CN103216398B - 一种风力发电传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风力发电传动机构，主要用于垂直轴风力机，也可应用于其他形式的风力机。主要包括中轴、轴承座、离合座、离合片、大齿轮、小齿轮。可实现风力机轻载起动，使风力机在较低风速下能工作发电，同时能实现升速，使得风力机能够配用通用发电机，易于产业化，利于提高风力发电机实用性和经济性。

Description

一种风力发电传动机构

技术领域

本发明涉及一种风力发电传动机构，主要用于垂直轴风力机，也可应用于其他形式的风力机。

背景技术

现有风力机包括垂直轴风力机有起动力矩小、转速较小等缺点，使得风力机在小风力下不能发电工作。在实际使用中，小型垂直轴风力机一般都要选配阻力矩很小的无铁芯发电机等专用发电机，这类发电机由于生产规模小、原材料贵等原因，导致专用发电机价格目前普遍很高，500W这类专用发电机价格为普通发电机的数倍。而且，由于转速较小，这类专用发电机所发出来的电是直流电，使用不方便，尽管可以用逆变器作逆变处理达到普通制式电要求，但会增加成本，降低效率。

发明内容

本发明的目的在于：实现风力机轻载起动，当风力机达到较高转速、具有较大牵引力时，才带动整个传动系统及发电机转动；同时能实现升速，使发电机能以较高转速旋转发电，使得风力机能够配用通用发电机，而无需选配价格贵的专用发电机。还可配合使用无级变速器，实现直接发出品质相对稳定的普通制式民用电，方便用户使用，易于实现上网供电。

本发明是这样实现的：

一种风力发电传动机构，包括中轴、轴承座、离合座、离合片、大齿轮、小齿轮。中轴静止不动，轴承座通过轴承组安装在中轴上，轴承座轴向固定，周向可绕中轴轴线旋转，轴承座上端装有轴承盖，也作安装风力机叶片支撑杆用，轴承座下端安装有大齿轮和离合座，大齿轮通过轴承安装在轴承座上，可绕轴承座转动，离合座则固定在轴承座上，可和轴承座一起绕中轴转动，离合座径向均布至少二个里端低外端高的斜槽，斜槽内各装有和斜槽相配合的滚柱，滚柱在斜槽上可自由滚动。大齿轮下端固定有离合片，离合片在离合座之上，两者轴向保持一定间隙，离合片径向均布有和离合座中的斜槽相同数量的离合缺口，离合片内的离合缺口比离合座内的斜槽要宽。当离合座随风力机叶片转动到一定转速时，随着离心力增大，放在离合座斜槽中的滚柱逐渐滑进离合缺口，使滚柱上半段处在离合片的离合缺口内，下半段处在离合座的斜槽内，带动大齿轮、离合片等部件随离合座一起转动。离合缺口靠近轴心端的缺口面由斜面或弧面过渡到侧向缺口面，啮合时侧向缺口面和滚柱紧密接触，旋转轴线到该侧向缺口面的垂直距离和旋转轴线到离合座的斜槽侧面的垂直距离相等，以保证啮合时滚柱和该侧向缺口面能良好贴合。过渡斜面便于滚柱克服滑进离合缺口时逐渐增大的摩擦力，将滚柱进一步推进到离合缺口。当风力机停止转动时，滚柱由重力作用回落到斜槽低部，滚柱滑出离合缺口，大齿轮停止转动。小齿轮固定在输入轴上端，并和大齿轮啮合，输入轴安装在变速箱中，变速箱固定在中轴上，发电机安装在变速箱的输出端，变速箱的输出端和输入端一般分别位于中轴的两侧，便于重量平衡。

本发明的最大特点在于：

本发明结构简单，设计巧妙，可实现风力机轻载起动，使风力机在较低风速下能工作发电，同时能实现升速，使得风力机能够配用通用发电机，易于产业化，利于提高风力发电机实用性和经济性。

附图说明

图1是本发明的组装示意图。

图2是本发明离合座的俯视示意图。

图3是本发明离合片的俯视示意图。

图4是本发明滚柱啮合时的位置示意图。

图中，1-变速箱，2-输入轴，3-小齿轮，4-轴承座，5-轴承组，6-轴承盖，7-叶片支撑杆，8-轴承，9-大齿轮，10-离合片，101-斜面，102-侧向缺口面，11-滚柱，12-离合座，121-斜槽侧面，13-中轴，14-发电机。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但本发明所保护的范围并不局限与此，本领域的技术员能轻易想到的等效变化和变形皆属于本发明的保护范围。

