CN1707097A - 多级风力发电驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型的可充分利用风能发电的多级风力发电驱动装置，包括底座、支撑杆、横梁、发电机、三风轮结构以及用以输入输出转矩的传动装置，所述支撑杆固定安装在底座中部，所述横梁通过一旋转装置连接于支撑杆上，所述发电机设置于支撑杆底部，所述三风轮结构包括位于支撑杆顶端的顶部风轮以及分别设置于下方横梁两侧的前、后风轮，所述传动装置为四个两两啮合的锥形齿轮组成，其中三个分别通过传动轴与所述各风轮分别连接并由风轮输入转矩，共同驱动另一锥形齿轮输出转矩，其特征在于：所述横梁下方还设置有一个或多个下横梁，所述下横梁两端分别设置有前、后风轮。本发明具有结构简单、合理，受力情况均匀，风能利用高，发电效果好，可有效提高每套风力发电机组的发电量。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电设备，特别是提供一种新型充分利用风能发电的多级风力发电驱动装置。
背景技术
现代社会已经步入了快速开发和利用能源的时期。能源作为整个社会持续进步和发展的基础，其地位越来越为人们所重视。但是作为传统能源的煤炭和石油，由于其形成的复杂机理，不可能作为可再生的能源为人们循环使用。而且在近百年来，人们的开发和使用规模越来越大，煤炭和石油资源已经显现出即将衰竭的迹象，所以，能源危机就成了当代社会必须解决的迫切问题。原子能作为一种新的能源，但其利用需要极其复杂和尖端的技术理论，且开发和维护成本以及核废料的处理一直困扰和限制着其推广和应用，且其安全性也是必须考虑的一个重要因素，当年苏联切尔诺贝利核电站爆炸泄漏所造成的污染和伤害，时至今日仍难以消除。
而风能作为大自然赐予我们的最具前景的环保能源，不但分布广泛，而且可以说取之不尽、用之不绝，当我们利用风能发电，不但可以给我们提供巨大的永不衰竭的电能，而且可以降低地表附近的风力，减轻扬沙及扬尘，提高周围环境的洁净。
风能的利用已经有相当长的历史。利用风能发电一般都是采用在地面上固定一个支撑杆装置，在支撑杆装置上端安装一个悬臂，悬臂两端分别设置风轮和发电机，风吹动风轮旋转，风轮通过输出轴驱动发电机的转子旋转并切割定子磁场产生电流。
但是目前的风力发电设备一般都是一套发电设备中，仅设置一个风轮，也有在发电装置中设置三风轮结构，这样的结构造成仅仅利用了风轮所在空中一个层面或两个层面的风能，而风能的分布在垂直方向上非常广泛，如何尽可能多的利用不同层面的风能，对于提高发电量以及充分利用风能资源具有非常重要的意义。
发明内容
针对上述的问题，本发明提供一种可以充分利用风力资源的新型多级风力发电驱动装置。
本发明的技术构思为：在现有双层三风轮风力发电的基础上，在风力发电设备中，在支撑杆的其他高度部位，分别增设置横梁和风轮组，可以使得原有的两个层面的风轮组增加为三个层面或三个以上层面都设置风轮组，这样就可以更加充分地利用风能资源。
本发明的技术方案如下：
一种多级风力发电驱动装置，包括底座、支撑杆、横梁、发电机、三风轮结构以及用以输入输出转矩的传动装置，所述支撑杆固定安装在底座中部，所述横梁通过一旋转装置连接于支撑杆上，所述发电机设置于支撑杆底部，所述三风轮结构包括位于支撑杆顶端的顶部风轮以及分别设置于下方横梁两侧的前、后风轮，所述传动装置为四个两两啮合的锥形齿轮组成，其中三个分别通过传动轴与所述各风轮分别连接并由风轮输入转矩，共同驱动另一锥形齿轮输出转矩，其特征在于：所述横梁下方还设置有一个或多个下横梁，所述下横梁两端分别设置有前、后风轮。
所述下横梁与支撑杆的连接处设置有用以输入输出转矩的传动装置，所述传动装置为四个两两啮合的锥形齿轮组成，其中位于顶部的锥形齿轮，通过设置于支撑杆内的传动轴与其上的传动装置相连接，位于两侧的锥形齿轮分别与下横梁两侧的风轮通过传动轴相连接，并共同驱动另一锥形齿轮输出转矩。
