CN107237723B - 高效率微风多向动力阵列风力发电机装置 - Google Patents

高效率微风多向动力阵列风力发电机装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效率微风多向动力阵列风力发电机装置，包括齿轮箱、主动锥齿轮、从动锥齿轮、与从动锥齿轮对应的发电机以及分别设于齿轮箱相对两侧的风力叶轮；所述齿轮箱相对两侧的风力叶轮上的叶片朝向相反；所述齿轮箱内靠近风力叶轮的一侧设有与风力叶轮对应的主动锥齿轮，所述主动锥齿轮与风力叶轮之间通过风叶轮轴连接；两个所述主动锥齿轮之间设有与多个与两个主动锥齿轮配合的从动锥齿轮，所述从动锥齿轮以主动锥齿轮的轴心为中心均匀分布，所述从动锥齿轮与设于齿轮箱外对应的发电机连接；所述齿轮箱的底部连接塔筒。

Description

高效率微风多向动力阵列风力发电机装置
技术领域
本发明涉及风力发电设备领域，特别是一种高效率微风多向动力阵列风力发电机装置。
背景技术
现在全球能源紧缺和大气环境受温室效应影响、雾霾严重已迫在眉切，而取之不尽、用之不竭的可再生新能源有效利用，不仅是利国利民的有益大事，而且是取之不尽用之不竭的可再生清洁能源。目前国际国内风力发电机普遍都采用长而大的桨式叶片，桨式叶片长、尖速比高、噪音大、运输不方便、受风面积小需要较高的启动风速、故障率高、安装维护成本高、需要风向跟踪系统、风能利用率低、电机一旦出现故障造成整个设备瘫痪、给发电企业带来不必要的经济损失。
发明内容
本发明的目的是克服取代现有传统变桨叶片风力发电机的缺陷，提供一种转速高、无需风向跟踪系统、效率高、微风或软风启动、倍速度倍扭力、安装和维护成本低、体积小、重量轻、噪音小、故障率低、运输方便、360°任意方向来风即启动发电、一年365天不断电、风能利用率极高的高效率微风多向动力阵列风力发电机装置，实现风能有效利用提升发电效率起到明显有益效果。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高效率微风多向动力阵列风力发电机装置，包括齿轮箱、主动锥齿轮、从动锥齿轮、与从动锥齿轮对应的发电机以及分别设于齿轮箱相对两侧的风力叶轮；所述齿轮箱相对两侧的风力叶轮上的叶片朝向相反；所述齿轮箱内靠近风力叶轮的一侧设有与风力叶轮对应的主动锥齿轮，所述主动锥齿轮与风力叶轮之间通过风叶轮轴连接；两个所述主动锥齿轮之间设有与多个与两个主动锥齿轮配合的从动锥齿轮，所述从动锥齿轮以主动锥齿轮的轴心为中心均匀分布，所述从动锥齿轮与设于齿轮箱外对应的发电机连接；所述齿轮箱的底部连接塔筒。
优选地，所述齿轮箱相对的两侧分别设有至少两组风力叶轮。
优选地，所述风叶轮轴垂直于塔筒。
优选地，所述风叶轮轴与塔筒同轴心设置。
优选地，所述发电机与从动锥齿轮之间设有增速机。
优选地，所述叶片在以风力叶轮的轴心为圆心的圆周上阵列设置。
优选地，所述叶片在风力叶轮的间隔角度相等的半径方向上阵列设置，且所有径向上阵列设置的叶片中相邻两叶片间的距离相等。
本发明的有益效果是：
1、结构简单、转速高，无需风向跟踪系统、效率高、微风或软风即可启动，安装和维护成本低、体积小、重量轻、噪音小、故障率低、运输方便；
2、齿轮箱两侧设有叶片朝向相反的风力叶轮，无论风向如何，齿轮箱两侧的风力叶轮都能朝向不同方向旋转，从而带动发电机发电，对风力方向没有要求，且多组风力叶轮发电能力强，风能利用率高；
