CN105888979A - 一种风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机，包括主轴以及与所述转轴转动连接的定子和转子，所述主轴一端通过前桨毂轴承套装有桨毂；所述桨毂一端设置有桨叶法兰，所述桨叶法兰外侧通过螺钉固定安装桨叶；所述桨毂的外端设置有扭簧支架支撑的扭簧；所述主轴另一端套装有后桨毂轴承，所述前桨毂轴承与所述后桨毂轴承外侧分别安装有发电机前端盖和发电机后端盖；所述桨毂两端分别设置有前桨毂罩和后桨毂罩；本发明为一种风力发电机，在桨叶外围增加了导流管，引导空气通过桨叶，使通过桨叶的风量得到集聚增压增密的效果：再配合经优化改进后设计的S形加C形结构桨叶，提高桨叶有效单位面积对风能的转化量，两者有效配合使用，使其对风能的利用率大幅提升。

Description

一种风力发电机

技术领域

本发明涉及一种发电机，具体为一种风力发电机。

背景技术

发电机是一种将其他能转化为电能的装置，例如风力发电机是一种将风能转换为机械能，由机械能再转换为电能的机电装置。利用风力驱动风轮桨叶旋转，再通过增速机将旋转的速度提升到发电机发电所需的转速，促使发电机输出电能，而风力发电机由风力机系统和发电机系统两大核心系统组成。

发电机系统有比较成熟的标准化技术，工作效率提升的空间有限，而风机系统是提升发电机工作效率的最主要因素，最关键的就是想方设法提高风能的转化量，即桨叶扫过的有效迎风面积和提高自然风的空气密度等措施。

目前市场上安装使用的风力发电机中，可见，除了靠无限增大桨叶尺寸外，没有看到其他更能提高发电机工作效的措施，完全依赖自然的风速和风量，这种空气流量分散，空气密度小的粗放型利用模式，必然会造成风能的利用率低下，而且现今比较大的风力发电机的桨叶制作难度增加，我国因技术发展受到一定的限制，以至于我国能够制造出较大的桨叶的公司寥寥无几。即使制造出比较大的桨叶，那么该风力发电机的适用范围也是有限的，而且在该范围内安装这样大的桨叶也面临着巨大的困难，处于大风之中，桨叶容易产生波动，增加安装的难度。

发明内容

本发明要克服现有的技术问题，提出一种风力发电机，提高风能利用率，同时一定程度减小风机的整体体积，以解决背景技术中的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供一种风力发电机，包括主轴以及与所述转轴转动连接的定子和转子，所述主轴一端通过前桨毂轴承套装有桨毂；所述桨毂一端设置有桨叶法兰，所述桨叶法兰外侧通过螺钉固定安装桨叶；所述桨毂的外端设置有扭簧支架支撑的扭簧；所述主轴另一端套装有后桨毂轴承，所述前桨毂轴承与所述后桨毂轴承外侧分别安装有发电机前端盖和发电机后端盖；所述桨毂两端分别设置有前桨毂罩和后桨毂罩；所述主轴与安装在转子一端上的齿圈之间通过行星轮和太阳轮转动连接，所述行星轮安装在行星架上；所述桨叶安装在导流管内侧，所述导流管通过支撑架安装在回转支撑上并通过螺栓固定，所述回转支撑设置在塔筒上；所述转子一端套装有转子轴承并固定在机架上，所述转子轴承两端通过第一锁紧螺母锁紧，所述主轴两端安装的主轴轴承通过第二锁紧螺母固定，所述主轴两端通过第三锁紧螺母锁定；所述主轴内设置有注油螺杆。

作为本发明的一种优选技术方案，所述桨叶为S形的桨叶，所述桨叶为内部为钢丝网状结构、外部采用玻璃钢的桨叶；所述桨叶迎风面设置为C形结构。

作为本发明的一种优选技术方案，所述转子与所述转轴之间设置有滚针轴承。

作为本发明的一种优选技术方案，所述发电机前端盖与所述前桨毂轴承之间设置有油封。

作为本发明的一种优选技术方案，所述导流管一端设置为锥体，所述导流管内设置有若干个桨叶，所述导流管中心部分安装有电机。

作为本发明的一种优选技术方案，所述回转支撑上安装有偏航减速机。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：本发明为一种风力发电机，在桨叶外围增加了导流管，引导空气通过桨叶，使通过桨叶的风量得到集聚增压增密的效果：再配合经优化改进后设计的S形加C形结构桨叶，提高桨叶有效单位面积对风能的转化量，两者有效配合使用，使其对风能的利用率大幅提升；另外本发明还采用发电机前后双排桨叶设计，不仅可以对风能进行再次利用，而且可以提升前后桨毂的惯性力。本发明体积相比较之前的发电机体积大幅度减小，体积减小后的发电机安装简单，而且制造成本降低；由于提高了风能的利用效率，即使本发明的桨叶变小，但是本发明依靠对风能的高效利用，其发电量和较大的桨叶发电量相同。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明整体示意图；

