CN102748234A

CN102748234A - 一种风力发电装置

Info

Publication number: CN102748234A
Application number: CN201210255622XA
Authority: CN
Inventors: 肖艳军; 关玉明; 朱博; 许波
Original assignee: Hebei University of Technology
Current assignee: Hebei University of Technology
Priority date: 2012-07-22
Filing date: 2012-07-22
Publication date: 2012-10-24

Abstract

本发明公开一种风力发电装置，主要包括风轮、动力轴、上支板、塔筒、齿轮箱、发电机和控制系统，上支板水平安装在塔筒的上端，其特征在于还包括动力传输机构，该机构包括一级伞齿轮、上端二级伞齿轮、小立轴、轴承、上端链轮、小横轴、下端二级伞齿轮、三级伞齿轮、链条、中间链轮和下端链轮；一级伞齿轮安装在动力轴上，小立轴垂直固装在上支板轴承内，其上端安装有上端二级伞齿轮，且上端与一级伞齿轮相啮合，其下端安装有下端二级伞齿轮，且与三级伞齿轮相啮合，三级伞齿轮安装在小横轴一端，小横轴另一端安装有上端链轮，小横轴安装在上支板的下表面，塔筒内壁上安装有中间链轮，链轮之间均由链条连接，齿轮箱和发电机安装在地面上。

Description

一种风力发电装置

技术领域

本发明涉及风力发电装置，具体为一种通过链传动输送由风轮产生的动力带动置于地面的发电机发电的风力发电装置。

背景技术

风力发电是可再生能源，是清洁能源，在全球范围内得到迅速发展。目前风力发电装置或设备的主力机型有三种：一是传统机型，主要由风力机、高速增速箱和发电机组成；二是直驱式机型，主要由风力机和发电机组成；三是半直驱式机型，主要由风力机、低速增速箱和发电机组成。为了使风能资源更有效地得到使用，发电装置的功率越做越大。不难理解，传统机型的高速齿轮箱是该整个风力发电装置的核心部件，制造精度要求非常之高，也是故障率最高的薄弱环节，特别是齿轮箱一旦发生故障，就要将其从几十米、甚至上百米的塔架上取下来修理，维护费用相当高。为了解决这一问题，人们发明了直驱式机型，去掉了故障多发的高速齿轮箱。这一改进却带来了新的问题：发电机组的体积和重量加大，成本也大大增加，尤其是随着功率的不断增大，5兆瓦以上机组已经问世，其重量高达500多吨。如此巨大的重量使装置安装非常困难，成本费用非常高，据估算，仅运输和安装费就占到总经费10%以上。因此，人们又发明了半直驱式机型风力发电装置，它将高速齿轮箱改进为低速齿轮箱，一方面减少故障率；另一方面在同功率的情况下，使发电机组的重量和体积都有所减小。但其结构复杂，制造精度也要比其它类型发电机组的制造精度高，主要是考虑尽量减少维修次数和降低运行费用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种风力发电装置，该装置要在能满足发电机功率大的前提下，结构简单，易于安装，设备故障率降低和维护费用减少。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计一种风力发电装置，主要包括风轮、动力轴、上支板、塔筒、齿轮箱、发电机和控制系统，上支板水平安装在塔筒的上端，齿轮箱的输出端与发电机相连接；控制系统与发电机相连接，其特征在于该风力发电装置还包括动力传输机构，所述动力传输机构包括一级伞齿轮、上端二级伞齿轮、小立轴、轴承、上端链轮、小横轴、下端二级伞齿轮、三级伞齿轮、链条、中间链轮和下端链轮；所述一级伞齿轮安装在动力轴上，上支板的中心装有轴承，所述小立轴垂直固装在轴承内，其上端安装有上端二级伞齿轮，且上端二级伞齿轮与所述一级伞齿轮相啮合，其下端安装有下端二级伞齿轮，且下端二级伞齿轮与三级伞齿轮相啮合，所述三级伞齿轮安装在小横轴的一端，小横轴的另一端安装有上端链轮，小横轴安装在上支板的下表面，所述塔筒的内壁上安装有中间链轮，上端链轮与中间链轮之间、中间链轮与下端链轮之间均由链条连接，下端链轮安装在齿轮箱的输入轴上，齿轮箱的输出轴与发电机相连接，发电机与控制系统连接并受控于控制系统；齿轮箱和发电机安装在地面上或接近地面处。

与现有技术相比，本发明风力发电装置主要是采用两对伞齿轮传动和若干级链条传动来传输动力，将发电机组从高空移到低空或地面上工作，并且结构简单，可合理降低齿轮箱和发电机组的制造精度，减少安装和运行成本，维修更加方便，工作环境也可以得到改善（可以将齿轮箱和发电机放在室内），进而可以为风力发电装置的塔架做的更高，采风效果更好，发电效率更高创造条件。