如图1到3所示，一种风力发电传动机构，包括中轴13、轴承座4、离合座12、离合片10、大齿轮9、小齿轮3。中轴13静止不动，轴承座4通过轴承组5安装在中轴13上，轴承座4轴向固定，周向可绕中轴13轴线旋转，轴承组5由若干个轴承组成，以增加稳定性，轴承组5轴向由中轴13肩胛定位。轴承座4上端安装有轴承盖6，也作安装风力机叶片支撑杆7用，轴承座4下端安装有大齿轮9和离合座12，大齿轮9通过轴承8安装在轴承座4上，可绕轴承座4转动，离合座12则固定在轴承座4上，可和轴承座4一起绕中轴13转动，大齿轮9由大齿轮轴承孔的肩胛作轴向定位，离合座12上端的肩胛和轴承8内圈相联。离合座12径向均布有至少二个里端低外端高的斜槽，斜槽内各装有和斜槽相配合的滚柱11，滚柱11在斜槽上可自由滚动。大齿轮9下端固定有离合片10，离合片10在离合座12之上，两者轴向保持一定间隙，离合片10径向均布有和离合座12中的斜槽相同数量的离合缺口，离合片10内的离合缺口比离合座12内的斜槽要宽。小齿轮3固定在输入轴2上端，并和大齿轮9啮合，输入轴2安装在变速箱1中，变速箱1固定在中轴13上，发电机14安装在变速箱1的输出端，变速箱1的输出端和输入端一般分别位于中轴13的两侧，便于重量平衡。

如图2和图3所示，在离合片10内，离合缺口靠近轴心端的缺口面由斜面101(或弧面)过渡到侧向缺口面102，啮合时侧向缺口面102和滚柱11紧密接触，旋转轴线到侧向缺口面102的垂直距离和旋转轴线到离合座12的斜槽侧面121的垂直距离相等，以保证啮合时滚柱11和侧向缺口面102能良好贴合，图4更清楚地表示了啮合时滚柱11与侧向缺口面102、斜槽之间的位置关系，过渡斜面101便于滚柱11克服滑进离合缺口时逐渐增大的摩擦力，将滚柱11进一步推进到离合缺口。离合片10可镶嵌硬合金作为和滚柱11接触的缺口面，以提高接触面的硬度和强度。

如图1所示，当离合座12随风力机叶片转动到一定转速时，随着离心力增大，放在离合座12斜槽中的滚柱11逐渐滑进离合缺口，使滚柱11上半段处在离合片10的离合缺口内，下半段处在离合座12的斜槽内，带动大齿轮9、离合片10等部件随离合座12一起转动；当风力机停止转动时，滚柱11由重力作用回落到离合座12的斜槽低部，滚柱11滑出离合缺口，大齿轮9等停止转动。风力机发电工作时，叶片的转动经轴承座4、离合座12、滚柱11和离合片10传到大齿轮9，再经大、小齿轮升速由输入轴2传到变速箱1，经变速箱1进一步变速后带动发电机14转动发电。

Claims (2)

1.一种风力发电传动机构，包括中轴、轴承座、离合座、离合片、大齿轮、小齿轮，其特征在于：

中轴静止不动，轴承座通过轴承组安装在中轴上，轴承座轴向固定，周向可绕中轴轴线旋转，轴承座下端安装有大齿轮和离合座，大齿轮通过轴承安装在轴承座上，可绕轴承座转动，大齿轮下端固定有离合片，离合座固定在轴承座上，可和轴承座一起绕中轴转动，离合座径向均布有至少二个里端低外端高的斜槽，斜槽内各装有和斜槽相配合的滚柱，滚柱在斜槽上可自由滚动，离合片在离合座上方，离合片和离合座轴向保持一定间隙，离合片径向均布有和离合座中的斜槽相同数量的离合缺口。

2.如权利要求1所述的一种风力发电传动机构，其特征在于：

所述的离合片内的离合缺口比离合座内的斜槽要宽，离合缺口靠近轴心端的缺口面由斜面或弧面过渡到侧向缺口面，旋转轴线到该侧向缺口面的垂直距离和旋转轴线到离合座的斜槽侧面的垂直距离相等。