CN110410269A - 一种双动力输入风力发电增速装置 - Google Patents

一种双动力输入风力发电增速装置 Download PDF

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程黎黎
刘春梅
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Abstract

本发明公开了一种双动力输入风力发电增速装置，涉及风力发电技术领域，该增速装置包括第一传动轴、第二传动轴、传动系统和输出轴，所述第一传动轴和第二传动轴分别通过传动系统进行增速后驱动输出轴转动；所述传动系统至少包括两级增速传动机构。本发明的增速装置通过齿轮传动实现了转速的两级增速，解决了传统风力发电低转速状态下的工作效率低下的问题，使得发电装置在微风或小风条件下也能正常发电，提高了发电的效率，且成本低廉，有效提高了风力发电机组年发电小时数。

Description

一种双动力输入风力发电增速装置
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种双动力输入风力发电增速装置。
背景技术
传统的风力发电是直接通过风力驱动叶轮，带动叶轮轴转动，叶轮轴驱动发电机旋转进行发电，而这样的风力发电装置存在一定的技术缺陷，即发电机的转速不够，这就导致了在微风或小风条件下，传统的风力发电装置发电很困难，这个问题的其中一个解决方案是使用超低速电机，但使用超低速电机的成本太高。
发明内容
为解决现有技术中无论是水平轴风电设备还是垂直轴风电设备都存在的问题，即转速不够的问题，本发明提供了一种双动力输入风力发电增速装置，该增速装置通过齿轮传动实现了转速的至少两级的增速，使得发电装置在微风或小风条件下也能正常发电，有效提高了风力发电机组年发电小时数。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种双动力输入风力发电增速装置，所述双动力输入风力发电增速装置包括第一传动轴、第二传动轴、传动系统和输出轴，所述第一传动轴和第二传动轴分别通过传动系统进行增速后驱动输出轴转动。
所述传动系统至少包括两级增速传动机构。
本发明的增速装置主要用于双动力的风力发电装置，即第一传动轴和第二传动轴分别由两组叶轮分别驱动旋转，两组叶轮的朝向相反，即无论任何风向，都可驱动第一传动轴和第二传动轴同步进行转动，第一传动轴和第二传动轴通过传动系统进行至少两级的增速，使得转速得到大幅提升后，驱动输出轴转动，所述输出轴与发电机轴连接旋转发电。
本发明的增速装置通过设置两级或以上增速传动，使得在微风或小风条件下，本发明能够在微风情况下叶轮较低转速时以能确保电机正常发电，提高了风力发电装置的利用效率，本发明的技术方案无需采用超低速电机，设备整体运行成本低廉。
优选的，所述第一传动轴为空心轴，所述第一传动轴同轴套设在第二传动轴的外侧，所述第一传动轴和第二传动轴在所述传动系统的同一侧进行动力输入。
第一传动轴为空心轴，所述第一传动轴和第二传动轴在所述传动系统的同一侧进行动力输入，使得传动机构及发电机组的布置更加容易，在安装时也更加方便，便于检修和维护。
优选的，所述第一传动轴和第二传动轴分别在所述传动系统的一相对两侧进行动力输入。
第一传动轴和第二传动轴分别在传动系统的一相对两侧进行动力输入，使得在传统的双叶轮组的风力发电装置上也可以应用本增速装置，对其进行相应的改装即可，提高了本发明的适用性。
优选的，所述传动系统包括第一主齿轮和第二主齿轮，所述第一传动轴与第一主齿轮传动连接，所述第二传动轴与第二主齿轮传动连接，所述第一主齿轮和第二主齿轮分别通过分传动组同时驱动输出轴转动。
第一主齿轮传递第一传动轴传递的动力，第二主齿轮传递第二传动轴传递的动力，输出轴同时被第一主齿轮通过分传动组、第二主齿轮通过分传动组进行驱动，使得第一传动轴和第二传动轴中的任意一个或两个转动，均可对输出轴进行增速驱动，进一步提高了发电的效率。
