过轴结合在所述正齿轮部的中心，所述转轴(30)的轴体上形成有多阶偏心轮，所述转轴(30)随着所述正齿轮部的旋转一起旋转；
摆线齿轮(40)，所述摆线齿轮(40)的内侧形成有结合孔，外侧形成有轮齿，所述摆线齿轮(40)的内侧与所述转轴结合，通过所述偏心轮的旋转作用，以低于所述偏心轮的转速旋转；
环形齿轮部(50)，该环形齿轮部(50)设置有与所述摆线齿轮的外侧轮齿结合的环形齿轮，且该环形齿轮的轮齿个数多于所述摆线齿轮的轮齿个数，在所述摆线齿轮随着所述环形齿轮旋转时，用于降低减速齿轮转轴的旋转速度，以对所述驱动电机的驱动速度进行第二次减速；
行星齿轮部，该行星齿轮部对驱动速度进行第三次减速，该行星齿轮部包括：中心齿轮(61)，该中心齿轮(61)与所述摆线齿轮结合，以相同于摆线齿轮的转速旋转；中间齿轮(62)，该中间齿轮(62)结合在所述中心齿轮的外侧，进行自转和公转运动；环形齿轮(63)，该环形齿轮(63)设置在所述中间齿轮的外侧，以使中间齿轮旋转；传动销(64)，该传动销(64)设置在所述中间齿轮(62)的中心轴，以中间齿轮的公转速度旋转；
钳压器(70)，该钳压器(70)与所述传动销结合，传递所述传动销的旋转力；
小齿轮(3)，该小齿轮(3)在外表面结合有所述钳压器，所述小齿轮(3)与随着钳压器一起旋转的输出轴和输出侧端部结合，所述小齿轮(3)以对应于所述输出轴的速度进行旋转，同时与下部塔架的齿轮部啮合旋转，使上部旋转体以所述下部塔架为中心进行旋转运动。
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