图2是本发明主视示意图；

图3是本发明示意图；

图中：1、前桨毂罩；2、第一法兰；3、桨毂；4、扭簧支架；5、扭簧；6、桨叶法兰；7、桨叶；8、发电机前端盖；9、油封；10、前桨毂轴承；11、定子；12、转子；13、发电机后端盖；14、后桨毂轴承；15、齿圈；16、行星轮；17、行星架；18、滚针轴承；19、太阳轮；20、后桨毂罩；21、导流管；22、支撑架；23、偏航减速机；24、螺栓；25、回转支撑；26、塔筒；27、转子轴承；28、第一锁紧螺母；29、主轴轴承；30、第二锁紧螺母；31、主轴；32、第三锁紧螺母；33、注油螺杆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图3所示，本发明一种风力发电机，包括主轴31以及与所述主轴31转动连接的定子11和转子12，所述主轴31一端通过前桨毂轴承10套装有桨毂3；所述桨毂3一端设置有桨叶法兰6，所述桨叶法兰6外侧通过螺钉固定安装桨叶7；所述桨毂3的外端设置有扭簧支架4支撑的扭簧5；所述主轴31另一端套装有后桨毂轴承14，所述前桨毂轴承10与所述后桨毂轴承14外侧分别安装有发电机前端盖8和发电机后端盖13；所述桨毂3两端分别设置有前桨毂罩1和后桨毂罩20；所述主轴31与安装在转子12一端上的齿圈16之间通过行星轮16和太阳轮19转动连接，所述行星轮16安装在行星架17上；所述桨叶7安装在导流管21内侧，所述导流管21通过支撑架22安装在回转支撑25上并通过螺栓24固定，所述回转支撑25设置在塔筒26上；所述转子12一端套装有转子轴承27并固定在机架上，所述转子轴承27两端通过第一锁紧螺母28锁紧，所述主轴31两端安装的主轴轴承29通过第二锁紧螺母30固定，所述主轴31两端通过第三锁紧螺母32锁定；所述主轴31内设置有注油螺杆33。

所述桨叶7为S形的桨叶7，所述桨叶7为内部为钢丝网状结构、外部采用玻璃钢的桨叶7；所述桨叶7迎风面设置为C形结构。桨叶7是影响风能转化量的关键零件，桨叶7外形曲面大体设计成S形，桨叶7前缘轻度向前倾，是为了减缓桨叶7旋转风阻；桨叶7后缘轻度向后翘曲，是为了在不增加风阻的情况下，最大限度的吸收风能的作用；桨叶7的迎风面设计成圆弧形，桨叶7外缘弧形向前伸，桨叶7根部位稍微后倾，叶面中间最底是受力最大的部位，呈C形结构，这样对风量吸收有集聚增压的作用；桨叶7下面带的一个圆盘和燕尾形长条，是为了桨叶7的快速定位安装；桨叶7与桨叶法兰6和扭簧5、桨毂3等组成的桨叶7部件，能够根据风速风力变化，自动改变桨叶7有效迎风面积：当风速风力小时，桨叶7迎风面与风向的夹角最大为设定角度，桨叶7有效迎风面积最大；当风速接近20米/秒时设定值，随着风速的不断增大，桨叶7就开始逐步改变迎风面与风向的夹角变小，桨叶7有效迎风面积就相应减小；为了减轻重量而不影响桨叶7强度，桨叶7内部用钢丝网状结构，底座和主干用钢机构件，外部采用用玻璃钢材质，不但要求质量轻，而且还要足够的强度，防腐耐用。在装配前后必须要做好两件事情：一是调校整台发电机所用扭簧5的启动扭矩偏差不大于25克；二是每台发电机所用桨叶7预装配到桨毂3进行静平衡实验，直至达到整台桨叶加桨毂3平衡。

所述转子12与所述转轴31之间设置有滚针轴承18用于减小摩擦系数。把桨毂3的转速提高约3倍后输入给发电机转子12，使其发电机达到正常发电所需的转速。所述发电机前端盖8与所述前桨毂轴承10之间设置有油封9。防止润滑油泄露，配合油封的密封功能。主轴31外圆上设有注油螺杆33，润滑油从前桨毂罩1压注到后桨毂罩2，热油从主轴中心通孔回到前桨毂3罩进行过滤和风冷，目的是主轴旋转时能够使内部润滑油产生一定压力，促使润滑油在其内部建立循环系统，即润滑了各处轴承，又降低了机器内部温度。