优选的，所述第一主齿轮和输出轴之间包括了一级直齿传动和一级锥齿传动，所述第二主齿轮的传动结构与第一主齿轮相同。
通过一级直齿传动和一级锥齿传动，同时实现了增速和换向，使得输出轴的布置更方便，空间利用效率更高，成本低。
优选的，所述第一主齿轮和输出轴之间包括了两级直齿传动和一级锥齿传动，所述第二主齿轮的传动结构与第一主齿轮相同。
两级直齿传动和一级锥齿传动共计三级的增速驱动使得输出轴的转速更高，增速效果更好。
优选的，所述传动系统包括分别与第一传动轴连接的第一传动组和与第二传动轴连接的第二传动组，所述第二传动组包括内齿轮和与内齿轮同轴设置的中心轮，所述中心轮与内齿轮之间设有若干介轮，所述介轮分别与内齿轮和中心轮啮合，所述中心轮同轴连接有中间轴，所述中间轴远离太阳轮的一端同轴连接有锥齿轮，所述锥齿轮与输出轴啮合，所述第一传动组与第二传动组结构相同。
第一传动组和第二传动组的设置使得传动系统的结构更加紧凑，也便于对传统的风力发电装置进行改造，进一步降低成本、方便安装。
有益效果在于：
1、本发明的增速装置通过设置两级或以上增速传动，使得在微风或小风条件下，本发明能够在微风情况下叶轮较低转速时以能确保电机正常发电，提高了风力发电装置的利用效率，设备整体运行成本低廉，解决了现有风力发电技术的难题，实现双动力驱动，不但有效提高风力发电效率，且传统的发电设备由于直接传动，噪声及振动较强，设备运行的平稳性和安全性较差，而本发明在双动力运行情况下更能提高叶轮运行平稳性及安全性；
2、第一传动轴为空心轴，所述第一传动轴和第二传动轴在所述传动系统的同一侧进行动力输入，使得传动机构及发电机组的布置更加容易，在安装时也更加方便，便于检修和维护；
3、第一传动轴和第二传动轴分别在传动系统的一相对两侧进行动力输入，使得在传统的双叶轮组的风力发电装置上也可以应用本增速装置，对其进行相应的改装即可，提高了本发明的适用性；
4、第一主齿轮传递第一传动轴传递的动力，第二主齿轮传递第二传动轴传递的动力，输出轴同时被第一主齿轮通过分传动组、第二主齿轮通过分传动组进行驱动，使得第一传动轴和第二传动轴中的任意一个或两个转动，均可对输出轴进行增速驱动，进一步提高了发电的效率；
5、通过一级直齿传动和一级锥齿传动，同时实现了增速和换向，使得输出轴的布置更方便，空间利用效率更高，成本低；
6、两级直齿传动和一级锥齿传动共计三级的增速驱动使得输出轴的转速更高，增速效果更好；
7、第一传动组和第二传动组的设置使得传动系统的结构更加紧凑，也便于对传统的风力发电装置进行改造，进一步降低成本、方便安装。
附图说明
图1是本发明实施例1的整体结构示意图；
图2是本发明实施例1的传动系统和第一传动轴、第二传动轴的装配结构示意图；
图3是本发明实施例1的第一传动轴和第二传动轴的传动结构示意图；
图4是本发明实施例1的第二传动轴的传动结构示意图；
图5是本发明实施例1的传动系统的结构示意图；
图6是本发明实施例2的整体结构示意图；
图7是本发明实施例2的内部结构示意图；
图8是本发明实施例2的第一传动轴和第二传动轴的传动结构示意图；
图9是本发明实施例2的传动系统的结构示意图；
图10是本发明实施例2的传动系统的局部结构示意图；
图11是本发明实施例3的整体结构示意图；
图12是本发明实施例3的内部结构示意图；
图13是图12的主视图；
图14是本发明实施例3的第二传动组的结构示意图；
图15是本发明实施例3的第二传动组去除锥齿轮的结构示意图。
附图标记：
10、外壳；20、第一传动轴；21、第一轴承；30、第二传动轴；31、第二轴承；40、输出轴；50、传动系统；51、第一主齿轮；52、第二主齿轮；53、中间架；54、分传动组；55、第一传动组；56、第二传动组；561、内齿轮；562、介轮；563、中间轮；564、中间轴；565、锥齿轮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例1：