所述顶部风轮包括叶片、叶柄、风轮毂以及风轮轴。所述叶片为三个或三个以上凹面半球形叶片，且分别通过叶柄均匀固定于风轮毂上，且其凹凸面按同一旋转方向排布，所述风轮毂通过风轮轴与所述齿轮组连接，风轮轴在支撑杆之内且相对于支撑杆可作旋转运动。所述风轮轴与支撑杆之间由轴承支撑。
所述风轮轴和支撑杆可为一体结构。
所述前风轮和后风轮包括叶片、风轮毂和传动轴，其中叶片为三个或三个以上狭长叶片，并通过短边与风轮毂固定，所述叶片均匀排列在风轮毂的周围，所述风轮毂通过风轮轴与齿轮组连接，所述风轮轴设置于支撑杆内并由轴承支撑，所述前、后风轮在同一轴线上，且其叶片迎风面相对设置，即当风向相同时，其转向相反。
所述风轮轴与横梁可为一体结构。
所述后风轮的风轮毂设置有平衡舵。
本发明通过在支撑杆上设置三层或三层以上的风轮组，可以利用更大面积内蕴含的风能，并明显提高风能的利用率，增加风能发电的产出，而且，可以利用一套支撑杆装置，同时支持多组风轮运转，相对于单支撑单层风轮组或双层风轮组结构来说，减少了支撑杆的数量，提高了支撑杆的效能，减少了生产支撑杆的材料消耗，降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为传动装置的结构示意图。
附图标记列示如下：
1-顶部风轮，2-中部风轮组，3-下部风轮组，4-半球形风叶，5-叶柄，6-风轮毂，7-风叶，8-风轮毂，9-连接杆，10-上横梁，11-横梁节点，12-风叶，13-平衡舵，14-下横梁，15-支撑杆，16-支撑杆，17-底座，18-发电机，19-风轮毂，20-横梁节点。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图1所示，支撑杆16固定在底座17的中部，底座17牢固的与地面相连接。支撑杆16分别设置有顶部风轮1、中部风轮组2和下部风轮组3三层风轮组，该三层风轮组分别由连接杆9、连接杆15以及支撑杆16支承固定。当然本发明的技术方案并不限于图示的三层风轮组结构，还可以如图中所示的结构方式增加为三层以上的风轮组结构。这样就最大限度的利用了支撑杆的高度方向所具备的空间，可以成倍的提高风能的利用率，提高单套发电机组的产能。
顶部风轮1由三片半球形凹面风叶4组成，每一半球形风叶4都通过一叶柄5连接于风轮毂6上，所有半球形风叶4均匀排布于风轮毂6的周围，且各风叶4其凹凸面均以风轮毂6为中心，按相同的旋转方向排列。风轮毂6设置于支撑杆9的顶端并与设置于支撑杆9内部的传动轴相连接，叶片罩6可在半球形风叶4的驱动下，绕支撑杆9旋转并带动所述传动轴旋转，从而输出转矩。支撑杆9也可以和传动轴做成一体结构，既支承顶部风轮1同时又由顶部风轮1驱动输出转矩发电。
在顶部风轮1的下方，依次设置有中部风轮组2和下部风轮组3，中部风轮组2和下部风轮组3均由对应设置的前风轮和后风轮组成。
前风轮由三个风叶7均匀排布于风轮毂8的周围组成，后风轮由三个风叶12均匀排布于后叶罩14的周围组成，上横梁10和下横梁14两端均分别设置有风轮毂8和风轮毂19，上横梁10和下横梁14分别通过横梁节点11和横梁节点20固定在支撑杆15、16上。
横梁节点11设置在支撑杆15的顶端，并与支撑杆9的下端相连接，上横梁10通过横梁节点11带动前、后风轮绕支撑杆15旋转；横梁节点20设置在支撑杆16的顶端，并与支撑杆15的下端相连接，下横梁14通过横梁节点20带动前、后风轮绕支撑杆16旋转。
风轮毂8、19分别在风叶7和风叶12的驱动下，驱动与其相连接的传动轴旋转输出转矩。
横梁节点11和横梁节点20内均设置有如图2所示的一组锥形齿轮组成的传动装置。其由四个锥齿轮组成，并两两啮合。横梁节点11中所设置的传动装置，其中三个锥齿轮901、1001、1002分别由顶部风轮1、中部风轮组2的前风轮和后风轮驱动并共同向锥齿轮1501传递转矩。横梁节点20中所设置的传动装置，其中锥齿轮901与横梁节点11中的锥齿轮1501相连接，位于两侧的锥齿轮1001、1002分别通过设置于下横梁14中的传动轴，与下部风轮组3的前风轮和后风轮相连接。为了能够共同驱动锥齿轮1501转动，风叶7和风叶12的迎风面设置方向正好相反，这样当所受风向相同时，风轮的旋转方向正好相反。前、后风轮的传动轴既可以设置于横梁内，也可以与横梁做成一体结构。