所述导流管21一端设置为锥体，所述导流管21内设置有若干个桨叶7，所述导流管21中心部分安装有电机。所述回转支撑25上安装有偏航减速机23。导流管21是空气密度和空气流速增大的关键部件，其中导流管21孔内前1/3段设计成15-20度的圆锥体，使其能够向外收集更多的风量，对风量起着集聚增压增密的作用；导流管21内部设计成空心，沿着圆周方向和长度方向分别焊接有承重加强筋；在减轻重量的情况下，保持导流管21总够的刚性和强度，来抵御导流管21内全部重量和冷热引起的变形；孔内小圆设计成电机外壳，内部均布有24条沿着电机方向的支撑板，既有加强筋的作用，又有散热的作用，外壳内孔固定发电机定子铁芯及绕组，两端面止口固定电机端盖；中间用12块S形板，连接导流管21内孔圆周和发电机外壳圆周，呈辐射状均布，且沿着长度方向与中心轴线构成16-36度之间的夹角，便于桨叶7排风顺畅。该导流管7需要采取严格防锈防腐措施，且确保材料有足够的机械强度和焊接强度。支撑架22除了承担导流管内21所有的零件重量外，还要承受风的反作用力。上面与导流管21外径接触的采用圆弧板，下端面与回转支撑25外圈用螺栓连接，中间用3块钢板焊接而成，表面采取严格防锈防腐措施，且确保材料有足够的机械强度和焊接强度。

本发明为一种风力发电机，在桨叶7外围增加了导流管21，引导空气通过桨叶7，使通过桨叶7的风量得到集聚增压增密的效果：再配合经优化改进后设计的S形加C形结构桨叶7，提高桨叶7有效单位面积对风能的转化量，两者有效配合使用，使其对风能的利用率大幅提升；另外本发明还采用发电机前后双排桨叶7设计，不仅可以对风能进行再次利用，而且可以提升前后桨毂3的惯性力。本发明体积相比较之前的发电机体积大幅度减小，体积减小后的发电机安装简单，而且制造成本降低；由于提高了风能的利用效率，即使本发明的桨叶7变小，但是本发明依靠对风能的高效利用，其发电量和较大的桨叶7发电量相同。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种风力发电机，包括主轴(31)以及与所述转轴(31)转动连接的定子(11)和转子(12)，所述主轴(31)一端通过前桨毂轴承(10)套装有桨毂(3)；其特征在于，所述桨毂(3)一端设置有桨叶法兰(6)，所述桨叶法兰(6)外侧通过螺钉固定安装桨叶(7)；所述桨毂(3)的外端设置有扭簧支架(4)支撑的扭簧(5)；所述主轴(31)另一端套装有后桨毂轴承(14)，所述前桨毂轴承(10)与所述后桨毂轴承(14)外侧分别安装有发电机前端盖(8)和发电机后端盖(13)；所述桨毂(3)两端分别设置有前桨毂罩(1)和后桨毂罩(20)；所述主轴(31)与安装在转子(12)一端上的齿圈(16)之间通过行星轮(16)和太阳轮(19)转动连接，所述行星轮(16)安装在行星架(17)上；所述桨叶(7)安装在导流管(21)内侧，所述导流管(21)通过支撑架(22)安装在回转支撑(25)上并通过螺栓(24)固定，所述回转支撑(25)设置在塔筒(26)上；所述转子(12)一端套装有转子轴承(27)并固定在机架上，所述转子轴承(27)两端通过第一锁紧螺母(28)锁紧，所述主轴(31)两端安装的主轴轴承(29)通过第二锁紧螺母(30)固定，所述主轴(31)两端通过第三锁紧螺母(32)锁定；所述主轴(31)内设置有注油螺杆(33)。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机，其特征在于，所述桨叶(7)为S形的桨叶(7)，所述桨叶(7)为内部为钢丝网状结构、外部采用玻璃钢的桨叶(7)；所述桨叶(7)中间部位设置为C形结构。

3.根据权利要求1所述的一种风力发电机，其特征在于，所述转子(12)与所述转轴(31)之间设置有滚针轴承(18)。

4.根据权利要求1所述的一种风力发电机，其特征在于，所述发电机前端盖(8)与所述前桨毂轴承(10)之间设置有油封(9)。

5.根据权利要求1所述的一种风力发电机，其特征在于，所述导流管(21)一端设置为锥体，所述导流管(21)内设置有若干个桨叶(7)，所述导流管(21)中心部分安装有电机。

6.根据权利要求1所述的一种风力发电机，其特征在于，所述回转支撑(25)上安装有偏航减速机(23)。