附图说明

图1为本发明风力发电装置一种实施例的整机结构示意图。

具体实施方式：

下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明。

本发明设计的风力发电装置（简称装置，参见图1）主要包括风轮1、轴承及支架2、动力轴3、偏航转向机构8、上支板9、塔筒17、齿轮箱19、发电机20和控制系统21，风轮1与动力轴3直接相连，动力轴3安装在轴承及支架2上，轴承及支架2安装在上支板9的上表面，上支板9水平安装在塔筒17的上端，偏航转向机构8也安装在轴承及支架2上，并固定在上支板9的边缘上，齿轮箱19的输出端与发电机20相连接；控制系统21与发电机20相连接，其特征在于该风力发电装置还包括动力传输机构，所述动力传输机构包括一级伞齿轮4、上端二级伞齿轮5、小立轴6、组合轴承7、上端链轮10、小横轴11、下端二级伞齿轮12、三级伞齿轮13、链条14、中间链轮15、中间链条16和下端链轮18；所述一级伞齿轮4安装在动力轴3上，上支板9的中心装有轴承7，所述小立轴6垂直固装在轴承7内，其上端安装有上端二级伞齿轮5，且上端二级伞齿轮5与所述一级伞齿轮4相啮合，其下端安装有下端二级伞齿轮12，且下端二级伞齿轮12与三级伞齿轮13相啮合，所述三级伞齿轮13安装在小横轴11的一端，小横轴11的另一端安装有上端链轮10，小横轴11水平吊装在上支板9上，小横轴11、下端二级伞齿轮12和三级伞齿轮13均安装在塔筒17内，所述塔筒17的内壁上安装有中间链轮15，上端链轮10与中间链轮15之间、中间链轮15与下端链轮18之间均由链条14垂直连接,下端链轮18安装在齿轮箱19的输入轴上，齿轮箱19的输出轴与发电机20相连接，发电机20与控制系统21连接并受控于控制系统21；齿轮箱19和发电机20安装在地面上或接近地面处。

为了适应塔筒17的高度设计和稳定运行，本发明装置的进一步特征是，所述中间链轮15为两个以上，且两个以上的中间链轮15垂直安装在塔筒17的内壁上。容易理解，中间链轮15的具体个数主要由塔筒17的高度和链轮传动效率来决定或来匹配，多个中间链轮15时，中间链轮15之间也由链条14连接。上端链轮10与中间链轮15之间、中间链轮15之间、中间链轮15与下端链轮18之间只是传送风轮1带来的动力，没有速度比问题。

同理，为了稳定运行，本发明装置的所述轴承7采用止推轴承与圆柱轴承构成的组合轴承。

本发明装置的创新之处在于设计了动力传输机构，该动力传输机构可以使齿轮箱和发电机组等主要工作部件安装和工作位置从高空降落到地面上。其余零部件及未述及之处同于有技术。

本发明装置的工作原理和过程是：风轮1在风力的作用下，带动动力轴3转动，通过装在动力轴3上的一级伞齿轮4与小立轴6上的上端二级伞齿轮5啮合，将动力传给小立轴6上的下端二级伞齿轮12，下端二级伞齿轮12又将动力传递给小横轴11上的三级伞齿轮13，三级伞齿轮13与上端链轮10同轴，上端链轮10再经一节以上的链条14将动力传递给齿轮箱19输入轴端的下端链轮18，进而使齿轮箱19将得到所传的动力，并将该动力传送给发电机20，在控制系统21的控制下风力发电。

本发明设计的风力发电装置在风力机和齿轮箱之间，主要增加了两对伞齿轮传动和若干级链条传动来传输动力，变换了发电机的驱动形式，从而实现了齿轮箱和发电机组等主要工作部件的安装和工作位置从高空降落到地面上。这种落地设计可合理降低齿轮箱和发电机组的制造精度，减少安装和运行成本，维修更加方便，进而可以使塔架或塔筒做的更高，采风效果更好，发电效率更高；更适用于大功率（如500千瓦以上）的风力发电装置使用，可减少吊装难度，降低运行成本，方便日常维修。

Claims

1.一种风力发电装置，主要包括风轮、动力轴、上支板、塔筒、齿轮箱、发电机和控制系统，上支板水平安装在塔筒的上端，齿轮箱的输出端与发电机相连接；控制系统与发电机相连接，其特征在于该风力发电装置还包括动力传输机构，所述动力传输机构包括一级伞齿轮、上端二级伞齿轮、小立轴、轴承、上端链轮、小横轴、下端二级伞齿轮、三级伞齿轮、链条、中间链轮和下端链轮；所述一级伞齿轮安装在动力轴上，上支板的中心装有轴承，所述小立轴垂直固装在轴承内，其上端安装有上端二级伞齿轮，且上端二级伞齿轮与所述一级伞齿轮相啮合，其下端安装有下端二级伞齿轮，且下端二级伞齿轮与三级伞齿轮相啮合，所述三级伞齿轮安装在小横轴的一端，小横轴的另一端安装有上端链轮，小横轴吊装在上支板上，所述塔筒的内壁上安装有中间链轮，上端链轮与中间链轮之间、中间链轮与下端链轮之间均由链条垂直连接，下端链轮安装在齿轮箱的输入轴上，齿轮箱的输出轴与发电机相连接，发电机与控制系统连接并受控于控制系统；齿轮箱和发电机安装在地面上或接近地面处。

2. 根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于所述的中间链轮为两个以上，且两个以上的中间链轮垂直安装在塔筒的内壁上，中间链轮之间也由链条连接。

3. 根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于所述的轴承采用止推轴承与圆柱轴承构成的组合轴承。