CN201526419U - 无定子风力发电机 - Google Patents

Abstract

一种无定子风力发电机，它包括以共轴线方式套装在一起、且作相对反向旋转运动的电枢(1)和转子(2)，其特征在于：在电枢(1)的前空心套轴端部安装有前叶轮(8)，在电枢(1)的后空心套轴端部设置有齿圈(3)、该齿圈(3)通过第一传动齿轮组(4)与设置在转子轴后端上的齿轮(5)相啮合，使电枢(1)与转子(2)处于联动且反向旋转工作状态。由于本实用新型的风力发电机采用了在发电机电枢后空心套轴端部设齿圈、在发电机转子轴上设传动齿轮等措施，使得叶轮的旋转都能形成使发电机电枢与发电机转子处于联动且反向旋转状态，这就可使本实用新型在利用现有技术的基础上，只要对一组叶轮的转速进行控制就能使整个系统的转速得到控制，使发电机正常输出电能。

Description

无定子风力发电机

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机，具体说是涉及一种无定子风力发电机。

背景技术

风能是可再生的清洁能源。在全球化石能源储量日渐枯竭、自然环境不断恶化的形势下，开发利用风能等可再生清洁能源尤为重要。风力发电是风能利用的主要形式。目前的风力发电机都是采用一组叶轮去截获流动空气中的动能来发电的。为了充分利用吹过叶轮的空气尾流中的能量、提高风能利用率，中国专利00226341.6、03254615.7、94104368.x等给出了安装有二组叶轮的无定子风力发电机原理。由于在转速控制方面比较困难，限制了上述专利的推广和应用。

发明内容

本实用新型的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种无定子风力发电机。

本实用新型的目的可通过下述技术措施来实现。

本实用新型的无定子风力发电机包括以共轴线方式套装在一起、且作相对反向旋转运动的电枢和转子，其中：在电枢的前空心套轴端部安装有前叶轮，在电枢的后空心套轴端部设置有齿圈、该齿圈通过第一传动齿轮组与设置在转子轴后端上的齿轮相啮合，使电枢与转子处于联动且反向旋转工作状态。

本实用新型在转子轴后方以同轴线方式设置一根在其末端安装有后叶轮的后叶轮轴，位于转子轴后端上的齿轮又通过第二传动齿轮组与设置在后叶轮轴上的齿轮相啮合，使得后叶轮的旋转也能形成使电枢与转子处于联动且反向旋转工作状态。利用现有技术(如：定桨距失速调节或变桨距调节等)只要对一组叶轮的转速进行控制就能使整个系统的转速得到控制，使发电机正常输出电能。

本实用新型中所述齿圈可以采用外齿圈结构，也可以采用内齿圈结构。

本实用新型的工作原理如下：

当前叶轮带动电枢按n1转速旋转时，通过齿圈以及第一传动齿轮组驱动设置在转子轴上的齿轮，进而带动转子按k1n1的转速旋转，同时设置在转子轴上的齿轮通过第二传动齿轮组驱动设置在后叶轮轴上的齿轮，进而带动后叶轮按k1n1/k2的转速旋转；当后叶轮按n2转速旋转时，则会按逆上述传动方式带动前叶轮按k2n2/k1的转速旋转。显然，当第一传动齿轮组变比k1等于第二传动齿轮组变比k2时，n1就等于n2，即前叶轮和后叶轮就可以是同步旋转。前、后两组叶轮中，处于下风向叶轮的叶片要有合适的安装位置和合适的桨距角，以便从上风向叶轮的旋转尾流中尽可能多地截获动能。前叶轮和后叶轮所截获的流动空气中的动能，都能使发电机电枢按n1的转速旋转，同时使发电机转子按k1n1的转速反向旋转，利用现有技术(如：定桨距失速调节或变桨距调节等)只要对一组叶轮的转速进行控制，就能使整个系统的转速得到控制，使发电机正常输出电能。

本实用新型的有益效果如下：

由于本实用新型的风力发电机采用了在发电机电枢后空心套轴端部设齿圈、在发电机转子轴上设传动齿轮等措施，使发电机电枢与发电机转子处于联动且反向旋转状态，这就可使本实用新型在利用现有技术(如：定桨距失速调节或变桨距调节等)的基础上，只要对一组叶轮的转速进行控制就能使整个系统的转速得到控制，使发电机正常输出电能。另外，本实用新型可以更多地截获吹过叶轮的空气中的动能，获得更多的电能，相对地降低风力发电机组的造价；它不仅适用于安装有前后两组叶轮的无定子风力发电机组，还特别适用于直驱式无定子风力发电机组。

附图说明

图1为本实用新型一种实施方式的结构原理图(其中安装在电枢后空心套轴端部的齿圈采用外齿圈结构)。

图2为本实用新型第二种实施方式的结构原理图(其中安装在电枢后空心套轴端部的齿圈采用内齿圈结构)。

图3为本实用新型第三种实施方式的结构原理图(叶轮安装在电枢前空心套轴端部的直驱式无定子风力发电机组)。

图4为本实用新型第四种实施方式的结构原理图(叶轮安装在转子轴前端端部的直驱式无定子风力发电机组)。

图5为本实用新型第五种实施方式的结构原理图(安装有前、后两组叶轮的直驱式无定子风力发电机组)。

图中序号：1是发电机电枢，2是发电机转子，3是齿圈，4是第一传动齿轮组(虚线框内)，5是安装在转子轴上的齿轮，6是电枢滑环，7是第二传动齿轮组(虚线框内)，8是前叶轮，9是后叶轮，10是机组底座，11是塔架，12是转子轴承，13是转子轴承，14是电枢的前空心套轴，15是电枢的后空心套轴，16电枢前端轴承，17是电枢后端轴承，18是轴承座，19是轴承座，20是安装在后叶轮轴上的齿轮，21是后叶轮轴的前轴承，22是后叶轮轴的后轴承，23是后叶轮轴的前轴承座，24是后叶轮轴的后轴承座，25是后叶轮轴。