如图1-图5所示，一种双动力输入风力发电增速装置，所述双动力输入风力发电增速装置包括第一传动轴20、第二传动轴30、外壳10、传动系统50和三个输出轴40，第一传动轴20和第二传动轴30分别通过传动系统50进行增速后驱动输出轴40转动。传动系统50位于外壳10内部。
第一传动轴20为空心轴，第一传动轴20通过若干第一轴承21与外壳10转动连接，第一传动轴20同轴套设在第二传动轴30的外侧，第二传动轴30通过若干第二轴承31与第一传动轴20内壁转动连接，第二传动轴30的底部亦通过第二轴承31与外壳10转动连接，第二传动轴30的顶部延伸出第一传动轴20且在穿出的位置与第一传动轴20通过第二轴承31转动连接，第二传动轴30的顶部穿出第一传动轴20的部分用于安装第二叶轮，第一传动轴20的顶部亦用于安装第一叶轮，第一传动轴20和第二传动轴30在传动系统50的同一侧(上方)进行动力输入，外壳10的下方设置支座及检修台，便于安装及检修。
传动系统50包括平行布置的第一主齿轮51和第二主齿轮52，第一主齿轮51在上，第二主齿轮52在下，第一传动轴20的底部与第一主齿轮51传动连接，第二传动轴30的底部穿出第一传动轴20的底部及第一主齿轮51与第二主齿轮52传动连接，分传动组54、第一主齿轮51和输出轴40之间通过一级直齿传动和一级锥齿传动，第二主齿轮52的传动结构与第一主齿轮51相同。第一主齿轮51和第二主齿轮52分别通过分传动组54同时驱动输出轴40转动。三个输出轴40两两之间间隔120度设置在第一主齿轮51和第二主齿轮52之间，三个输出轴40的轴线均垂直于第一主齿轮51和第二主齿轮52的轴线。即第一传动轴20和第二传动轴30为竖直布置的，输出轴40均为水平布置的，这样便于安装，以第一主齿轮51的传动为例，分传动组54具体包括了一根轴和安装在轴上的两个齿轮，其中一个齿轮与第一主齿轮51啮合，形成一级直齿传动，分传动组54的另一个齿轮与输出轴40锥齿啮合，形成一级锥齿传动，两级传动均为增速传动，第一主齿轮51和第二主齿轮52均配备有三个分传动组54，分别对应三个输出轴40，每个输出轴40均与上下两个分传动组54啮合。
分传动组54安装时通过轴承与外壳10连接。输出轴40亦通过轴承与外壳10连接。
发电机可安装在外壳10上，外壳10的侧面上设置有用于安装发电机的法兰，发电机的输入轴与输出轴40连接即可。
本发明的增速装置主要用于双动力的风力发电装置，即第一传动轴20和第二传动轴30分别由两组叶轮驱动旋转，两组叶轮的朝向相反，即无论任何风向，都可驱动第一传动轴20和第二传动轴30进行同步转动，第一传动轴20和第二传动轴30通过传动系统50进行两级的增速，使得转速得到大幅提升后，驱动输出轴40转动，输出轴40与发电机轴连接旋转发电。
本发明的增速装置通过设置两级增速传动，使得在微风或小风条件下，本发明能够在微风情况下叶轮较低转速时以能确保电机正常发电，提高了风力发电装置的利用效率，设备整体成本低廉。第一传动轴20为空心轴，第一传动轴20和第二传动轴30在传动系统50的同一侧进行动力输入，使得传动机构及发电机组的布置更加容易，在安装时也更加方便，便于检修和维护。第一主齿轮51传递第一传动轴20传递的动力，第二主齿轮52传递第二传动轴30传递的动力，输出轴40同时被第一主齿轮51通过分传动组54、第二主齿轮52通过分传动组54进行驱动，使得第一传动轴20和第二传动轴30中的任意一个或两个转动，均可对输出轴40进行增速驱动，进一步提高了发电的效率。通过一级直齿传动和一级锥齿传动，同时实现了增速和换向，使得输出轴40的布置更方便，空间利用效率更高，成本低。
实施例2：
如图6-图10所示，一种双动力输入风力发电增速装置，包括第一传动轴20、第二传动轴30、外壳10、传动系统50和三个输出轴40，第一传动轴20和第二传动轴30分别通过传动系统50进行增速后驱动输出轴40转动。传动系统50位于外壳10内部。