3、通过双主动锥齿轮带动多个从动锥齿轮的结构，可以实现多发电机运转，一年365天不断电、风能利用率极高，即使有一台发电机组故障也不会造成系统发电瘫痪，具结构紧凑风阻小。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例中齿轮箱的结构示意图；
图3为本发明实施例中风叶轮轴与塔筒同轴心设置的结构示意图；
图4为本发明实施例中风叶轮轴的结构示意图；
图5为本发明实施例中三方向设置风力叶轮的结构示意图；
附图标记：10-齿轮箱，11-主动锥齿轮，12-从动锥齿轮，20-风力叶轮，21-叶片，22-风叶轮轴，30-发电机，31-增速机，40-塔筒，41-维修工作台，42-塔筒连接法兰，50-支撑架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例
如图1-3所示，一种高效率微风多向动力阵列风力发电机装置，包括齿轮箱10、主动锥齿轮11、从动锥齿轮12、与从动锥齿轮12对应的发电机30以及分别设于齿轮箱10相对两侧的风力叶轮20；所述齿轮箱10相对两侧的风力叶轮20上的叶片21朝向相反；所述齿轮箱10内靠近风力叶轮20的一侧设有与风力叶轮20对应的主动锥齿轮11，所述主动锥齿轮11与风力叶轮20之间通过风叶轮轴22连接；两个所述主动锥齿轮11之间设有与多个与两个主动锥齿轮11配合的从动锥齿轮12，所述从动锥齿轮12以主动锥齿轮11的轴心为中心均匀分布，所述从动锥齿轮12与设于齿轮箱10外对应的发电机30连接；所述齿轮箱10的底部连接塔筒40。
齿轮箱10两侧的风力叶轮20的叶片21朝向相反，在同等的风力情况下，实现任意方向来风，齿轮箱10两侧的风力叶轮20相向旋转，转速和旋转扭力提高近一倍，达到发电率成倍增加。组装时，保证两个主动锥齿轮11平行，然后各从动锥齿轮12垂直的安装于主动锥齿轮11之间，从动锥齿轮12与两侧的主动锥齿轮11呈90度咬合，组成一个增速齿轮传动体，实现齿轮箱10两侧风力叶轮20旋转动力同时传递给从动锥齿轮12，达到将双动力、倍速度、倍扭力传递给发电机30发电。使用多个从动锥齿轮12均匀分布设置，可到达多台发电机组运行，实现一个闭环动力传动机构，即使一台发电机组故障也不会造成系统发电瘫痪，具结构紧凑风阻小。
在其中一个实施例中，所述齿轮箱10相对的两侧分别设有至少两组风力叶轮20。
在齿轮箱10两侧设置多组风力叶轮20，可以进一步增加风能的利用率，同一侧的风力叶轮20通过同一根风叶轮轴22连接对应的主动锥齿轮11。
在另外一个实施例中，所述风叶轮轴22垂直于塔筒40。
在另外一个实施例中，所述风叶轮轴22与塔筒40同轴心设置。
风力叶轮20在安装时可竖直也可水平，当风力叶轮20竖直安装时，其风叶轮轴22自然就呈水平，即风叶轮轴22与齿轮箱10底部连接的竖直塔筒40垂直；当风力叶轮20水平安装时，其风叶轮轴22自然就呈竖直，即风叶轮轴22与塔筒40同轴心。
当然，本发明中风力叶轮20也可呈其它角度与齿轮箱10连接，只是为结构平衡稳定考虑，最优方案为水平或竖直设置。
当风力叶轮20水平设置，即风叶轮轴22垂直于塔筒40时，齿轮箱10底部可直接与塔筒40连接即可。