为了更好利用前风轮漏过的风力，可以使风叶12与风叶7之间错开一定角度安装，以便最大限度地利用风能。
由于在运行过程中，风叶7的旋转会使气流产生紊流现象，气流不稳定可能会使后风轮的旋转出现颤动，为了消除这种颤动，在风轮毂19的后端设置有平衡舵13来增加后风轮的稳定性。
以上所述仅仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本领域的技术人员来说，依据本发明的精神和实质，还可以做出很多的变形和改进，但这些变形和改进均将落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种多级风力发电驱动装置，包括底座、支撑杆、横梁、发电机、三风轮结构以及用以输入输出转矩的传动装置，所述支撑杆固定安装在底座中部，所述横梁通过一旋转装置连接于支撑杆上，所述发电机设置于支撑杆底部，所述三风轮结构包括位于支撑杆顶端的顶部风轮以及分别设置于下方横梁两侧的前、后风轮，所述传动装置为四个两两啮合的锥形齿轮组成，其中三个分别通过传动轴与所述各风轮分别连接并由风轮输入转矩，共同驱动另一锥形齿轮输出转矩，其特征在于：所述横梁下方还设置有一个或多个下横梁，所述下横梁两端分别设置有前、后风轮。
2.如权利要求1所述的一种多级风力发电驱动装置，其特征在于：所述下横梁与支撑杆的连接处设置有用以输入输出转矩的传动装置，所述传动装置为四个两两啮合的锥形齿轮组成，其中位于顶部的锥形齿轮，通过设置于支撑杆内的传动轴与其上的传动装置相连接，位于两侧的锥形齿轮分别与下横梁两侧的风轮通过传动轴相连接，并共同驱动另一锥形齿轮输出转矩。
3.如权利要求2所述的一种多级风力发电驱动装置，其特征在于：所述顶部风轮包括叶片、叶柄、风轮毂以及风轮轴。所述叶片为三个或三个以上凹面半球形叶片，且分别通过叶柄均匀固定于风轮毂上，且其凹凸面按同一旋转方向排布，所述风轮毂通过风轮轴与所述齿轮组连接，风轮轴在支撑杆之内且相对于支撑杆可作旋转运动。所述风轮轴与支撑杆之间由轴承支撑。
4.如权利要求3所述的一种多级风力发电驱动装置，其特征在于：所述风轮轴和支撑杆为一体结构。
5.如权利要求3所述的一种多级风力发电驱动装置，其特征在于：所述前风轮和后风轮包括叶片、风轮毂和传动轴，其中叶片为三个或三个以上狭长叶片，并通过短边与风轮毂固定，所述叶片均匀排列在风轮毂的周围，所述风轮毂通过风轮轴与齿轮组连接，所述风轮轴设置于支撑杆内并由轴承支撑，所述前、后风轮在同一轴线上，且其叶片迎风面相对设置，即当风向相同时，其转向相反。
6.如权利要求5所述的一种多级风力发电驱动装置，其特征在于：所述风轮轴与横梁可为一体结构。
7.如权利要求6所述的一种多级风力发电驱动装置，其特征在于：所述后风轮的风轮毂设置有平衡舵。
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| CNA2005100117660A CN1707097A (zh) | 2005-05-23 | 2005-05-23 | 多级风力发电驱动装置 |
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| CNA2005100117660A CN1707097A (zh) | 2005-05-23 | 2005-05-23 | 多级风力发电驱动装置 |
Publications (1)
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| CN (1) | CN1707097A (zh) |
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