第一传动轴20为空心轴，第一传动轴20通过若干第一轴承21与外壳10转动连接，第一传动轴20同轴套设在第二传动轴30的外侧，第二传动轴30通过若干第二轴承31与第一传动轴20内壁转动连接，第二传动轴30的底部亦通过第二轴承31与外壳10转动连接，第二传动轴30的顶部延伸出第一传动轴20且在穿出的位置与第一传动轴20通过第二轴承31转动连接，第二传动轴30的顶部穿出第一传动轴20的部分用于安装叶轮，第一传动轴20和第二传动轴30在传动系统50的同一侧(上方)进行动力输入。
传动系统50包括平行布置的第一主齿轮51和第二主齿轮52，第一主齿轮51在上，第二主齿轮52在下，第一传动轴20的底部与第一主齿轮51连接，第二传动轴30的底部穿出第一传动轴20的底部及第一主齿轮51与第二主齿轮52连接，分传动组54、第一主齿轮51和输出轴40之间包括了两级直齿传动和一级锥齿传动，第二主齿轮52的传动结构与第一主齿轮51相同。第一主齿轮51和第二主齿轮52分别通过分传动组54同时驱动输出轴40转动。三个输出轴40两两之间间隔120度设置在第一主齿轮51和第二主齿轮52之间，三个输出轴40的轴线均垂直于第一主齿轮51和第二主齿轮52的轴线。即第一传动轴20和第二传动轴30为竖直布置的，输出轴40均为水平布置的，这样便于安装，以第一主齿轮51的传动为例，分传动组54具体包括了两根轴，两根竖直布置的轴上分别安装有两个齿轮，其中一根轴的其中一个齿轮与第一主齿轮51啮合，形成一级直齿传动，该根轴的另一个齿轮与第二根轴的其中一个齿轮啮合，形成一级直齿传动，第二根轴的另一个齿轮与输出轴40锥齿啮合，形成一级锥齿传动，三级传动均为增速传动，第一主齿轮51和第二主齿轮52均配备有三个分传动组54，分别对应三个输出轴40，每个输出轴40均与上下两个分传动组54啮合，在第一主齿轮51和第二主齿轮52之间设置有中间架53，用于安装分传动组54中的两根轴。
本发明的增速装置可用于双动力的风力发电装置，即第一传动轴20和第二传动轴30分别由两组叶轮驱动旋转，两组叶轮的朝向相反，即无论任何风向，都可驱动第一传动轴20和第二传动轴30进行同步转动，第一传动轴20和第二传动轴30通过传动系统50进行三级的增速，使得转速得到大幅提升后，驱动输出轴40转动，输出轴40在发电机内部旋转进行发电。
本发明的增速装置通过设置三级增速传动，使得在微风或小风条件下，本发明能够在微风情况下叶轮较低转速时以能确保电机正常发电，提高了风力发电装置的利用效率，设备整体成本低廉。第一传动轴20为空心轴，第一传动轴20和第二传动轴30在传动系统50的同一侧进行动力输入，使得传动机构及发电机组的布置更加容易，在安装时也更加方便，便于检修和维护。第一主齿轮51传递第一传动轴20传递的动力，第二主齿轮52传递第二传动轴30传递的动力，输出轴40同时被第一主齿轮51通过分传动组54、第二主齿轮52通过分传动组54进行驱动，使得第一传动轴20和第二传动轴30中的任意一个或两个转动，均可对输出轴40进行增速驱动，进一步提高了发电的效率。两级直齿传动和一级锥齿传动共计三级的增速驱动使得输出轴40的转速更高，增速效果更好。
现有技术中，无论是水平轴风电设备还是垂直轴风电设备，都存在低风速下发电困难的技术问题，而本实施例中的技术方案是垂直轴风力发电设备的解决方案，水平周风电设备解决方案同理，在此不再赘述。
实施例3：
如图11-图15所示，一种双动力输入风力发电增速装置，包括第一传动轴20、第二传动轴30、外壳10、传动系统50和两个输出轴40，第一传动轴20和第二传动轴30分别通过传动系统50进行增速后驱动输出轴40转动。传动系统50位于外壳10内部。
传动系统50为两级增速传动机构。