而当风力叶轮20竖直设置时，即风叶轮轴22与塔筒40同轴心时，此时风力叶轮20只能设于齿轮箱10的顶部和底部，导致齿轮箱10的底部已经不能直接连接塔筒40了，而需要增设支撑架50以连接齿轮箱10和塔筒40。其中，支撑架50包括多对呈“匚”型的架体，架体以塔筒40的轴心为中心环绕塔筒40均匀分布，且每对架体以塔筒40的轴心对称设置，塔筒40的顶部设有塔筒连接法兰42，架体的顶部外端连接齿轮箱10的侧面，架体的底部外端连接塔筒连接法兰42的侧面。各“匚”型的架体连接后形成的内部空间即可作为风力叶轮20的旋转空间。
在另外一个实施例中，所述发电机30与从动锥齿轮12之间设有增速机31。
加设增速机31后，可进一步提高发电机30的转速，提高发电效率。
如图4所示，在另外一个实施例中，所述叶片21在以风力叶轮20的轴心为圆心的圆周上阵列设置。
在另外一个实施例中，所述叶片21在风力叶轮20的间隔角度相等的半径方向上阵列设置，且所有径向上阵列设置的叶片21中相邻两叶片21间的距离相等。
均匀整齐的设置大量的叶片，可以增加风能的利用率，具体的，在本实施例中，在风力叶轮20的中轴上设有多个垂直于该中轴的叶片支架，且叶片支架以该中轴为中心环绕中轴均匀分布，然后在各叶片支架上设置叶片21，位于各叶片支架上距中轴距离相等的一圈叶片21自然形成了以中轴为圆心的圆周阵列叶片21，而每个支架上相邻两叶片21之间的距离均相等，各支架上的叶片21自然形成了沿支架长度方向的直线阵列叶片21。
为进一步的充分利用风能，如图5所示，在齿轮箱10前后或左右两侧设置风力叶轮20后，还可以在齿轮箱10的顶部也加设风力叶轮20，齿轮箱10的底部依旧连接塔筒，而齿轮箱10剩下的两侧分别连接发电机。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高效率微风多向动力阵列风力发电机装置，其特征在于，包括齿轮箱、主动锥齿轮、从动锥齿轮、与从动锥齿轮对应的发电机以及分别设于齿轮箱相对两侧的风力叶轮；所述齿轮箱相对两侧的风力叶轮上的叶片朝向相反；所述齿轮箱内靠近风力叶轮的一侧设有与风力叶轮对应的主动锥齿轮，所述主动锥齿轮与风力叶轮之间通过风叶轮轴连接；两个所述主动锥齿轮之间设有多个与两个主动锥齿轮配合的从动锥齿轮，所述从动锥齿轮以主动锥齿轮的轴心为中心均匀分布，所述从动锥齿轮与设于齿轮箱外对应的发电机连接；所述齿轮箱的底部连接塔筒；所述齿轮箱相对的两侧分别设有至少两组风力叶轮；
所述风叶轮轴垂直于塔筒；
所述风叶轮轴与塔筒同轴心设置；
所述齿轮箱通过支撑架连接塔筒，所述支撑架包括多对呈“匚”型的架体，所述架体以塔筒的轴心为中心环绕塔筒均匀分布，且每对架体以塔筒的轴心对称设置，所述塔筒的顶部设有塔筒连接法兰，所述架体的顶部外端连接齿轮箱的侧面，所述架体的底部外端连接塔筒连接法兰。
2.根据权利要求1所述高效率微风多向动力阵列风力发电机装置，其特征在于，所述发电机与从动锥齿轮之间设有增速机。
3.根据权利要求1所述高效率微风多向动力阵列风力发电机装置，其特征在于，所述叶片在以风力叶轮的轴心为圆心的圆周上阵列设置。
4.根据权利要求3所述高效率微风多向动力阵列风力发电机装置，其特征在于，所述叶片在风力叶轮的间隔角度相等的半径方向上阵列设置，且所有径向上阵列设置的叶片中相邻两叶片间的距离相等。
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