具体实施方式

本实用新型以下将结合实施例(附图)作进一步详述：

实施例1

如图1所示，本实用新型的无定子风力发电机包括以共轴线方式套装在一起、且作相对反向旋转运动的电枢1和转子2，在转子2后方以同轴线方式设置一根后叶轮轴25，在电枢1的前空心套轴端部安装有前叶轮8，在电枢1的后空心套轴端部设置有外齿圈结构的齿圈3、该齿圈3通过第一传动齿轮组4与设置在转子轴后端上的齿轮5相啮合，且该齿轮5通过第二传动齿轮组7与设置在后叶轮轴25上的齿轮20相啮合，在后叶轮轴25的末端安装有后叶轮9，使得叶轮的旋转都能形成使电枢与转子处于联动且反向旋转工作状态。利用现有技术(如：定桨距失速调节或变桨距调节等)只要对一组叶轮的转速进行控制，就能使整个系统的转速得到控制，使发电机正常输出电能。

更具体讲，本实用新型中所述的转子轴的前端(位于前叶轮8一端)经转子轴承12与电枢的前空心套轴14相配合，电枢的前空心套轴14与电枢的前端轴承16相配合，电枢的前端轴承16安装在机组底座10的轴承座18上，电枢的前空心套轴14的端部安装有前叶轮8；转子轴的后端通过转子轴承13与电枢的后空心套轴15相配合，电枢的后空心套轴15与电枢的后端轴承17相配合，电枢的后端轴承17安装在机组底座10的轴承座19上；电枢的后空心套轴15的端部安装有齿圈3，该齿圈3通过第一传动齿轮组4与设置在转子轴后端上的齿轮5相啮合，且该齿轮5通过第二传动齿轮组7与设置在后叶轮轴25上的齿轮20相啮合，在后叶轮轴25的末端安装有后叶轮9，使得叶轮的旋转都能形成使电枢与转子处于联动且反向旋转工作状态。当前叶轮8和后叶轮9在风力作用下转动时，都能使发电机电枢1按n1的转速旋转，同时使发电机转子2按k1n1的转速反向旋转。利用现有技术，可以只对其中一组叶轮的转速进行控制，就可以实现对整个系统的转速进行控制，使发电机正常输出电能。

实施例2

如图2所示，该实施例除齿圈3采用内齿圈结构并与相应结构的齿轮组相配合外，其它结构均同于实施例1。

实施例3

如图3所示，该实施例为单叶轮直驱式无定子风力发电机组，与实施例2相比，除去掉了第二传动齿轮组7以及后叶轮轴25和相应的部件外，其它结构均同于实施例2。

实施例4

如图4所示，该实施例为单叶轮直驱式无定子风力发电机组，与实施例1相比，除叶轮改为安装在转子轴前端端部以及去掉了第二传动齿轮组7及后叶轮轴25和相应的部件外，其它结构均同于实施例1。

实施例5

如图5所示，该实施例为双叶轮直驱式无定子风力发电机组，与实施例1相比，除后叶轮改为安装在转子轴后端端部以及去掉了第二传动齿轮组7及后叶轮轴25和相应的部件外，其它结构均同于实施例1。由于前叶轮8安装在电枢前空心套轴的端部，后叶轮9安装在转子轴后端端部，两个叶轮的旋转方向是相反的；当齿圈3通过第一传动齿轮组4与设置在转子轴后端上的齿轮5相啮合后，只起联动作用，不起变速作用时，那么前叶轮和后叶轮就可以是反向同步旋转。由于采用齿圈3通过第一传动齿轮组4与设置在转子轴后端上的齿轮5相啮合，使得叶轮的旋转都能形成使电枢与转子处于联动且反向旋转工作状态。利用现有技术，可以只对其中一组叶轮的转速进行控制，就可以实现对整个系统的转速进行控制，使发电机正常输出电能。

Claims (4)

1.一种无定子风力发电机，它包括以共轴线方式套装在一起、且作相对反向旋转运动的发电机电枢(1)和发电机转子(2)，其特征在于：在电枢(1)的前空心套轴端部安装有前叶轮(8)，在电枢(1)的后空心套轴端部设置有齿圈(3)、该齿圈(3)通过第一传动齿轮组(4)与设置在转子轴后端上的齿轮(5)相啮合，使电枢(1)与转子(2)处于联动且反向旋转工作状态。

2.根据权利要求1所述的无定子风力发电机，其特征在于：在转子轴后方以同轴线方式设置一根在其末端安装有后叶轮(9)的后叶轮轴(25)，位于转子轴后端上的齿轮(5)又通过第二传动齿轮组(7)与设置在后叶轮轴(25)上的齿轮(20)相啮合，使得后叶轮(9)的旋转也能形成使电枢(1)与转子(2)处于联动且反向旋转工作状态。

3.根据权利要求1所述的无定子风力发电机，其特征在于：所述齿圈(3)为外齿圈结构。

4.根据权利要求1所述的无定子风力发电机，其特征在于：所述齿圈(3)为内齿圈结构。

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