第一传动轴20和第二传动轴30分别在传动系统50的一相对两侧进行动力输入，即第一传动轴20从外壳10的顶部穿入，第二传动轴30从外壳10的底部穿入，第一传动轴20和第二传动轴30均与外壳10转动连接。
传动系统50包括分别与第一传动轴20连接的第一传动组55和与第二传动轴30连接的第二传动组56，第二传动组56包括内齿轮561和与内齿轮561同轴设置的中心轮，中心轮与内齿轮561之间设有三个介轮562，介轮562分别与内齿轮561和中心轮啮合，中心轮同轴连接有中间轴564，中间轴564远离太阳轮的一端同轴连接有锥齿轮565，锥齿轮565与输出轴40啮合，第一传动组55与第二传动组56结构相同，两个输出轴40的轴线均与第一传动轴20和第二传动轴30的轴线垂直，即第一传动轴20和第二传动轴30为竖直布置，两个输出轴40为水平布置，两个输出轴40均分别与第一传动组55的锥齿轮565和第二传动组56的锥齿轮565啮合。
本发明的增速装置可用于双动力的风力发电装置，即第一传动轴20和第二传动轴30分别由两组叶轮驱动旋转，两组叶轮的朝向相反，即无论任何风向，都可驱动第一传动轴20或/和第二传动轴30进行转动，第一传动轴20和第二传动轴30通过传动系统50进行两级的增速，使得转速得到大幅提升后，驱动输出轴40转动，输出轴40在发电机内部旋转进行发电。第一传动轴20和第二传动轴30分别在传动系统50的一相对两侧进行动力输入，使得在传统的双叶轮组的风力发电装置上也可以应用本增速装置，对其进行相应的改装即可，提高了本发明的适用性。第一传动组55和第二传动组56的设置使得传动系统50的结构更加紧凑，也便于对传统的风力发电装置进行改造，进一步降低成本、方便安装。
本发明的增速装置通过设置三级增速传动，使得在微风或小风条件下，本发明能够在微风情况下叶轮较低转速时以能确保电机正常发电，提高了风力发电装置的利用效率，设备整体成本低廉。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (7)

1.一种双动力输入风力发电增速装置，其特征在于，所述双动力输入风力发电增速装置包括第一传动轴、第二传动轴、传动系统和输出轴，所述第一传动轴和第二传动轴分别通过传动系统进行增速后驱动输出轴转动；
所述传动系统至少包括两级增速传动机构。
2.根据权利要求1所述的双动力输入风力发电增速装置，其特征在于，所述第一传动轴为空心轴，所述第一传动轴同轴套设在第二传动轴的外侧，所述第一传动轴和第二传动轴在所述传动系统的同一侧进行动力输入。
3.根据权利要求1所述的双动力输入风力发电增速装置，其特征在于，所述第一传动轴和第二传动轴分别在所述传动系统的一相对两侧进行动力输入。
4.根据权利要求2所述的双动力输入风力发电增速装置，其特征在于，所述传动系统包括第一主齿轮和第二主齿轮，所述第一传动轴与第一主齿轮传动连接，所述第二传动轴与第二主齿轮传动连接，所述第一主齿轮和第二主齿轮分别通过分传动组同时驱动输出轴转动。
5.根据权利要求4所述的双动力输入风力发电增速装置，其特征在于，所述第一主齿轮和输出轴之间包括一级直齿传动和一级锥齿传动，所述第二主齿轮的传动结构与第一主齿轮相同。
6.根据权利要求4所述的双动力输入风力发电增速装置，其特征在于，所述第一主齿轮和输出轴之间包括两级直齿传动和一级锥齿传动，所述第二主齿轮的传动结构与第一主齿轮相同。
7.根据权利要求3所述的双动力输入风力发电增速装置，其特征在于，所述传动系统包括分别与第一传动轴连接的第一传动组和与第二传动轴连接的第二传动组，所述第二传动组包括内齿轮和与内齿轮同轴设置的中心轮，所述中心轮与内齿轮之间设有若干介轮，所述介轮分别与内齿轮和中心轮啮合，所述中心轮同轴连接有中间轴，所述中间轴远离太阳轮的一端同轴连接有锥齿轮，所述锥齿轮与输出轴啮合，所述第一传动组与第二传动组结构相同。
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